Karbonfibra kompozita materialo estas fibro-plifortigita materialo farita el karbonfibro kaj rezino, metalo, ceramiko kaj aliaj matricoj. Pro sia malpeza pezo, alta forto, alta temperaturrezisto, ktp., ĝi estis vaste uzata en aerspaca, sporta kaj libertempa industrio, kaj en rapidtrajnoj en la lastaj jaroj. Ankaŭ en la kampoj de aŭtomobiloj kaj konstruinĝenieriko. Karbonfibraj kompozitaj materialoj havas bonegan lacecreziston, korodreziston kaj bonegan konstrufunkcion pro sia alta forto, kio igas ilin taŭgaj por maraj aplikoj kun specialaj postuloj pri materialaj ecoj. Atentu. En la lastaj jaroj, karbonfibraj kompozitoj ludis ĉiam pli gravan rolon en ŝipkonstruado, enmara energi-disvolviĝo kaj mara inĝenieristika riparo.
1. Apliko surŝipe
Karbonfibraj kompozitoj havas naturan avantaĝon super tradiciaj ŝipkonstruaj materialoj. Unue, karbonfibraj kompozitoj havas bonajn mekanikajn ecojn. La kareno estas fabrikita kun la karakterizaĵoj de malpeza pezo kaj malalta fuelkonsumo, kaj la konstruprocezo estas relative simpla, la ciklo estas mallonga, kaj la fandado estas oportuna, do la konstrukostoj kaj bontenado estas multe pli malaltaj ol tiuj de ŝtalaj ŝipoj. Samtempe, ĉar la interfaco inter la karbonfibro kaj la rezina matrico povas efike malhelpi la disvastiĝon de fendoj, la materialo havas bonan lacecreziston; krome, pro la kemia inerteco de la karbonfibra surfaco, la kareno havas la karakterizaĵojn, ke akvaj organismoj estas malfacile epifitaj kaj korodorezistaj, kio ankaŭ estas la ŝipkonstruo. Unu el la plej gravaj faktoroj en la elektado de materialoj. Tial, karbonfibraj kompozitaj materialoj havas unikajn ampleksajn funkciajn avantaĝojn en ŝipkonstruado, kaj nun estas vaste uzataj en ĉi tiu kampo. Samtempe, la disvolviĝo de la karbonfibra industrio estis antaŭenigita de la vastiĝo de la aplika kampo.
1.1 Armeaj ŝipoj
Karbonfibraj kompozitoj havas bonajn akustikajn, magnetajn kaj elektrajn ecojn: ili estas travideblaj, son-tralaseblaj kaj ne-magnetaj, do ili povas esti uzataj por plibonigi la sekretan funkciadon de militŝipoj. La uzo de kompozitaj materialoj en la superstrukturo de la ŝipo ne nur reduktas la pezon de la kareno, sed ankaŭ sendas kaj ricevas elektromagnetajn ondojn je antaŭdestinita frekvenco per ŝirmado de la frekvenc-selekta tavolo enigita en la intertavolon por ŝirmi la radarajn elektromagnetajn ondojn de la malamiko. Ekzemple, la krozŝipo de la klaso "skjold" konstruita de la Norvega Mararmeo en 1999 uzis sandviĉan kompoziton konsistantan el polivinil-klorida ŝaŭma kerna tavolo, vitrofibro kaj karbonfibra intertavolo. Ĉi tiu dezajno ne nur plibonigas la rilatumon inter forto kaj pezo, sed ankaŭ havas bonan reziston al frapoj. La funkciado ankaŭ multe plibonigas la karakterizaĵojn de malalta magneta, kontraŭ-infraruĝa kaj kontraŭ-radara skanado. La svedaj fregatoj de la klaso Visby, kiuj estis komisiitaj en 2000, ĉiuj uzas karbonfibrajn kompozitajn materialojn, kiuj havas specialajn funkciojn de pezredukto, radaro kaj infraruĝa duobla sekretado.
La apliko de karbonfibro-plifortigitaj kompozitaj mastoj sur ŝipoj iom post iom aperis. La ŝipo LPD-17, kiu estis komisiita en Usono en 2006, uzas progresintan kompozitan maston kun karbonfibro/balsa kerno. Male al la originala malferma masto, la LPD-17 uzas novan tute enfermitan masto/sensilon (AEM/S). La supra parto de ĉi tiu karbonfibra kompozita masto kovras frekvencselektan surfacan materialon (FSS), permesante al ondoj kun specifa frekvenco trapasi, kaj la malsupra duono povas reflekti radarondojn aŭ esti absorbita de radar-absorbaj materialoj. Tial, ĝi havas bonajn radarajn sekretajn kaj detektajn funkciojn. Krome, diversaj antenoj kaj rilata ekipaĵo estas unuforme kombinitaj en la strukturo, kiu ne facile korodas kaj pli favoras la prizorgadon de la ekipaĵo. La Eŭropa Mararmeo evoluigis similan fermit-integran sensormaston faritan el nanofibro-farita vitrofibro kombinita kun karbonfibro kiel plifortigo. Ĝi permesas al diversaj radaraj radioj kaj komunikaj signaloj pasi neĝenate unu kun la alia, kaj la perdo estas ekstreme malalta. En 2006, ĉi tiu altteknologia masto ATM estis uzata sur la aviadilŝipo "Royal Ark" de la Brita Mararmeo.
Karbonfibraj kompozitoj ankaŭ povas esti uzataj en aliaj aspektoj de la ŝipo. Ekzemple, ili povas esti uzataj kiel helico- kaj propulsŝaftosistemo en la propulssistemo por mildigi la vibrajn efikojn kaj bruon de la kareno, kaj estas plejparte uzataj en gvatŝipoj kaj rapidaj krozoŝipoj. Ili povas esti uzataj kiel rudro en maŝinaro kaj ekipaĵo, iuj specialaj mekanikaj aparatoj kaj tubarosistemoj. Krome, alt-fortaj karbonfibraj ŝnuroj ankaŭ estas vaste uzataj en ŝipaj militŝipaj kabloj kaj aliaj militaj aĵoj.
1.2 Civilaj jaktoj
Grandaj jaktoj estas ĝenerale private posedataj kaj multekostaj, postulante malpezan pezon, altan forton kaj daŭrivon. Karbonfibraj kompozitoj povas esti uzataj en la instrumentaj ciferplatoj kaj antenoj de jaktoj, rudroj, kaj en plifortikigitaj strukturoj kiel ferdekoj, kabinoj kaj ŝipaj fakmuroj. La tradicia kompozita jakto estas ĉefe farita el FRP, sed pro nesufiĉa rigideco, la kareno ofte estas tro peza post plenumo de la rigidecaj dezajnaj postuloj, kaj la vitrofibro estas kancerogenaĵo, kio estas iom post iom malpermesita eksterlande. La proporcio de karbonfibraj kompozitoj uzataj en la hodiaŭaj kompozitaj jaktoj signife pliiĝis, kaj iuj eĉ uzis karbonfibrajn kompozitojn. Ekzemple, la duobla barĝo "Panama" de la superjakto "Baltic" havas karenon kaj ferdekon interkovritajn per karbonfibra/epoksirezina haŭto, Nomex-ĉelaro kaj CorecellTM-struktura ŝaŭma kerno. La kareno estas 60 metrojn longa. Sed la tuta pezo estas nur 210 tunoj. La Sunreef 80 Levante, karbonfibra katamarano konstruita de la pola katamarana firmao Sunreef Yachts, uzas vinilesterajn rezinajn sandviĉajn kompozitojn, PVC-ŝaŭmon kaj karbonfibrajn kompozitojn. La mastoboamoj estas specialfaritaj el karbonfibraj kompozitoj, kaj nur parto de la kareno uzas FRP. La senŝarĝa pezo estas nur 45 tunoj. Granda rapideco, malalta fuelkonsumo kaj bonega funkciado.
La jakto "Zhongke·Lianya" konstruita en 2014 estas nuntempe la sola tute karbonfibra jakto en Ĉinio. Ĝi estas verda jakto farita el kombinaĵo de karbonfibro kaj epoksirezino. Ĝi estas 30% pli malpeza ol la sama tipo de vitrofibra jakto kaj havas pli altan forton, pli rapidan rapidecon kaj pli malaltan fuelkonsumon.
Krome, la kabloj kaj kabloj de la jakto uzas alt-fortajn karbonfibrajn ŝnurojn por certigi sekurecon. Ĉar la karbonfibro havas streĉmodulon pli altan ol tiu de ŝtalo kaj streĉreziston plurfoje aŭ eĉ dekfoje, kaj havas la teksitan proprecon de la fibro, la karbonfibra ŝnuro estas uzata kiel bazmaterialo, kiu povas kompensi la ŝtalan dratan ŝnuron kaj la organikan polimeran ŝnuron. Nesufiĉa.
2. Apliko en la disvolviĝo de mara energio
2.1 Submaraj nafto- kaj gaskampoj
En la lastaj jaroj, karbonfibraj kompozitaj materialoj fariĝis pli kaj pli vaste uzataj en la kampo de mara nafto- kaj gas-disvolviĝo. Korodo en la mara medio, alta ŝiro, kaj forta ŝiro kaŭzita de subflua akvofluo trudas striktajn postulojn pri la korodrezisto, forto kaj lacecaj ecoj de la materialo. Karbonfibraj kompozitaj materialoj havas evidentajn avantaĝojn pri malpeza, daŭrema kaj kontraŭkoroda rezisto en la disvolviĝo de enmaraj naftokampoj: borplatformo je akvoprofundo de 1500 metroj havas ŝtalan kablon kun maso de ĉirkaŭ 6500 tunoj, dum la denseco de la karbonfibra kompozita materialo estas de ordinara ŝtalo. Se la karbonfibra kompozita materialo estas uzata por anstataŭigi parton de la ŝtalo, la ŝarĝkapacito de la borplatformo signife reduktiĝos, kaj la konstrukosto de la platformo estos ŝparita. La tien-reen-movado de la suĉstango facile kondukos al materiala laceco pro la malbalancita premo inter la marakvo kaj la premo ene de la tubo. Rompi kaj uzi karbonfibran kompozitan materialon povas solvi ĉi tiun problemon; pro la korodrezisto en la marakva medio, ĝia servodaŭro en marakvo estas pli longa ol tiu de ŝtalo, kaj la profundo de uzo estas pli profunda.
Karbonfibraj kompozitoj povas esti uzataj kiel produktadputo-tuboj, suĉstangoj, stokujoj, submaraj duktoj, ferdekoj, ktp. en naftoborplatformoj. La fabrikada procezo estas dividita en pultrudan procezon kaj malsekan volvaĵan procezon. Pultrudo estas ĝenerale uzata sur ordinaraj tuboj kaj konektaj tuboj. La volvaĵa metodo estas ĝenerale uzata kiel la surfaco de la stokujo kaj la premujo, kaj ankaŭ povas esti uzata en anizotropa fleksebla tubo, en kiu la karbonfibra kompozita materialo estas volvita kaj aranĝita laŭ specifa angulo en la kirasa tavolo.
La kontinua suĉstango el karbonfibra kompozita materialo havas ruband-similan strukturon similan al filmo kaj havas bonan flekseblecon. Ĝi estis produktita kaj aplikita de Usono en la 1990-aj jaroj. Ĝi estas farita el karbonfibro kiel plifortiga fibro kaj nesaturita rezino kiel baza materialo. Ĝi estas produktita per pultruda procezo post krucliga hardado je alta temperaturo. De 2001 ĝis 2003, Ĉinio uzis karbonfibran suĉstangon kaj ordinaran ŝtalan suĉstangon en la pura traba naftokampo por fari pilotsistemon. La uzo de karbonfibra suĉstango povas signife pliigi la naftoproduktadon kaj redukti la ŝarĝon de la motoro, kio estas pli energiefika. Krome, la karbonfibra kompozita suĉstango estas pli rezistema al laceco kaj korodrezisto ol la ŝtala suĉstango, kaj estas pli taŭga por apliko en la disvolviĝo de submaraj naftokampoj.
2.2 Enmara ventoenergio
La abundaj ventoenergiaj resursoj sur la maro estas grava areo por estonta disvolviĝo kaj la plej progresinta kaj postulema kampo de ventoenergia teknologio. La marbordo de Ĉinio longas ĉirkaŭ 1800 km kaj estas pli ol 6000 insuloj. La sudorienta marbordo kaj insulaj regionoj estas riĉaj je ventoenergiaj resursoj kaj facile disvolveblaj. En la lastaj jaroj, klopodoj por antaŭenigi la disvolviĝon de enmara ventoenergio estis subtenataj de koncernaj departementoj. Pli ol 90% de la pezo de ventoenergiaj klingoj konsistas el kompozitaj materialoj. Fortaj ventoj surmare kaj altpotencgenerado nepre postulos pli grandajn klingojn kaj pli bonan specifan forton kaj daŭrivon. Evidente, karbonfibraj kompozitaj materialoj povas plenumi la postulojn de disvolviĝo de grandskalaj, malpezaj, alt-efikecaj, malaltkostaj potencgeneraj klingoj, kaj estas pli taŭgaj por maraj aplikoj ol vitrofibraj kompozitaj materialoj.
Karbonfibraj kompozitoj havas signifajn avantaĝojn en mara ventoenergio-generado. La karbonfibra kompozita klingo havas malaltan kvaliton kaj altan rigidecon, kaj la modulo estas 3 ĝis 8-obla tiu de la vitrofibra produkto; la humideco estas alta en la mara medio, la klimato estas ŝanĝiĝema, kaj la ventumilo funkcias dum 24 horoj. La klingo havas bonan lacecreziston kaj povas rezisti malbonan veteron. Ĝi plibonigas la aerdinamikan funkciadon de la klingo kaj reduktas la ŝarĝon sur la turo kaj la akso, tiel ke la elira potenco de la ventumilo estas pli glata kaj pli ekvilibra, kaj la energiefikeco estas plibonigita. La konduktiva funkciado, per speciala struktura dezajno, povas efike eviti la damaĝon kaŭzitan de fulmofrapo sur la klingo; redukti la fabrikadajn kaj transportajn kostojn de la ventoturbina klingo; kaj havas vibrad-dampigajn karakterizaĵojn.
3. Aplikoj de maraj inĝenierartoj
Karbonfibraj kompozitaj materialoj estas uzataj en marinĝenieristikaj konstruaĵoj. Ili ĉefe uzas la karakterizaĵojn de malpeza pezo, alta forto kaj korodrezisto, kaj anstataŭigas tradiciajn ŝtalajn konstrumaterialojn en la formo de tendenoj kaj strukturaj partoj por solvi la problemon de altaj transportkostoj de marakva erozio kaj transportado. Ili estis aplikitaj al enmaraj insulaj rifaj konstruaĵoj, dokoj, flosantaj platformoj, lumturoj, ktp. La uzo de karbonfibraj kompozitoj por inĝenieristika restarigo komenciĝis en la 1980-aj jaroj, kaj Mitsubishi Chemical Corporation de Japanio ekgvidis en esplorado de la mekanikaj ecoj de karbonfibraj kompozitoj kaj ilia apliko en inĝenieristika plifortigo. La komenca esplora fokuso estis sur la plifortigo de plifortikigitaj betonaj traboj uzante karbonfibrajn kompozitojn, kiuj poste evoluis al plifortigo kaj plifortigo de diversaj konstruinĝenieriaĵoj. La riparo de enmaraj naftoplatformoj kaj havenoj per karbonfibraj kompozitoj estas nur unu aspekto de ĝia apliko. Ekzistas multaj rilataj dokumentoj. Indas mencii, ke la usona DFI-kompanio uzis karbonfibrajn stangojn por ripari la mararmean terminalon Pearl Harbor. Tiutempe, la teknikistoj uzis novigajn karbonfibrajn stangojn por ripari la plifortigon. La riparita doko per karbonfibraj stangoj povas elteni 9-tunan ŝtalon de 2,5 metroj da alto. Ĝi defalas sen difektiĝi, kaj la pliboniga efiko estas evidenta.
Koncerne la aplikon de karbonfibraj kompozitoj en mara inĝenierarto, ekzistas ankaŭ speco de riparo kaj plifortigo de submaraj duktoj aŭ kolonoj. Tradiciaj prizorgaj metodoj kiel veldado, plibonigo de veldoj, krampoj, cementmortero, ktp. havas siajn proprajn limigojn, kaj la uzo de ĉi tiuj metodoj estas pli limigita en la mara medio. La riparo de karbonfibraj kompozitoj estas ĉefe farita el alt-fortaj kaj alt-gluecaj rezinaj materialoj kiel karbonfibra ŝtofo kaj epoksirezino, kiuj estas algluitaj al la ripara surfaco, do ĝi estas maldika kaj malpeza, alt-forta, bona en daŭreco, oportuna en konstruo kaj adaptebla al malsamaj formoj. Havas signifan avantaĝon.
Afiŝtempo: 23-a de marto 2019