Bahan komposit serat karbon minangka bahan sing dikuatake serat sing digawe saka serat karbon lan resin, logam, keramik lan matriks liyane. Amarga bobot entheng, kekuatan dhuwur, tahan suhu dhuwur, lan liya-liyane, wis akeh digunakake ing aerospace, olahraga lan luang, rel kacepetan dhuwur ing taun-taun pungkasan. Ing bidang otomotif lan teknik sipil. Bahan komposit serat karbon duwe resistensi kesel banget, tahan karat lan kinerja konstruksi sing apik amarga kekuatan dhuwur lan kekuatan dhuwur, saengga cocog kanggo aplikasi laut kanthi syarat khusus babagan sifat materi. nonton kanggo. Ing taun-taun pungkasan, komposit serat karbon wis dadi peran sing saya penting ing pambangunan kapal, pangembangan energi lepas pantai, lan perbaikan teknik laut.
1.Aplikasi ing Papan
Komposit serat karbon duwe kaluwihan alami tinimbang bahan galangan kapal tradisional. Kaping pisanan, komposit serat karbon nduweni sifat mekanik sing apik. Lambung digawe kanthi karakteristik bobot entheng lan konsumsi bahan bakar sing sithik, lan proses konstruksi relatif sederhana, siklus cendhak, lan cetakan trep, mula biaya konstruksi lan pangopènan luwih murah tinimbang kapal baja. Ing wektu sing padha, amarga antarmuka antarane serat karbon lan matriks resin bisa èfèktif nyegah panyebaran crack, materi wis resistance lemes apik; Kajaba iku, amarga inertness kimia saka lumahing serat karbon, awak nduweni ciri sing organisme akuatik angel kanggo epiphytic lan karat, kang uga construction kapal. Salah sawijining faktor sing paling penting kanggo milih bahan. Mulane, bahan komposit serat karbon duwe kaluwihan kinerja lengkap sing unik ing galangan kapal, lan saiki akeh digunakake ing lapangan iki. Ing wektu sing padha, pangembangan industri serat karbon wis disedhiyakake saka ekspansi lapangan aplikasi.
1.1 Kapal militèr
Komposit serat karbon duwe sifat akustik, magnetik lan listrik sing apik: transparan, permeabel lan non-magnetik, saengga bisa digunakake kanggo nambah kinerja kapal perang. Panggunaan bahan komposit ing superstruktur kapal ora mung nyuda bobot awak, nanging uga ngirim lan nampa gelombang elektromagnetik ing frekuensi sing wis ditemtokake kanthi nglindhungi lapisan selektif frekuensi sing dipasang ing interlayer kanggo nglindhungi gelombang elektromagnetik radar mungsuh. . Contone, "skjold" kelas cruiser dibangun dening Angkatan Laut Norwegia ing 1999 digunakake komposit sandwich kasusun saka lapisan inti umpluk polyvinyl klorida, serat kaca lan serat karbon interlayer. Desain iki ora mung nambah rasio kekuatan-kanggo-bobot, nanging uga duwe resistance impact apik. Kinerja kasebut uga ningkatake karakteristik pemindaian magnetik, anti-infra merah lan anti-radar sing sithik. Frigat kelas Visby Swedia, sing ditugasake ing taun 2000, kabeh nggunakake bahan komposit serat karbon, sing nduweni fungsi khusus kanggo ngurangi bobot, radar lan siluman ganda inframerah.
Aplikasi saka serat karbon dikiataken mast komposit ing kapal wis mboko sithik muncul. Kapal LPD-17, sing ditugasake ing Amerika Serikat ing taun 2006, nggunakake tiang komposit komposit majeng serat karbon / Balsa inti. Ora kaya mast mbukak asli, LPD-17 nggunakake sistem mast / sensing sing ditutup kanthi lengkap. (AEM / S), sisih ndhuwur mast komposit serat karbon iki kalebu bahan permukaan selektif frekuensi (FSS), ngidini gelombang kanthi frekuensi tartamtu bisa dilewati, lan setengah ngisor bisa nggambarake gelombang radar utawa diserap dening bahan penyerap radar. . Mulane, nduweni fungsi siluman lan deteksi radar sing apik. Kajaba iku, macem-macem antena lan peralatan sing gegandhengan digabungake kanthi seragam ing struktur kasebut, sing ora gampang karat, lan luwih kondusif kanggo pangopènan peralatan kasebut. Angkatan Laut Eropa wis ngembangake mast sensor tertutup sing padha digawe saka serat kaca digawe nanofiber sing digabung karo serat karbon minangka tulangan. Ngidini macem-macem sinar radar lan sinyal komunikasi kanggo ngliwati tanpa gangguan, lan kerugian kasebut sithik banget. Ing taun 2006, ATM mast teknologi canggih iki digunakake ing kapal induk "Royal Ark" Angkatan Laut Inggris.
Komposit serat karbon uga bisa digunakake ing aspek kapal liyane. Contone, bisa digunakake minangka baling-baling lan sistem propulsion shafting ing sistem propulsi kanggo ngurangi efek geter lan gangguan saka awak, lan biasane digunakake ing kapal pengintaian lan kapal pesiar cepet. Bisa digunakake minangka rudder ing mesin lan peralatan, sawetara piranti mechanical khusus lan sistem pipa. Kajaba iku, tali serat karbon kanthi kekuatan dhuwur uga digunakake ing kabel kapal perang laut lan barang militer liyane.
1.2 Yacht sipil
Yacht gedhe umume diduweni pribadi lan larang, mbutuhake bobot entheng, kekuatan dhuwur lan daya tahan. Komposit serat karbon bisa digunakake ing dial lan antena instrumen yacht, kemudi, lan ing struktur sing dikuatake kayata dek, kabin, lan bulkheads kapal. Yacht komposit tradisional utamane digawe saka FRP, nanging amarga kaku ora cukup, awak asring banget abot sawise nyukupi syarat desain kaku, lan serat kaca minangka karsinogen, sing mboko sithik dilarang ing luar negeri. Proporsi komposit serat karbon sing digunakake ing yacht komposit saiki wis tambah akeh, lan sawetara malah nggunakake komposit serat karbon. Contone, kapal pesiar super Baltik "Panama" dobel, lambung lan dek diapit karo serat karbon / kulit resin epoksi, sarang madu Nomex lan inti busa struktural CorecellTM, awak dawane 60m. Nanging bobot total mung 210t. Sunreef 80 Levante, katamaran serat karbon sing dibangun dening Sunreef Yachts catamaran Polandia, nggunakake komposit sandwich resin ester vinyl, busa PVC lan komposit serat karbon. Booms mast minangka komposit serat karbon khusus, lan mung bagean saka awak nggunakake FRP. . Bobot tanpa beban mung 45t. kacepetan cepet, konsumsi bahan bakar kurang lan kinerja banget.
Yacht "Zhongke·Lianya" sing dibangun ing 2014 saiki dadi siji-sijine yacht serat karbon lengkap ing China. Yacht ijo digawe saka kombinasi serat karbon lan resin epoxy. Iku 30% luwih entheng tinimbang yacht fiberglass jinis sing padha lan nduweni kekuatan sing luwih dhuwur, kacepetan luwih cepet lan konsumsi bahan bakar sing luwih murah.
Kajaba iku, kabel lan kabel yacht nggunakake tali serat karbon kanthi kekuatan dhuwur kanggo njamin keamanan. Wiwit serat karbon nduweni modulus tensile sing luwih dhuwur tinimbang baja lan kekuatan tarik kaping pirang-pirang utawa malah puluhan, lan nduweni sifat tenunan serat, tali serat karbon digunakake minangka bahan dasar, sing bisa nggawe tali kawat baja lan tali polimer organik. Ora cukup.z
2. Aplikasi ing pangembangan energi segara
2.1 Lapangan minyak lan gas kapal selam
Ing taun-taun pungkasan, bahan komposit serat karbon wis dadi luwih akeh digunakake ing bidang pengembangan minyak lan gas laut. Korosi ing lingkungan segara, nyukur dhuwur, lan nyukur sing kuat sing disebabake dening aliran banyu undercurrent mbutuhake syarat sing ketat babagan ketahanan karat, kekuatan lan sifat lemes materi kasebut. Komposit serat karbon duwe kaluwihan sing jelas babagan cahya, awet lan anti-karat ing pangembangan lapangan minyak lepas pantai: platform pengeboran ambane banyu 1500m duwe kabel baja kanthi massa udakara 6500t, dene Kapadhetan komposit serat karbon yaiku baja biasa. 1/4, yen bahan komposit serat karbon digunakake kanggo ngganti bagean saka baja, kapasitas mbukak platform pengeboran bakal suda Ngartekno, lan biaya construction saka platform bakal disimpen. Gerakan bolak-balik saka batang pengisap bakal gampang nyebabake kekeselen material amarga tekanan sing ora seimbang antarane banyu laut lan tekanan ing njero tabung. Breaking, lan nggunakake bahan komposit serat karbon bisa ngatasi masalah iki; amarga resistensi karat lingkungan banyu segara, urip layanan ing banyu laut luwih dawa tinimbang baja, lan ambane panggunaan luwih jero.
Komposit serat karbon bisa digunakake minangka pipa sumur produksi, batang pengisap, tangki panyimpenan, saluran pipa kapal selam, dek, lan sapiturute ing platform pengeboran ladang minyak. Proses manufaktur dipérang dadi proses pultrusion lan proses winding udan. Pultrusion umume digunakake ing pipa umum lan pipa sambungan. Cara nduwurke tumpukan umume digunakake minangka lumahing tank panyimpenan lan prau meksa, lan uga bisa digunakake ing pipe fleksibel anisotropic kang materi komposit serat karbon tatu lan disusun ing amba tartamtu ing lapisan waja.
Batang sucker bahan komposit serat karbon minangka struktur kaya pita sing padha karo film lan nduweni keluwesan sing apik. Diprodhuksi lan ditrapake dening Amerika Serikat ing taun 1990-an. Iki digawe saka serat karbon minangka serat penguat lan resin tak jenuh minangka bahan dasar. Iki diprodhuksi dening proses pultrusion sawise ngobati salib ing suhu dhuwur. Saka taun 2001 nganti 2003, China nggunakake rod sucker serat karbon lan rod sucker baja biasa ing lapangan minyak balok murni kanggo nggawe pilot. Panggunaan rod sucker serat karbon bisa nambah output lenga kanthi signifikan lan nyuda beban motor, sing luwih efisien energi. Kajaba iku, rod pengisap komposit serat karbon luwih tahan kanggo lemes lan tahan korosi tinimbang rod baji baja, lan luwih cocog kanggo aplikasi ing pangembangan lapangan minyak subsea.
2.2 Daya angin lepas pantai
Sumber daya tenaga angin sing akeh banget ing segara minangka wilayah penting kanggo pangembangan mangsa ngarep lan lapangan teknologi tenaga angin sing paling maju lan nuntut. Garis pesisir China kira-kira 1800km lan ana luwih saka 6.000 pulo. Wilayah pesisir kidul lan pulo sugih sumber daya angin lan gampang dikembangake. Ing taun-taun pungkasan, upaya kanggo ningkatake pangembangan tenaga angin lepas pantai wis didhukung dening departemen sing relevan. Luwih saka 90% bobot blades tenaga angin kasusun saka bahan komposit. Angin gedhe ing segara lan generasi daya dhuwur mesthi mbutuhake lading sing luwih gedhe lan kekuatan lan daya tahan sing luwih spesifik. Temenan, bahan komposit serat karbon bisa nyukupi syarat ngembangake blades pembangkit listrik kanthi skala gedhe, entheng, kinerja dhuwur, lan luwih cocog kanggo aplikasi laut tinimbang bahan komposit serat kaca.
Komposit serat karbon duwe kaluwihan sing signifikan ing pembangkit tenaga angin laut. Blade komposit serat karbon nduweni kualitas rendah lan kaku sing dhuwur, lan modulus 3 nganti 8 kaping saka produk serat kaca; asor gedhe ing lingkungan segara, iklim bisa diganti, lan penggemar bisa kanggo 24 jam. Agul-agul nduweni resistensi lemes sing apik lan bisa nolak cuaca sing ala. Ngapikake kinerja aerodinamis agul-agul lan nyuda beban ing menara lan poros, supaya daya output penggemar luwih lancar lan luwih seimbang, lan efisiensi energi saya apik. Kinerja konduktif, liwat desain struktur khusus, bisa kanthi efektif ngindhari karusakan sing disebabake dening kilat ing agul-agul; nyuda biaya manufaktur lan transportasi bilah turbin angin; lan duwe ciri damping geter.
3. Aplikasi teknik kelautan
Bahan komposit serat karbon digunakake ing bangunan teknik laut. Padha utamané nggunakake karakteristik bobot entheng, kekuatan dhuwur lan resistance karat, lan ngganti bahan bangunan baja tradisional ing wangun tendon lan bagean struktural kanggo ngatasi masalah biaya transportasi dhuwur saka baja erosi banyu laut lan transportasi. Iki wis diterapake ing bangunan terumbu karang lepas pantai, dermaga, platform ngambang, menara cahya, lan liya-liyane. Panggunaan komposit serat karbon kanggo pemugaran rekayasa diwiwiti ing taun 1980-an, lan Mitsubishi Chemical Corporation Jepang njupuk timbal ing riset sifat mekanik komposit serat karbon lan aplikasi ing tulangan teknik. Fokus riset awal yaiku ing tulangan balok beton bertulang kanthi nggunakake komposit serat karbon, sing banjur berkembang dadi tulangan lan tulangan macem-macem teknik sipil. Ndandani platform lan pelabuhan minyak lepas pantai kanthi komposit serat karbon mung minangka salah sawijining aspek aplikasi. Ana akeh dokumen sing gegandhengan. Perlu dielingake manawa perusahaan DFI AS nggunakake rod serat karbon kanggo ndandani terminal Navy Pearl Harbor. Ing wektu iku, para teknisi nggunakake rod serat karbon sing inovatif kanggo ndandani tulangan kasebut. Dok sing didandani rod serat karbon bisa tahan baja 9t saka dhuwur 2,5m. Iku tiba mati tanpa rusak, lan efek penambahan ketok.
Kanggo aplikasi komposit serat karbon ing teknik kelautan, uga ana jinis perbaikan lan penguatan pipa utawa kolom kapal selam. Cara pangopènan tradisional kayata welding, dandan weld, clamps, grouting, etc duwe watesan dhewe, lan nggunakake cara iki luwih diwatesi ing lingkungan segara. Diposaken saka komposit serat karbon utamané digawe saka dhuwur-kekuatan lan dhuwur-adhesive bahan resin kayata kain serat karbon lan resin epoxy, kang adhered kanggo lumahing ndandani, supaya iku lancip lan cahya, dhuwur-kekuatan, apik ing kekiatan, trep ing construction, lan bisa adaptasi kanggo macem-macem wujud. Nduwe kauntungan sing signifikan.
Wektu kirim: Mar-23-2019