Projektowanie rozpływów w próżniowej infuzji żywicy

Projektowanie rozpływu żywicy – perspektywa postawienia się przed tym zadaniem, często odstrasza od stosowania infuzji mimo, że w rzeczywistości nie jest to, aż tak trudne jakby mogło się wydawać. W dalszej części artykułu postaram się udowodnić, że jest to całkowicie niesłuszne przekonanie. Wszystkiego można się nauczyć, a w szczególności czegoś tak przewidywalnego jak rozpływ.

Metod projektowania jest co najmniej kilka, zaczynając od programów komputerowych, które po wprowadzeniu do nich danych robią symulację, po przez własne symulacje opierając się na zależnościach matematycznych, co jest fajnym wyzwaniem (osobom nie będące za pan brat z matematyką wyższą odradzam), aż po projektowanie „na oko”, co jest niestety, lub nie, powszechną praktyką. Po poznaniu kilku założeń, uproszczeń i odrobinie wprawy można ten ostatni sposób zacząć stosować.

To od czego zależy ten rozpływ i jak on wygląda? Są cztery czynniki które na niego wpływają:

• odległość – na jaką ma popłynąć żywica – rozpływ zwalnia wykładniczo wraz ze wzrostem odległości, tzn. im dalej od źródła znajduje się żywica tym wolniej zaczyna płynąć, aż do zatrzymania.

• lepkości żywicy – im mniejsza lepkość tym łatwiej przesącza się żywica, punktem odniesienia może być porównanie do konsystencji wody.
• przepuszczalność – medium w którym dystrybuowana jest żywica, im lepszy jego parametr tym łatwiej płynie w nim żywica, może być to siateczka rozpływowa, lub specjalna przekładka.
• różnica ciśnień – między punktem dostarczającym żywicę, a punktem odsysającym powietrze (dostarczającym próżnie).

Natomiast cała zależność wygląda tak:

Tak więc widać, że parametrem na jaki mamy największy wpływ jest odległość, czyli sposób rozmieszczenia rurek rozpływowych. Możemy jeszcze regulować przepuszczalnością, układając inne, lub kolejne warstwy medium. Reszta czynników jak lepkość żywicy (możemy wpuścić tylko jedną), różnica ciśnień (więcej niż jedną atmosferę nie wyciągniemy bez autoklawu – który nie jest stosowany w infuzji, tylko w worku próżniowym), jest stała i pomijalna w trakcie projektowania rozpływów.

W praktyce przeprowadza się próbę kontrolną np. na szybie, z docelowym zbrojeniem, medium rozprowadzającym i konkretną żywicą. Daje to obraz na jaką odległość może dopłynąć żywica zanim zżeluje, co jest podstawowym naszym parametrem w dalszym projektowaniu.

Wyróżnić można dwa podstawowe układy rozmieszczenia mediów: równoległy (krzyżowy) i szeregowy (oczkowy). Można oczywiście łączyć te układy wykorzystując ich zalety, ale to zależy już od konkretnego przypadku. Założenia i uproszczenia jakie możemy przyjąć w pierwszej fazie projektowania to:

• rurki spiralne rozprowadzające żywice mają nieskończenie wielką przepuszczalność w stosunku do medium rozpływowego – dostarczają cały czas wystarczająca ilość żywicy niezależnie od zasilanego pola powierzchni.
• rurki napełniają się błyskawicznie zanim jeszcze medium zacznie rozprowadzać żywice – wszędzie start w tym samym momencie.
• ułożenie zbrojenia (poziomo, czy pionowo, zasysanie w górę, czy w dół) nie ma znaczenia.
• odsysanie w każdym punkcie kołnierza ma jednakową siłę.
• wszędzie jednakowa warstwa zbrojenia (brak zakładek).

Z takimi oto drobnymi przekłamaniami możemy zacząć projektowanie pierwszego przybliżenia rozpływu. Wybieramy układ który będzie dla nas najlepszy. Równoległy wymaga najmniejszej obsługi w trakcie podawania żywicy, ale potrzebna jest większa wprawa w układaniu. Szeregowy jest prostszy w projektowaniu, ale trzeba w odpowiednich momentach zmieniać punkty dostarczania żywicy. Po wyborze układu, ustalamy z wcześniej przeprowadzonej próby, bezpieczna odległość na jaką żywica może spokojnie dopłynąć. Można przyjąć 2/3 maksymalnego dystansu, jak widać na wcześniejszym wykresie do tego punktu żywica jeszcze dostatecznie szybko dociera. Z tą wiedzą projektujemy układ tak, żeby zakryć całe pole powierzchni kołami o promieniu naszego maksymalnego dystansu.

Nie należy przejmować się, jeżeli znajdą się małe powierzchnie nie pokryte kołami (fioletowe pola), po to wartość promienia była przyjęta na 2/3 wartości maksymalnej aby te miejsca też zostały przesycone. Jednocześnie należy pamiętać, aby przy układzie równoległym (krzyżowym) nie tworzyć odgałęzień schodzących się do środka. Spowoduje to zamknięcie suchych powierzchni, które zostaną uwięzione (jak je uratować napiszę w kolejnym artykule z tego cyklu). Odgałęzienia powinny rozchylać się, lub być do siebie równoległe.

Z tym pierwszym uproszczeniem możemy przystąpić do kolejnego etapu w który nanosimy korekty przybliżające proces do doskonałości. Tu już jest wymagana jakakolwiek wprawa, lub dobra wyobraźnia. Teraz biorąc pod uwagę wszystkie założenia i uproszczenia korygujemy układ. Punkt dostarczający żywicę można trochę przesunąć w kierunku przeciwnym do punktu odsysania. Rurki znajdujące się dalej od punktu zasilającego w żywicę delikatnie wydłużać. Główną magistrale zasilająca rurki rozpływowe dać trochę większą. W układzie szeregowym odstępy między miejscami gdzie dostarczana jest żywica, a kolejnymi obwodami lekko rozsunąć. Te przybliżenia w dużej mierze robione są „na oko”, stąd potrzebny jest pierwszy test nowego układu weryfikują nasz projekt. Wszystkie spostrzeżenia należy skrupulatnie zanotować i wprowadzić jako korekty w kolejnych procesach.

Różne modele układania rurek rozpływowych maja swoje wady i zalety takie jak np.

Szeregowy (oczkowy)	Równoległy (krzyżowy)
– zalety: łatwo przewidywalny rozpływ, kontrola etapów wtrysku – sekwencyjność, bezpieczeństwo przy większych powierzchniach – wady: kontrolowanie etapów, kilka punktów do podawania żywicy, przez co łatwiej o wpuszczenie powietrza pod worek	– zalety: jeden punkt wtrysku – wady: możliwość zamknięcia powierzchni, występowanie miejsc które znajdują się dalej od rurek niż inne, dedykowany do mniejszych powierzchni

 Jak widać cały proces nie jest magicznie skomplikowany, lecz możliwy do przewidzenia, a co za tym idzie wykonalne jest samodzielne jego zaprojektowanie. Otwiera nam to drogę do wdrożenia infuzji i skorzystanie z jej niewątpliwie licznych zalet. Powodzenia!

 —

mgr inż. Maciej Wieruszewski
www.hypeboat.com
Zezwalam na przedruk tego artykułu w niezmienionej formie z podaniem linku zwrotnego.