Привет! Я строю парусную лодку-динги 3.8 м по проекту Радослава Вершко (Radosław Werszko) и веду этот Дневник судостроителя.
Теория
При строительство деревянных лодок и яхт обычно используют крепеж из перечисленных ниже материалов.
Кремниевая бронза
Традиционный выбор для судостроения. Очень устойчива к коррозии в морской воде, имеет срок службы до 50 лет. Помогает предотвратить гниение вокруг отверстий для винтов при использовании под водой. Прочнее латуни, но не так прочна, как нержавеющая сталь.
Найти и купить в России крепеж из кремниевой бронзы очень не просто. На зарубежных торговых площадках легко найти по запросу "silicon bronze screws for boat building", но следует подготовиться к высокой цене: саморез 4x30 при заказе от 100 шт обойдется в €0.51, то есть 49 руб за штуку по сегодняшнему курсу.
Кремниевая бронза имеет примерный состав: 3% кремния, 1% марганца, свинца до 0,05%, остальное - медь. В нём практически не наблюдается гальваническая коррозия между отдельными "фазами" сплава (которые являются гальваническими парами), известная для алюминиевой бронзы под названием "обезалюминивание", а для латуни - "децинкофикация".
Кремниевая бронза обладает наибольшей стойкостью против коррозии в морской воде (по сравнению с другими бронзами) при скорости течения воды менее 1,5 метров в секунду. Поэтому она широко применяется для различных креплений на нескоростных судах, где соприкасается с пропитанным соленой водой деревом, но действию быстрого потока морской воды не подвергается. А вот для гребных винтов лучше подходит алюминиевая бронза. Тут играют свою роль нюансы: повреждается ли при эксплуатации оксидная пленка или нет; больше поступает кислорода или меньше и т.п.
Для крепления деревянной обшивки обычно применяются шурупы стандарта DIN 97. Они имеют диаметр хвостовика, равный диаметру наружной резьбы. Это позволяет полностью заполнить зазорное отверстие, обычно просверливаемое под шуруп, создавая таким образом водонепроницаемое уплотнение.
Оловянистая бронза
В продаже можно встретить крепеж из оловянистой бронзы. По коррозионной стойкости в морской воде он примерно соответствует кремниевой бронзе. Сплавы с высоким содержанием олова (8%) обычно имеют преимущество перед сплавами с низким содержанием олова (5%). А уже при содержании олова более 10% скорость коррозии может возрасти в 2-3 раза.
Нержавеющая сталь
Следует начать с того, что само словосочетание "нержавеющая сталь" способно ввести в заблуждение. Это сплав, который содержит в качестве легирующих добавок хром и никель. Он не ржавеет благодаря образующейся на поверхности изделия пленке оксида хрома. При отсутствии кислорода оксидный слой разрушается и сталь покрывается ржавчиной.
Представьте себе шуруп, крепящий элемент деревянной обшивки к шпангоуту ниже ватерлинии. Тело шурупа, находящееся внутри древесины, скорее всего будет испытывать недостаток кислорода, находясь при этом в окружении кислот и хлоридов. Понятно, что источник хлоридов - это морская вода, а кислоты может содержать сама древесина (дуб, к примеру, пропитываясь водой, вызывает сравнительно сильную химическую коррозию металлов). При подобных условиях оксидная пленка может разрушиться и не образоваться вновь из-за недостатка кислорода и действия кислот. При этом, тот же самый крепеж выше ватерлинии может вести себя превосходно.
В отличие от крепежа из кремниевой бронзы, стальной нержавеющий крепеж показывает лучшую коррозионную стойкость при быстром течении воды (когда смываются отложения и обеспечивается хороший доступ кислорода).
На рынке (в основном) представлен крепеж из нержавеющих сталей A2 (AISI 304) и A4 (AISI 316). Сталь A2 содержит 18% Cr и 10% Ni. Сталь А4 содержит 17% Cr, 11% Ni, 2 % Mo. Молибден придает стали A4 повышенную стойкость к кислотам и другим агрессивным жидкостям. Однако срок службы крепежа из стали A4 всё равно в разы ниже, чем у бронзового.
По состоянию на 03 июля 2023 года, цены на крепеж из сталей A2 и A4 различаются более чем в три раза! Саморез 3.5x30 A2 можно приобрести оптом за 2.04 руб, а саморез 3.5x30 A4 уже за 6.24 руб!
Если ваша лодка будет эксплуатироваться в морской воде и/или она строится из дуба, то следует использовать крепеж из стали A4. Если вода пресная, а древесина сравнительно нейтральная - можно попробовать сталь A2.
Латунь
Из латуни чаще всего изготавливают шурупы. Следует помнить о проблеме децинкофикации, или, по-другому, обесцинкования латуни. Это процесс, при котором сплав лишается цинка, теряет прочность, а оставшаяся пористая медная масса создаёт одну только видимость былого шурупа. Латунный крепеж можно использовать при внутреннем обустройстве, но не стоит на него полагаться в ответственных местах, где есть контакт с водой.
Латунный шуруп с потайной головкой 3,5х30 DIN 97 продаётся по цене 7 руб за штуку.
Оцинкованная сталь
Стальной оцинкованный крепеж с толщиной слоя цинка около 100 мкм вполне применим для деревянного судостроения. Такая толщина покрытия достигается обычно лужением, но не электрогальваникой. В продаже встречаются луженые оцинкованные шурупы больших диаметров, но 3...4 мм даже не стоит искать. Если вы строите что-то крупнее лодки (каравеллу, шняву или поморский кэч) - это то, что нужно.
Еловый корень
Уж коли я пишу про нержавеющий крепеж, то почему бы (ради потехи) не вспомнить про технологии предков? В музее "Кижи" на Онежском озере можно увидеть сшитые еловым корнем лодки кижанки. Доски обшивки (набои) соединялись внакрой - нижняя кромка следующей доски ложилась на предыдущую. Доски временно закреплялись клещами и клиньями, затем причерчивались начисто, обтесывались и строгались. После этого каждая доска устанавливалась окончательно на смолу, мох и закреплялась еловым корнем (или ивовым прутом). Корень пропускался через небольшие отверстия и закреплялся березовым нагелем (деревянным гвоздиком). Когда корпус был сшит, изнутри вставляли шпангоуты (опруги) из сосновых сучьев. Снаружи обшивки вровень с верхней планкой прикреплялся привальный брус (огибень), а изнутри - порубень. Завершали постройку установкой скамеек (нашестей) и настилов под ноги (мосточков). Далее лодка смолилась с обеих сторон. Эта технология использовалась до середины 19 века, потом на смену еловому корню пришли стальные гвозди.
Мастер с подмастерьем делал в среднем до 15 лодок за год. Заготовку древесины проводили зимой, а строительство начинали весной и продолжали до глубокой осени. Бревна распиливали продольной пилой на специальных высоких козлах.
Выводы
При строительстве небольших современных лодок и яхт из фанеры оптимальным выбором будет крепеж из нержавеющей стали (A4 для моря, A2 для пресных водоемов). Мастер классической школы, возможно, выберет крепеж из бронзы, а доски обшивки из канадского кедра. Строитель точных копий (реплик) остановится на медных заклепках, гвоздях или еловых корнях. Каждому своё :)
О крепеже, который я заказал для своей лодки, читайте в следующей статье.
P.S. Друзья, делитесь в комментариях своими знаниями и опытом. Спасибо!