Автор Все яхты из мирового TOP-100, имеют стальные корпуса. Повышенный спрос на стальные яхты, объяснить относительно легко. Сталь, по сравнению с другими материалами, обладает несколькими преимуществами. Сталь прочна и жестка, ее трудно пробить. Следовательно, стальной корпус сравнительно мало страдает от касаний о грунт или о причал. Устойчивость стали к пробиванию — следствие ее вязкости и жесткости.
Мерой жесткости служат два параметра: модуль эластичности и момент инерции. Модуль эластичности — мера жесткости самого по себе материала, его свойств, а момент инерции — это мера толщины материала. Модуль эластичности стали 29.000.000 PSI (фунтов на квадратный дюйм). Для сравнения, модуль эластичности дерева, в зависимости от вида и влажности, примерно 1.000.000 PSI — 2.000.000 PSI. Показатель для стеклопластика близок к этому. У алюминия модуль упругости составляет 10.000.000 PSI. Таким образом, только за счет жесткости самого материала (а не конструкции) сталь в 15 — 30 раз жестче, чем дерево и стеклопластик и примерно в 3 раза жестче, чем алюминий.
Для компенсации меньшей жесткости материала, деревянные и алюминиевые суда делают с большей толщиной корпуса. Для того, чтобы соответствовать по жесткости стальному корпусу толщиной 6 мм, стеклопластиковый корпус должен иметь толщину 18 мм, стеклопластиковый с заполнителем — 37-50 мм, а деревянный — 50-75 мм.
Другой фактор, влияющий на толщину панелей корпуса — размер и расположение внутренних структур. Чем больше шпангоутов, тем тоньше обшивка, и наоборот — чем меньше шпангоутов, тем толще должна быть обшивка. И, естественно, чем толще корпус, тем меньше вероятность пробить его при посадка на мель. Однако две трети структурного веса корпуса приходится на обшивку. Для того, чтобы получить более легкую, прочную структуру, надо добавить больше шпангоутов, поскольку при этом толщина обшивки может быть уменьшена. В то же время, увеличение числа шпангоутов может привести к увеличению затрат на оплату труда, поскольку требуется большее время для сварочных работ. Таким образом, необходимо выбрать оптимальное соотношение толщины обшивки и числа шпангоутов, которое обеспечит наилучшую структуру при разумной цене.
Сталь намного более гибка, чем дерево и стеклопластик. Поэтому, когда сталь еще гнется, дерево и стеклопластик уже сломаются. Алюминий очень гибок и также имеет преимущество противостояния проколам, но все-таки сталь на голову выше всех остальных материалов. Это объясняет, почему популярность стали растет по нарастающей — ее действительно трудно сломать. Если же, все таки, корпус будет поврежден, у стали то преимущество, что конструкцию из нее можно отремонтировать фактически в любом порту мира, даже в сравнительно тяжелых условиях. Это также касается дерева и алюминия. А вот отремонтировать в удаленных местах стеклопластик сложнее из-за необходимости иметь форму (матрицу ) и использовать стеклоткань и смолу, чтобы заново сделать материал для замены поврежденной обшивки. И, наконец, для ремонта нужны чистые, сухие условия. В случае с металлом и деревом, эти материалы применяются для исправления поврежденного участка уже в готовом виде — материал не надо готовить на месте аварии. Это очень сильно упрощает ремонт.
Другое преимущество стальных корпусов заключается в их «автоматических» противопожарных свойствах. Огонь — вечная опасность в море, а сталь просто так не сгорает. Береговая охрана США и другие национальные и международные регулирующие организации рассматривают сталь как пожаробезопасный материал. Дерево и стеклопластик сгорают при температурах ниже 500 градусов, алюминий — 1150°, а сталь — 2800°. Если возник пожар в электрической системе или двигательном отсеке (наиболее вероятные места возникновения пожаров), стальной корпус противостоит намного более высоким температурам, чем другие материалы. В этом плане применение стали имеет наибольший смысл.
Алюминий используется в строительстве палубных надстроек для увеличения остойчивости. Вес алюминия составляет только одну треть от веса стали, но поскольку его жесткость меньше, мы применяем более толстый материал. В целом, при соблюдении всех условий, палубные надстройки из алюминия получаются примерно наполовину легче стальных.
Это снижает центр тяжести судна до более приемлемых значений. Кроме того, с алюминием легче работать, а как раз у надстроек много граней и поверхностей, которые требуют изгиба и формовки. В этом смысле алюминий очень удобен. Наконец, в надстройках намного меньше источников возгорания, чем под палубой, из-за чего риск возгорания здесь меньше. А значит, алюминий, как материал, подходит для надстроек.