Vseprisotni kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken: na področju pomorskega inženirstva

Feb 06, 2024

Pustite sporočilo

Uporaba ogljikovih vlaken napreduje na področju majhnih čolnov, jaht, velikih ladij in drugih ladij. Ogljikova vlakna so idealen material za uporabo na področju ladjedelništva, saj lahko zmanjšajo vibracije ladij in vzdržujejo dobro brezžično komunikacijsko okolje med ladjami.
 

1

Poleg tega je najpomembnejši razlog za uporabo ogljikovih vlaken ta, da lahko ta material izboljša hitrost in porabo goriva ladij z zmanjšanjem teže. Na primer, s popolno zamenjavo kompozita s steklenimi vlakni (GFRP) s kompozitom, ojačanim z ogljikovimi vlakni (CFRP), se lahko teža ladje zmanjša za 30 %.
Naslednja slika prikazuje uporabo ogljikovih vlaken in njihovih kompozitnih materialov v jahtah. Z uporabo CFRP v nadgradnji in namestitvi na palubo je mogoče dodatno zmanjšati težo in izboljšati stabilnost ladje; Prenosne gredi iz ogljikovih vlaken lahko tudi zmanjšajo težo in vibracije; Ogljikova vlakna imajo tudi možnost široke uporabe v lopaticah propelerjev.

2


Tradicionalno se GFRP materiali pogosto uporabljajo v ladjedelništvu. Zaradi uporabe vmesnih substratov, kot so tkanine in procesi njihovega oblikovanja, se GFRP lahko nanese tudi na CFRP, kar olajša zamenjavo originalnih GFRP komponent ladij s CFRP.
V večini letalskih in športnih aplikacij skoraj polovica matrične smole uporablja epoksi smolo. Vendar pa v ladjedelništvu večina CFRP matričnih smolnih materialov uporablja nenasičeno poliestrsko ali vinilestrsko smolo. Da bi razširili ladjedelniško industrijo, so nekatera podjetja, kot je japonski Toray, razvila ogljikova vlakna, ki lahko zagotovijo večjo trdnost lepljenja z vinil estrskimi smolami in jih uporabijo v številnih aplikacijah v ladjedelništvu.

3


CFRP nima le visoke specifične trdnosti in visokega specifičnega modula, temveč izkorišča tudi svojo zmogljivost dušenja za povečanje naravne frekvence tresljajev ladje. Na primer, z uporabo CFRP na območjih, kjer so nameščeni motorji in pomožna oprema, lahko učinkovito zmanjša vibracije ladje, ki jih povzroča delovanje motorja in pomožne opreme.
Poleg tega je mogoče v celoti izkoristiti tudi prevodnost CFRP in z uporabo CFRP za ovijanje sten brezžične komunikacijske sobe je mogoče doseči zaščitni učinek 40 dB ali več. To pomeni, da je z uporabo CFRP mogoče rešiti težave, kot so motnje hrupa motorja in pomožnih naprav, ki jih povzročajo elektromagnetni valovi, ki prehajajo skozi ladje in ovirajo brezžično komunikacijo.
Poleg tega ladjedelniška industrija v veliki meri uporablja mešane kompozitne materiale, sestavljene iz tkanin iz ogljikovih vlaken, steklenih vlaken ali aramidnih vlaken. Z uporabo kompozitnih materialov za optimalno zasnovo je mogoče doseči ciljno učinkovitost in celovito stroškovno ravnotežje. Na primer, pri uporabi tradicionalnih kompozitnih materialov iz steklenih vlaken je mogoče doseči optimizacijo kombinacij kompozitnih materialov samo z uporabo ogljikovih vlaken na območjih, ki zahtevajo togost, pri čemer izpolnjujejo zahteve glede zmogljivosti in hkrati zmanjšujejo stroške.