Visur sastopamie oglekļa šķiedras kompozītmateriāli: jūras inženierijas jomā

Feb 06, 2024

Atstāj ziņu

Oglekļa šķiedras izmantošana gūst panākumus mazu laivu, jahtu, lielu kuģu un citu kuģu jomā. Oglekļa šķiedra ir ideāls materiāls izmantošanai kuģu būves jomā, jo tas var samazināt kuģu vibrācijas un uzturēt labu bezvadu sakaru vidi starp kuģiem.
 

1

Turklāt vissvarīgākais iemesls oglekļa šķiedras izmantošanai ir tas, ka šis materiāls var uzlabot kuģu ātrumu un degvielas ekonomiju, samazinot svaru. Piemēram, pilnībā nomainot stikla šķiedras kompozītmateriālu (GFRP) ar oglekļa šķiedru pastiprinātu kompozītmateriālu (CFRP), kuģa svaru var samazināt par 30%.
Nākamajā attēlā parādīts oglekļa šķiedras un tās kompozītmateriālu pielietojums jahtās. Izmantojot CFRP virsbūves un klāja uzstādīšanā, var vēl vairāk samazināt svaru un uzlabot kuģa stabilitāti; Oglekļa šķiedras transmisijas vārpstas var arī samazināt svaru un vibrāciju; Oglekļa šķiedrai ir arī potenciāls plašs pielietojums dzenskrūves lāpstiņām.

2


Tradicionāli GFRP materiālus parasti izmanto kuģu būves nozarē. Tā kā tiek izmantoti starpposma substrāti, piemēram, audumi un to veidošanas procesi, GFRP var uzklāt arī uz CFRP, tādējādi ir viegli nomainīt kuģu oriģinālās GFRP sastāvdaļas ar CFRP.
Lielākajā daļā lidmašīnu un sporta lietojumu gandrīz puse matricas sveķu izmanto epoksīda sveķus. Tomēr kuģu būves nozarē lielākā daļa CFRP matricas sveķu materiālu izmanto nepiesātinātos poliestera vai vinilestera sveķus. Lai paplašinātu kuģu būves nozari, daži uzņēmumi, piemēram, Japānas Toray, ir izstrādājuši oglekļa šķiedras, kas var nodrošināt augstāku saķeres stiprību ar vinilestera sveķiem, un izmantot tās plašā kuģu būves lietojumu klāstā.

3


CFRP ir ne tikai augsta īpatnējā izturība un augsts īpatnējais modulis, bet arī izmanto tās amortizācijas veiktspēju, lai palielinātu kuģa dabisko vibrācijas frekvenci. Piemēram, izmantojot CFRP vietās, kur ir uzstādīti dzinēji un palīgiekārtas, tas var efektīvi samazināt kuģa vibrāciju, ko izraisa dzinēja un palīgiekārtu darbība.
Turklāt var pilnībā izmantot arī CFRP vadītspēju, un, izmantojot CFRP bezvadu sakaru telpas sienu aptīšanai, var sasniegt 40 dB vai lielāku ekranēšanas efektu. Tas nozīmē, ka, izmantojot CFRP, var atrisināt tādas problēmas kā dzinēja un papildu trokšņu traucējumi, ko izraisa elektromagnētiskie viļņi, kas iet cauri kuģiem un kas kavē bezvadu sakarus.
Turklāt kuģu būves nozare plaši izmanto jauktus kompozītmateriālus, kas sastāv no oglekļa šķiedras, stikla šķiedras vai aramīda šķiedras audumiem. Izmantojot kompozītmateriālus optimālam dizainam, var sasniegt mērķa veiktspēju un visaptverošu izmaksu līdzsvaru. Piemēram, izmantojot tradicionālos stikla šķiedras kompozītmateriālus, optimizēt kompozītmateriālu kombinācijas var, izmantojot tikai oglekļa šķiedras vietās, kur nepieciešama stingrība, izpildot veiktspējas prasības, vienlaikus samazinot izmaksas.