Улучшение свойств краски для спортивных судов

Движению любого судна препятствуют силы трения корпуса о воду, присоединенные массы воды, увлекаемые перемещающимся корпусом, и т. п. Влияние этих факторов можно существенно снизить специальной подготовкой смачиваемых поверхностей корпуса, однако сделать это путем применения обычных покрытий довольно трудно, так как шпаклевка и краска сравнительно быстро разрушаются в морской воде и на воздухе.

Защитный слой краски можно представить в виде смеси частиц вяжущего вещества и наполнителя. После высыхания частицы вяжущего вещества склеивают между собой частицы наполнителя и создают единый защитный слой. Разрушение этого защитного слоя начинается обычно с тонкой пленки вяжущего вещества. Когда эта пленка разрушена, наполнитель сравнительно легко отстает от поверхности, так как силы сцепления между его относительно крупными частицами невелики.

Повысить стойкость защитного покрытия можно двумя путями: за счет увеличения прочности пленки вяжущего вещества и за счет уменьшения размеров частиц вяжущего и наполнителя (добавим, что практически еще очень важно обеспечить тщательное перемешивание компонентов, чтобы смесь была однородной, без включений воздуха).

В Одесском высшем инженерном мореходном училище были проведены эксперименты по использованию для яхт красок с наполнителем из высокодисперсного порошка аэросила на основе двуокиси кремния SiO₂. Этот порошок обладает гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами; его удельная поверхность 250 м²/г.

Порошок (1,5 кг) вводили в краску типа ХВ (15 кг) на вибрационной машине ВУПП-200. Приготовленную краску наносили на заранее прошпаклеванный и загрунтованный корпус яхты класса Л6 вручную, кистями, за два раза, хорошо растирая ее по поверхности.


Проверка показала, что если сразу после шпаклевки и грунтовки поверхность хорошо смачивалась водой, то защитное покрытие делало ее несмачиваемой.

Яхта «Алмаз» после нанесения защитного гидрофобного покрытия приняла участие в двух 300-мильных крейсерских гонках — на приз города-героя Одессы и на приз газеты «Знамя коммунизма». В обоих соревнованиях (июнь и ноябрь 1971 г.) яхта заняла первое место. Во время стоянок яхту неоднократно поднимали из воды и осматривали ее подводную часть. На поверхности не было обнаружено ни каких-либо следов обрастания, ни разрушений защитного слоя.

Окраска отлично сохранилась до конца сезона, в то время как у однотипных яхт, окрашенных традиционными составами, подводная часть обросла и покрытие было повреждено настолько, что требовало полной замены.

Размеры частиц компонентов примененного покрытия в целом не больше 0,5 мк, в то время как у обычной краски они составляют 3—5 мк. Так как сила сопротивления трения пропорциональна площади поперечного сечения частицы, обтекаемой водой, то очевидно, что сопротивления элементарных участков, окрашенных обычной краской и краской с высокодисперсным наполнителем, будут соотноситься как квадраты диаметров частиц, т. е. как 5²:0,5²=100. Расчеты показывают, что в рассматриваемом случае и работа, затрачиваемая на перемещение пленки воды на границе поверхности корпуса (в пределах шероховатости покрытия), уменьшается в 100 раз.

Силы сцепления поверхности с жидкостью оказывают значительное влияние на сопротивление движению тела. Работа сил сцепления зависит от соотношения коэффициентов поверхностного натяжения, который для гидрофобного высокодисперсного наполнителя существенно ниже.

Наконец, антиобрастающие свойства экспериментального гидрофобного покрытия — также очень важный фактор, способствующий сохранению скорости в течение всего навигационного периода.

В проведении экспериментов приняли участие курсанты судоводительского акультета В. М. Голиков, А. С. Лукьянченко, С. А. Недяк, В. Н. Дьяченко, Г. В. Тихий.