Tampilan interior yang menarik pada desain kelautan – tiga dekade lalu

Gougeon Brothers Inc. (Bay City, MI, AS) baru-baru ini mengirimkan siaran pers yang menarik tentang katamaran berusia 28 tahun yang masih mencetak rekor kecepatan dan mengalahkan kapal yang jauh lebih baru. Penyamaran adalah kapal katamaran komposit yang dibuat oleh Gougeon Manufacturing pada tahun 1990. Russell Brown dari Port Townsend, WA mengendarai kapal berusia 28 tahun, sebuah G32, sendirian di R2AK (Perlombaan ke Alaska) yang melelahkan. Di babak kualifikasi dari Port Townsend WA ke Victoria, BC ia selesai 40 menit di depan sisa armada. Dia kemudian memimpin balapan selama tiga hari dan menjadi pelari solo pertama untuk tahun kedua berturut-turut, mengalahkan rekor kemenangannya di tahun 2017 selama lebih dari 24 jam, di atas kapal yang sama.

Jadi saya terkejut menemukan di situs web Gougeon dokumen pengembangan, desain, dan konstruksi yang panjang dan terperinci (pembaruan terakhir:1996) yang menjelaskan proses melelahkan yang dilakukan Meade dan Jan Gougeon untuk membuat catamaran G32 yang cepat, yang kemungkinan besar sukses 28 tahun. Saya telah meminjam bagian di bawah ini, dan Anda dapat membaca dokumen secara keseluruhan di sini:http://www.gougeon.com/prosetepoxy/G-32/welcome.html .

“Ketika kami memutuskan untuk membuka kembali pabrik pembuatan bilah angin kami pada tahun 1990, yang telah menganggur selama tiga tahun karena kecelakaan dramatis industri angin tahun 1986, kami menerima bahwa industri angin masih jauh dari memulihkan kesehatannya yang semula. Kami perlu berbagi overhead pabrik dengan produk kedua sampai bisnis angin kembali ke tingkat sebelumnya. Selain baling-baling angin, kami mulai memproduksi katamaran panjang 32' yang unik dan dapat diangkut yang disebut 'G-32'. Saya dan saudara laki-laki saya, Jan, telah lama berpikir akan ada pasar besar untuk katamaran ringan yang cepat, menyenangkan untuk berlayar, memiliki akomodasi akhir pekan untuk 2 atau 3 orang dan dengan harga di bawah $35.000. Kami tidak berniat mencapai produksi besar; jika kami dapat mengatur untuk membangun dua per minggu, kami dapat mencapai tujuan keuangan kami, tiga per minggu akan menguntungkan.”

“G-32 dirancang sedemikian rupa sehingga seluruh struktur dapat dibangun dalam dua cetakan besar, bagian atas dan bawah, yang akan digabungkan di garis tengah dalam satu operasi pengikatan besar. Ini memungkinkan investasi minimal dalam perkakas dan cetakan, membuat produksi volume rendah layak secara finansial. Tantangan desain terbesar adalah membuat G-32 cukup ringan untuk ditarik oleh mobil berukuran sedang. Untuk mencapai hal ini, berat gabungan perahu dan trailer tidak boleh melebihi 2.200 lbs. Pendekatan kami terhadap masalah ini berfokus pada dua bidang; pertama, kami merancang keluar dari kapal sebanyak mungkin bobot yang tidak perlu. Kami menjaga luas permukaan seminimal mungkin dan merancang struktur dengan hati-hati untuk mengakomodasi beban yang diantisipasi. Misalnya, kabin berfungsi sebagai kotak torsi besar untuk memberikan ketahanan torsi yang diperlukan antara kedua lambung. Kedua, kami menggunakan teknologi konstruksi bobot paling ringan yang kami mampu sesuai dengan sasaran biaya kami. Kita bisa menghabiskan tidak lebih dari $10/lb. untuk cangkang yang dibentuk, dan beratnya tidak boleh lebih dari 800 pon. total.

“Kami telah memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam membangun perahu layar balap 'satu kali' berteknologi tinggi di mana serat eksotis, bahan inti yang mahal, dan resin epoksi digunakan untuk membuat perahu yang sangat ringan namun mahal. Bagian cetakan dari perahu khusus ini dapat dengan mudah berharga $50 hingga $100 per pon. Biasanya perahu berteknologi tinggi ini dilaminasi di atas cetakan jantan yang memerlukan beberapa aplikasi kantong vakum untuk mencapai laminasi padat yang ringan. Tiga aplikasi kantong vakum terpisah adalah minimum, dengan dua kulit dan inti pemisah semuanya membutuhkan pemadatan terpisah untuk memastikan kualitas laminasi. Kapal yang menggunakan bahan prepreg, seperti kapal pesiar Piala Amerika baru-baru ini, mungkin memerlukan 6 hingga 10 aplikasi kantong vakum untuk menghilangkan debulk setiap lapisan, dan kemudian pemadatan akhir dari semua lapisan sebelum pengeringan yang dikendalikan oven dapat dilakukan. Pembuatan dan penerapan kantong vakum membutuhkan banyak tenaga kerja, dan ini membatasi penggunaannya dalam pembuatan kapal produksi di mana cetakan wanita selalu digunakan. Di masa lalu, upaya untuk menyedot inti tas ke dalam kulit luar yang diletakkan dengan tangan dalam cetakan wanita telah menyebabkan pencetakan yang berlebihan, yang semakin mengurangi minat di antara pembuat.”

Gougeon bersaudara melanjutkan dengan mengatakan bahwa terlepas dari masalah ini, pengantongan vakum dan infus adalah suatu keharusan untuk menghemat berat laminasi. Jadi, untuk menghemat berat dan biaya, mereka memilih metode manufaktur baru untuk saat itu, dengan langkah-langkah berikut:

1) Resin epoksi, diformulasikan dengan waktu habis yang lebih lama, akan digunakan untuk sifat maksimum, dengan waktu habis yang memungkinkan hanya satu langkah vakum, dengan seluruh laminasi dipadatkan sekaligus.

2) Gelcoat berbahan dasar poliester dalam cetakan wanita akan memberikan permukaan yang selesai dengan biaya rendah dengan cetakan minimum. Para penulis mencatat bahwa mereka memecahkan masalah signifikan dalam mengikat permukaan poliester gelcoat dan laminasi epoksi dengan zat tie-coat yang dikembangkan secara khusus, diterapkan di antara dua bahan yang berbeda selama proses pembuatan.

3) Semua bahan penguat akan dibasahi secara mekanis dengan mesin roll-coater untuk mengurangi tenaga kerja dan mencapai kontrol resin yang lebih baik.

4) Resin epoksi waktu terbuka lama yang dirancang khusus akan di-post-curing pada suhu tidak melebihi 140 °F untuk mencapai sifat fisik yang tinggi.

Kedua bersaudara ini dengan hati-hati mengevaluasi bahan penguat untuk membuat laminasi terbaik, dengan mempertimbangkan biaya, kinerja panel, tenaga kerja untuk merakit dan kualitas permukaan luar yang telah selesai. Matriks 30 kombinasi awalnya dievaluasi (Anda dapat melihat tabel di sini:http://www.gougeon.com/prosetepoxy/G-32/goufig1.htm ) dengan fokus pada E-glass yang dijahit. Inti dievaluasi dengan hati-hati, dalam beberapa ketebalan dan bahan, karena merupakan komponen yang paling mahal. Sistem resin epoksi PRO-SET, dengan waktu buka 4 jam, dikembangkan di lab Gougeon sendiri untuk digunakan dengan proses manufaktur baru ini.

Kedua bersaudara itu akhirnya membangun 30 panel uji menggunakan bahan dalam matriks, kemudian mempersempitnya menjadi 12 kombinasi bahan, untuk pengujian kelelahan pada dudukan uji Hydromat perusahaan. Pertanyaan kunci mereka adalah:“Berapa banyak kekakuan yang diperlukan agar kapal dapat bekerja dengan baik dalam kondisi operasi yang paling berat?” Keduanya mengatakan bahwa berdasarkan hasil pengujian, perubahan desain dilakukan untuk mengurangi bidang datar pada desain kapal, mengingat bidang datar tersebut memerlukan kekakuan tambahan, sehingga panel yang lebih murah dan tidak kaku dapat digunakan.

“Kami menentukan bahwa ketahanan panel jangka panjang terhadap beban kelelahan siklik berkelanjutan sebesar 5 psi dan beban slamming intermiten yang mendekati 15 psi diperlukan untuk kelangsungan jangka panjang struktur G-32. Kriteria ini tidak ditetapkan dengan cara ilmiah apa pun, seperti pengukuran aktual dengan pengukur regangan (yang sulit dilakukan). Ini malah mencerminkan pengalaman kami dengan kinerja beberapa kombinasi material yang digunakan untuk membangun banyak perahu dengan berbagai keberhasilan dan kegagalan selama bertahun-tahun. Ini adalah tipikal, historis, pendekatan coba-coba untuk desain dan rekayasa kapal, yang belum melayani industri dengan baik sejak perkembangan revolusioner material komposit baru-baru ini. Metode pengujian baru, seperti Hydromat, merupakan upaya untuk mengevaluasi kinerja material komposit dengan lebih baik dengan cara yang mensimulasikan secara dekat kondisi beban aktual, sehingga keputusan yang lebih tepat dapat dibuat.”

Dokumen tersebut selanjutnya menjelaskan secara rinci proses pengujian kelelahan siklus pendek. Kombinasi material yang akhirnya dipilih, kata para penulis, “bukan panel terkuat yang dievaluasi di area struktural mana pun dari kekakuan, kekuatan pamungkas, atau kelelahan. Namun, itu lebih dari cukup untuk mendukung kebutuhan struktural proyek kapal G-32. Yang lebih penting, panel #48 mendapat nilai bagus di tiga bidang lainnya; biaya, berat, dan kemudahan pembuatan.” Panel #48 terdiri dari kulit fiberglass multiaksial dari Brunswick Technologies Inc. di atas inti busa PVC Klegecell dari DIAB.

Menariknya, salah satu bagian tersulit dari proyek ini, kata mereka, adalah mencapai hasil akhir eksterior yang mengkilap, tanpa beban berlebih yang dapat ditambahkan oleh lapisan gel. Solusinya adalah memiliki individu yang sangat terlatih untuk melakukan aplikasi gelcoat sebaik mungkin, kata Gougeon bersaudara.

Meskipun desain dan pemilihan bahan dilakukan dengan hati-hati, sasaran biaya sebesar $10 per pon laminasi jadi tidak tercapai, karena pada akhir tahun 1992, saudara-saudara memutuskan untuk menjual divisi energi angin, yang menghilangkan alasan utama pembuatan kapal. proyek. Produksi ditutup segera setelah itu, setelah pembuatan hanya 14 G-32. Namun, kata mereka, teknologi konstruksi perahu berbasis epoksi yang dikembangkan dengan G-32 sekarang banyak digunakan dalam konstruksi perahu berkinerja tinggi, yang dibuat dengan cetakan wanita. Meade dan Jan Gougeon percaya bahwa proses fabrikasi mereka secara dramatis mengurangi biaya pembuatan perahu berbasis epoksi, dibandingkan dengan biaya pembuatan perahu khusus pada cetakan jantan. Plus, itu menghilangkan styrene, dan memberikan kontrol yang lebih besar atas waktu buka dan tingkat penyembuhan. Mereka menyimpulkan, “…14 G-32 yang dibangun telah bekerja seperti yang diharapkan, tanpa kegagalan struktural dalam bentuk apa pun. Bonusnya adalah bobotnya yang ringan, dikombinasikan dengan lambung ramping yang panjang, telah menghasilkan kapal yang sangat cepat yang telah memenangkan banyak balapan.” Dan, 28 tahun kemudian, mereka terus menang!