Древесина и древесные материалы.

Натуральная древесина представляет собой анизотропный материал природного происхождения, обладающий

относительно высокой механической прочностью;

малой объемной массой;

хорошей обрабатываемостью;

доступностью;

низкой стоимостью.

В составе современного металлического судна удельное значение древесины и древесных материалов составляет около 10% массы корпуса. Более широкое применение древесины в судостроении ограничено ее следующими серьезными недостатками: горючесть; низкая биостойкость; влагопоглощаемость; анизотропность физических и механических свойств и зависимость их от влажности.

1. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ.

Анизотропность свойств древесины вызвана значительной неоднородностью ее строения в различных направлениях. Различают три основных сечения древесины (см. рис. 2):

1. торцевое (перпендикулярное оси ствола),

2. радиальное (проходит через ось ствола),

3. тангенциальное (параллельное оси ствола).

Причем, строение древесины лиственных и хвойных пород деревьев имеет свои особенности. Для лиственных пород деревьев характерно наличие в структуре сосудов - системы клеток, проводящих воду с растворенными в ней минеральными веществами, что обусловливает кольцесосудистое или рассеяннососудистое строение древесины. Сосуды составляют

7-43% от объема ствола в зависимости от породы древесины. Для хвойных пород деревьев характерно наличие смоляных ходов, состоящих из клеток, вырабатывающих и хранящих смолу. Они связаны между собой и образуют единую упорядоченную систему сообщающихся каналов. Доля смоляных ходов составляет

0,2 — 0,7 % от объема ствола. Принципиальное отличие строения древесины разных пород сказывается на их физических и механических свойствах.

2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ.

К основным физико-механическим свойствам древесины относятся влажность, объемная масса, прочность, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность.

Влажность -является важнейшей характеристикой древесины и определяется как отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в %.

W = [( ml- m0 ) / m0 ] 100% , где ml итО - массы влажного и абсолютно сухого

образцов, г.

Влажность древесины на открытом воздухе соответствует 10-20%, в комнатных условиях - 7-10%. Состояние древесины, называемое точкой насыщения, соответствует влажности около 30%. Древесина, применяемая на судах, должна иметь влажность не более 18%. Все свойства древесины указываются при стандартном среднем значении влажности 15%.

При высыхании древесины происходит сокращение ее линейных размеров и объема - усушка. Полная объемная усушка составляет 12-15%, при этом она значительно отличается в различных направлениях:

в тангенциальном направлении 6-10%, в радиальном направлении 3-5%, вдоль волокон 0,1-0,3%.

Неравномерность усушки в разных направлениях приводит к короблению и растрескиванию древесины, причем, чем толще древесный материал и выше скорость изменения влажности, тем больше внутренние напряжения и вероятность появления дефектов в древесине.

Древесина характеризуется плотностью и объемной массой. Плотность - масса единищ* объема древесины без пор и влаги. Плотность древесины не зависит от ее породы и равна 1540кг/«3. Натуральный древесный материал, полости которого заполнены влагой и смолой, характеризуется объемной массой, которая зависит от породы древесины, ее влажности и других факторов. Объемная масса древесины при влажности 15% для разных пород древесины составляет Y = 390-760 кг/мЗ. Древесина с большей объемной массой имеет большую плотность и лучше сопротивляется механическим воздействиям.

Механические свойства древесины зависят от влажности, породы, возраста, пороков и многих других факторов. Основными показателями механических свойств являются прочность (на сжатие, изгиб и скалывание) и твердость, определяющая обрабатываемость древесины.

Теплопроводность древесины зависит от влажности, объемной массы и расположения волокон. Вдоль волокон теплопроводность примерно в 2 раза выше, чем поперек и составляет для сосны 0,35 и 0,15 Вт/(м К) соответственно.

На механические свойства древесины существенно влияют ее пороки, к которым относятся сучки, трещины и наклон волокон. Сучки и наклон волокон снижают прочность древесины, а трещины способствуют ее гниению.

Основными недостатками древесины являются ее горючесть и низкая биостойкость, то есть подверженность гниению. Эго значительно усложняет технологию обработки и хранения древесины и влияет на ее эксплуатационные свойства. Для предотвращения гниения древесину пропитывают антисептиками, которые убивают грибки или замедляют их рост.

2. ВИДЫ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА СУДАХ.

В судостроении древесина используется для изготовления корпусов катеров, яхт и шлюпок; оборудования и отделки помещений; судовой мебели; обрешетников; зашивки изоляции; настилов

палуб; деталей судовых устройств; аварийно-спасательного имущества и др. Древесина используется также для вспомогательных нужд судостроительного производства: изготовления кильблоков, клеток, строительных лесов, спусковых устройств и подобных целей.

При этом натуральная древесина используется в виде пиломатериалов: пластин (для вспомогательных нужд);

брусьев и досок (для спусковых дорожек, клеток, кильблоков);

шпона - тонких листов древесины, получаемых лущением (для изготовления фанеры и декоративной отделки мебели).

Также применяются следующие искусственные древесные материалы: фанера - листовой материал,получаемый склеиванием трех или нечетного числа слоев шпона с перекрестным расположением волокон в слоях толщиной 1,5-19 мм (для зашивки изоляции, настила полов, изготовления мебели; декоративную фанеру, облицованную водо-, тепло- и светостойкими пленочными покрытиями применяют для облицовки судовых помещений); древесноволокнистые плиты (ДВГТ) - получают горячим прессованием измельченной древесины со связующим, подразделяют на сверхтвердые, твердые, полутвердые и изоляционно-отделочные, толщиной от 3 до 8 мм (для изготовления мебели и отделки помещений); древесностружечные плиты (ДСП) - основой служит древесная стружка, могут быть необлицованные и облицованные бумагой, шпоном;

столярные плиты - деревянные щиты из реек, оклеенные с обеих сторон шпоном или фанерой (служат материалом для крышек столов, дверей, межкаютных легких выгородок); древеснослоистые пластики, прессованная древесина и древеснопластические массы - древеснщ материалы, пропитанные растворами синтетических смол и изготовленные методом горячего прессования. Они обладают высокой механической прочностью, антифрикционными и электроизоляционными свойствами, применяются для изготовления втулок, подшипников, электроизоляционных деталей, являются заменителем цветных металлов.