Процеси на осмоза в корпуса на плавателните съдове

Осмозата – всички сме учили, но да си припомним

Осмозата е процес на спонтанно преминаване на молекули на разтворител (например вода) през полупропусклива преграда (мембрана) откъм страната с по-ниска концентрация към страната с по-висока концентрация на разтвора. Постепенно с напредването, той води до изравняване на концентрация в течността от двете страни на мембраната.

В природата, благодарение на осмозата, растенията, изсмукват влагата и полезните вещества от почвата. Осмозата е в непрекъснато действие и в клетките на човешкото тяло.

Основният принцип на осмозата е илюстриран на Фигура 1, където съд е разделен по средата с полупропусклива мембрана. От двете й страни има еднакво количество еднородни течности. Когато течностите са с еднаква концентрация, те са в равновесие и няма протичане от едната камера на съда към другата. Ако се увеличи концентрацията на разтвора в течността само в една от камерите, добавяйки в нея захар или сол, молекулите на разтворителя (в нашия случай чистата вода) ще бъдат придвижени през мембраната в камерата с по-голяма плътност – т.е. към разтвора на вода и сол или захар. Това е процес на изравняване на осмотичното налягане, който приключва с постигане равновесие. Основният принцип тук е, че „по-силният“ разтвор винаги привлича разтворител, като в следствие на това, обемът и налягането в тази част на съда постепенно се увеличават, за сметка на концентрацията, която намалява. Това води до понижение в обема от другата страна на мембраната.

Осмоза в корпуса на плавателните съдове

В корпуса на плавателните съдове протича идентичен процес. Роля на полупропускливата мембрана в случая може да играе т. нар. гелово покритие, епоксидна боя, както и други синтетични и органични покрития, изпълняващи защитна роля на корпуса. Преобладаващата част от тези покрития, на молекулярно ниво или през пролуки в тяхната структура пропускат малки количества влагата.

Процесът на осмозата се инициира от хигроскопични твърди частици, попаднали в „сандвич“ (между горното, гелово покритие и ламинатната система), които абсорбират и задържат влага от околната среда. Това води до деструктуриране на ламината и покритието.

Разбира се, осмозата се влияе от различни фактори: типа на водата, в която лодката плава и акостира, температурата на водата и качеството на използваните за направата на корпуса материали.

Найджел Клег, специалист по проблемите в корпусите на плавателни съдове, разграничава три отделни фази във възникването и протичане на осмотични процеси във фибростъклото.

Първи етап

Веднага, след като плавателния съд е потопен във вода, системата от фибростъкло на новия корпус започва да абсорбира влага през геловото покритие. Количеството на проникналата в структурата влага се увеличава с всеки изминал ден от престоя на съда във водата. През първите три-четири сезона, причинените щети са незначителни, тъй като преминалата през покритието влага се разсейва и евакуира под формата на пара. Разбира се, солите не се изпаряват и се натрупват под защитното покритие. Ако качеството на използваните материали (покритие и ламинат) не е високо, периодът за развиване на осмотичните процеси е много по-кратък.

Когато плавателният съд се извади от водата, уловената влага се изпарява бързо без да оставя видими следи. През първия етап, сандвич-структурата може да се възприеме за химически инертна и пасивна, т.е. това е подходящият момент за допълнително защитаване на корпуса, след изсъхването му.

Втори етап

Без защитен епоксиден слой, повечето сандвич структури от фибростъкло ще започнат да търпят повреди. Този процес се ускорява при непрекъснато съприкосновение на лодката с вода. Най-често срещаният проблем е, че под въздействието на влагата малки количества хигроскопични разтворими вещества, част от смолата се „изнасят“, вследствие на което се образуват т. нар. „фосаи“ или по друг начин казано активиращи центрове. Най-често тези центрове са свързани в точки с недостатъчно уплътняване на ламинатната стъклофибърна система или затваряне на въздушни мехурчета непосредствено под защитното покритие. Когато смолите не са реагирали (втвърдили) напълно или пък не притежават нужните за строителство на съдове качества, части от покритието или сандвич-системата стават жертва на хидролизни процеси, като (по-популярно казано) водата ги „разбива“ на по-прости съставки. Това са рядко срещани, но тежки случаи.

Вторият етап на образуването на осмоза се развива в периода след шестата до дванадесетата годна, в зависимост от типа на защитната смола, като този период може да бъде и по-кратък.

Образуването на мехури може да отнеме още няколко години през които корпусът изглежда здрав, но малки количества влага са уловени зад геловото покритие и започват да унищожават ламината. Лабораторни анализи показват, че когато молекулите на водата проникнат в него, ламинатът се разгражда на множество продукти, включително различни киселини, алкохоли и метални съединения. За съжаление, процесът на образуване на осмоза е необратим и премахването на влага няма да го предотврати.

Сандвич структури (ламинат и други) са леки и твърди, но в досег с водата съставящите ги материали се повреждат лесно, като в повечето случаи поправката им е икономически неоправдана.

Трети етап

В последния етап, цикълът на поемане на влага и разпадането на ламината се ускорява и достига точка, при която скоростта на абсорбция е по-висока от скоростта на евакуиране (изпаряване).

Хидравличното налягане под защитното покритие се покачва, като в следствие на това под него се образуват пълни с течност мехури, те набъбват, напукват покритието и то започва да се лющи. Това е индикатор за съществуване на сериозен проблем (Фигура 2). Започнал е процес на деструктуриране на ламината (сандвич-системата).

Процесът е бавен, стартирайки от малка област по дъното на съда, като с времето обхваща по-голяма площ (Фигура 3).

Решението

Идентифицираният вече проблем в неговия пълен „разцвет“ логично подтиква към предприемане на спешни мерки, които по правило се изразяват в локални ремонти на засегнатите зони. За съжаление, не след дълго става очевидно, че това е временно решение, чиято икономическа логика е под въпрос.

Разбира се, натрупването на достатъчно опит в областта отдавна е довел заключението, че превенцията е най-ефективното и най-евтиното решение за справяне с осмозата в плавателните съдове.

Откриване и измерване на влагата в корпуса

Проникването на влага в корпуса не бива да бъде подценявано. Практиката показва, че високото й съдържание създава риск от възникване на осмоза и образуване на мехури по външното защитно покритие на съда около ватерлинията и под нея.

За всички е ясно, че сухият ламинат е по-лек, по-дълготраен, по-функционален, и разходът на гориво е в границите на нормалното. Обратно, ако корпусът на лодката абсорбира влага, той ще бъде по-тежък, ще гази по-дълбоко, а лодката ще бъде по-трудна за управление.

Специално конструираните за откриване и измерване на проникналата влагата уреди (влагомери) са изключително лесни за използване и собствениците могат да инспектират състоянието на лодките си от един сезон до следващия, като избягват неприятни изненади.

Влагомерът е добра инвестиция и при придобиване на лодка втора употреба, като обективно средство за установяване състоянието на потенциалната покупка.

Важно е уредът да бъде използван за откриване на влага в сандвич-системата на корпуса преди нанасяне на епоксидно покритие, което би удължило живота на плавателния съд.

Tramex SkipperPlus е лесен за използване и осигурява бърза, точна и безразрушителна проверка и измерване на задържаната в плавателни съдове влага.

За целта, желателно е корпусът да бъде подготвен за предстоящото измерване. Първата стъпка, след изтеглянето му на суша да бъде почистен от водорасли, тиня, сол с помощта на водоструйка, тъй като тези замърсявания имат способност да задържат влага. Същевременно чистият корпус на плавателния съд ще бъде по-лесен за инспектиране.

По време на тази стъпка, мехурите и микропукнатините, причинени от осмоза ще бъдат лесни за визуално идентифициране и отбелязване – корпусът все още е мокър, почистен и те не са започнали да се свиват и заличават.

След като лодката е поставена на брега, оставете корпусът да изсъхне. Важно е повърхностната влага да изчезне, за да бъдат показанията на влагомера обективни. Уверете се, че трюмовете са сухи и добре вентилирани, тъй като затворена вода или конденз в трюма ще повлияят измерените показатели. Желателно е да изберете слънчев, сух и топъл период, за да се съкрати времето за изсъхване.

Нови лодки, произведени от 90-те години нататък изсъхват по-бързо, позволявайки измерването да започне до няколко часа след изваждането на суша. При по-старите лодки, покрити с епоксидни или GelShield® смоли, изсушаването отнема повече време и е възможно дори няколко седмици след изваждането на суша да бъдат отчетени по-високи показатели.

Когато корпусът на лодката е видимо сух, изберете подходящ работен режим на SkipperPlus, на база типа корпус (режим 2 за корпуси от фибростъкло). Започнете измерването от горната страна на корпуса, като премествате уреда надолу, към централната част на кила. Поставяйте уреда в точки на разстояние 30 сантиметра една от друга, като продължавате по дължина на корпуса, преди да започнете обследване от другата страна. Желателно е да записвате отчетените стойности.

Стойности по-ниски от 15% или в зелената зона показват ниски нива на влага и отлично състояние на корпуса – ламинатът е сух. Това е подходящ момент за допълнително защитаване на плавателния съд с епоксидни смоли или друг тип покрития. Правилно нанесено и втвърдено епоксидно покритие ще осигури по-добра бариера срещу водата, свеждайки задържане на влага до незначително количество.

Стойности по-високи от 15% до 20% могат да бъдат измерени, ако лодката е все още влажна или непосредствено след нейното изваждане на суша. Това често не е причина за притеснение и лодката трябва да бъде оставена да изсъхне преди да повторите измерването, след което можете при задоволителни отчети да положите защитно покритие.

Повтарящи се за период от няколко седмици измерени стойности по-високи от 20%, могат да са индикация за проблем в корпуса – начало на процес на абсорбиране на вода от ламината (Фигура 4). Измерени високи стойности на влага може да бъдат резултат и от конденз или вода в трюма. Ако установите, че ламинатът е започнал да акумулира вода, плавателният съд трябва да бъде ремонтиран от специалист.

Вместо заключение

Проникналата в корпуса влага не бива да бъде подценявана. Превенцията и атакуването на проблема, преди той да се е задълбочил има решаващо значение върху разходите за поддържане и запазване стойността на плавателния съд.

Мониторингът за съдържание на влага в корпуса и ранното откриване на условия за възникване на осмоза, допринасят за удължаване живота на лодките. Допълнителната защита с епоксидно покритие, преди лодката да бъде пусната на вода, също повишава химическата резистентност и експлоатационния период.

Може би е добре да се повтори, че преди всяко нанасяне на ново защитно покритие проверката за наличие на задържана в ламината влага е най-добрата защита на влаганите в поддръжката средства.

Повече информация можете да получите от фирма Лийф Група.