Materyalê kompozît ê fîbera karbonê madeyek bi fîber xurtkirî ye ku ji fîbera karbonê û rezîn, metal, seramîk û matrîksên din pêk tê. Ji ber sivikiya xwe, hêza xwe ya bilind, berxwedana xwe ya germahiya bilind û hwd., di salên dawî de bi berfirehî di hewavaniyê, werzîş û demên vala, trênên bilez de tê bikar anîn. Di warên otomobîl û endezyariya sivîl de. Materyalên kompozît ên fîbera karbonê ji ber hêza xwe ya bilind û hêza xwe ya bilind xwedî berxwedana westandinê ya hêja, berxwedana korozyonê û performansa avakirinê ya hêja ne, ku ew ji bo sepanên deryayî yên bi daxwazên taybetî li ser taybetmendiyên materyalê guncan dike. Bala xwe bidinê. Di salên dawî de, kompozîtên fîbera karbonê di çêkirina keştiyan, pêşkeftina enerjiya deryayî û tamîrkirina endezyariya deryayî de rolek girîng dilîzin.
1. Serlêdan li ser keştîyê
Kompozîtên fîbera karbonê li gorî materyalên keştîvaniya kevneşopî xwedî avantajeke xwezayî ne. Pêşî, kompozîtên fîbera karbonê xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên baş in. Qalikê keştiyê bi taybetmendiyên sivikbûn û xerckirina sotemeniyê ya kêm tê çêkirin, û pêvajoya avakirinê nisbeten hêsan e, çerx kurt e, û qalibkirin hêsan e, ji ber vê yekê lêçûna avakirin û lênêrînê ji ya keştiya pola pir kêmtir e. Di heman demê de, ji ber ku têkiliya di navbera fîbera karbonê û matrîksa rezînê de dikare bi bandor pêşî li belavbûna şikestinê bigire, materyal xwedî berxwedana westandinê ya baş e; ji bilî vê, ji ber bêserûberiya kîmyewî ya rûyê fîbera karbonê, qalik xwedî taybetmendiyên ku organîzmayên avî dijwar e ku epîfîtîk bibe û li hember korozyonê berxwedêr be, ku ev jî avakirina keştiyê ye. Yek ji faktorên herî girîng di hilbijartina materyalan de ye. Ji ber vê yekê, materyalên kompozîtên fîbera karbonê di keştîvaniya keştiyê de xwedî avantajên performansa berfireh ên bêhempa ne, û naha di vê qadê de bi berfirehî têne bikar anîn. Di heman demê de, pêşkeftina pîşesaziya fîbera karbonê ji berfirehbûna qada serîlêdanê ve hatiye pêşve xistin.
1.1 Keştiyên leşkerî
Kompozîtên fîbera karbonê xwedî taybetmendiyên akustîk, manyetîk û elektrîkî yên baş in: ew şefaf, deng-derbasbar û ne-manyetîk in, ji ber vê yekê ew dikarin ji bo baştirkirina performansa dizîna keştîyên şer werin bikar anîn. Bikaranîna materyalên kompozît di avahiya jorîn a keştîyê de ne tenê giraniya laşê keştîyê kêm dike, lê di heman demê de pêlên elektromanyetîk bi frekanseke diyarkirî dişîne û werdigire bi parastina qata hilbijartina frekansê ya ku di nav qatê de hatî bicîh kirin da ku pêlên elektromanyetîk ên radara dijmin biparêze. . Mînakî, kruizereya pola "skjold" ku di sala 1999an de ji hêla Hêzên Deryayî yên Norwêcî ve hatî çêkirin, kompozîteke sendwîç bikar anî ku ji qatek bingehîn a kef a polîvînîl klorîd, fîbera cam û nav qata fîbera karbonê pêk dihat. Ev sêwiran ne tenê rêjeya hêz-giranî baştir dike, lê di heman demê de berxwedana bandorê ya baş jî heye. Performans di heman demê de taybetmendiyên şopandina manyetîk a kêm, dij-înfrared û dij-radar pir zêde dike. Firkateyên pola Visby yên Swêdî, ku di sala 2000an de hatin xebitandin, hemî materyalên kompozît ên fîbera karbonê bikar tînin, ku fonksiyonên taybetî yên kêmkirina giraniyê, radar û dizîna ducar a înfrared hene.
Bikaranîna mastên kompozît ên bi fîbera karbonê xurtkirî li ser keştiyan hêdî hêdî derketiye holê. Keştiya LPD-17, ku di sala 2006an de li Dewletên Yekbûyî hate xebitandin, mastek kompozît a pêşkeftî ya bi fîbera karbonê/navika Balsa bikar tîne. Berevajî mastê vekirî yê orîjînal, LPD-17 pergalek mastê/hesaskirinê ya bi tevahî girtî ya nû bikar tîne. (AEM/S), beşa jorîn a vê mastê kompozît a fîbera karbonê materyalê rûyê hilbijartî yê frekansê (FSS) vedişêre, dihêle ku pêlên bi frekansek taybetî derbas bibin, û nîvê jêrîn dikare pêlên radarê nîşan bide an jî ji hêla materyalên ku radarê vedigirin ve were kişandin. Ji ber vê yekê, fonksiyonên dizî û tespîtkirina radarê yên baş hene. Wekî din, antenên cûrbecûr û alavên têkildar di avahiyê de bi rengek yekreng têne hev kirin, ku ne hêsan e ku were korozyon kirin, û ji bo parastina alavan guncantir e. Hêza Deryayî ya Ewropî mastek sensorê ya girtî-entegre ya mîna hev pêşxistiye ku ji fîbera cama nanofîberê hatî çêkirin û bi fîbera karbonê re wekî xurtkirinek têkelkirî ye. Ew dihêle ku tîrêjên radarê û sînyalên ragihandinê yên cûrbecûr bêyî ku bi hev re werin asteng kirin derbas bibin, û windahî pir kêm e. Di sala 2006an de, ev ATM-ya mast a teknolojiya pêşketî li ser keştiya balafirhilgir a "Royal Ark" a Hêzên Deryayî yên Brîtanî hate bikar anîn.
Kompozîtên fîbera karbonê dikarin di aliyên din ên keştiyê de jî werin bikar anîn. Bo nimûne, ew dikare wekî pergalek perwane û mîlê pêşvebirinê di pergala pêşvebirinê de were bikar anîn da ku bandorên lerizîn û dengê laşê keştiyê kêm bike, û bi piranî di keştiyên keşfê û keştiyên geştê yên bilez de tê bikar anîn. Ew dikare wekî rîder di makîne û alavan, hin cîhazên mekanîkî yên taybetî û pergalên boriyan de were bikar anîn. Wekî din, têlên fîbera karbonê yên bihêz-bilind di kabloyên keştiyên şer ên deryayî û tiştên din ên leşkerî de jî bi berfirehî têne bikar anîn.
1.2Yatên sivîl
Yatên mezin bi gelemperî yên taybet in û biha ne, ji ber vê yekê giraniya wan sivik, hêz û domdariya wan bilind e. Kompozîtên fîbera karbonê dikarin di ekranên amûran û antenên yatan, rîderan û di avahiyên xurtkirî yên wekî dek, kabîn û dîwarên keştiyan de werin bikar anîn. Yata kompozît a kevneşopî bi piranî ji FRP tê çêkirin, lê ji ber hişkbûna nebaş, piştî ku hewcedariyên sêwirana hişkbûnê bicîh tîne, qalik pir caran pir giran dibe, û fîbera cam kanserojen e, ku hêdî hêdî li derveyî welêt tê qedexekirin. Rêjeya kompozîtên fîbera karbonê yên ku di yatên kompozît ên îroyîn de têne bikar anîn pir zêde bûye, û hinan tewra kompozîtên fîbera karbonê jî bikar anîne. Mînakî, barja ducarî ya super-yacht "Panama" ya Baltic, qalik û dek bi çermê fîbera karbonê / rezîna epoksî, şaneşîna hingiv a Nomex û navika kef a avahîsaziyê ya CorecellTM ve hatine dorpêç kirin, qalik 60 m dirêj e. Lê giraniya tevahî tenê 210 ton e. Sunreef 80 Levante, katamaranek ji fîbera karbonê ye ku ji hêla Sunreef Yachts a katamarana Polonî ve hatiye çêkirin, kompozîtên sendwîçê yên rezîna vînîl ester, kefka PVC û kompozîtên fîbera karbonê bikar tîne. Bomên mast ji kompozîtên fîbera karbonê yên xwerû ne, û tenê beşek ji laşê wê FRP bikar tîne. . Giraniya bê bar tenê 45 ton e. Leza zêde, xerckirina sotemeniyê kêm û performansa hêja.
Keştiya "Zhongke·Lianya" ku di sala 2014an de hatiye çêkirin, niha yekane keştiya bi temamî ji fîbera karbonê ye li Çînê. Ew keştiyek kesk e ku ji tevliheviya fîbera karbonê û rezîna epoksî hatiye çêkirin. Ew ji heman celeb keştiya fîberglassê %30 siviktir e û xwedî hêzek bilindtir, lezek mezintir û xerckirina sotemeniyê kêmtir e.
Herwiha, kabloyên û şebekeyên yatê ji bo misogerkirina ewlehiyê têlên fîbera karbonê yên bi hêza bilind bikar tînin. Ji ber ku modula kişandinê ya fîbera karbonê ji ya pola bilindtir e û berxwedana kişandinê çend caran an jî deh caran e, û xwedî taybetmendiya tevnkirina fîberê ye, têla fîbera karbonê wekî materyalek bingehîn tê bikar anîn, ku dikare têla têla pola û têla polîmera organîk telafî bike. Têrê nake.z
2. Bikaranîn di pêşxistina enerjiya deryayî de
2.1 Zeviyên petrol û gazê yên binavî
Di salên dawî de, materyalên kompozît ên fîbera karbonê di warê pêşxistina petrol û gaza deryayî de her ku diçe bêtir têne bikar anîn. Korozyona di jîngeha deryayî de, şikestina bilind û şikestina bihêz a ji ber herikîna binê avê şertên hişk li ser berxwedana korozyonê, hêz û taybetmendiyên westandina materyalê ferz dike. Kompozîtên fîbera karbonê di pêşxistina zeviyên petrolê yên deryayî de di warê sivikbûn, domdarî û dij-korozyonê de avantajên berbiçav hene: platformek sondajê ya kûrahiya avê ya 1500 m xwedan kabloyek pola ye ku giraniya wê nêzîkî 6500 ton e, lê dendika kompozîta fîbera karbonê pola asayî ye. 1/4, heke materyalê kompozît ê fîbera karbonê ji bo şûna beşek ji pola were bikar anîn, kapasîteya barkirinê ya platforma sondajê dê bi girîngî kêm bibe û lêçûna avakirina platformê dê were xilas kirin. Tevgera berevajî ya çîpa mîkserê dê bi hêsanî bibe sedema westandina materyalê ji ber zexta nehevseng di navbera ava deryayê û zexta di hundurê lûleyê de. Şikandin û karanîna materyalê kompozît ê fîbera karbonê dikare vê pirsgirêkê çareser bike; ji ber berxwedana korozyonê ya jîngeha ava deryayê, temenê karûbarê wê di ava deryayê de ji pola dirêjtir e, û kûrahiya karanînê kûrtir e.
Kompozîtên fîbera karbonê dikarin wekî boriyên bîrên hilberînê, çîpên mîkserê, tankên hilanînê, boriyên binavî, dek û hwd. di platformên sondajên zeviyên petrolê de werin bikar anîn. Pêvajoya çêkirinê li ser pêvajoyek pultrusion û pêvajoyek pêçandina şil tê dabeş kirin. Pultrusion bi gelemperî li ser boriyên hevpar û boriyên girêdanê tê bikar anîn. Rêbaza pêçandinê bi gelemperî wekî rûyê tanka hilanînê û konteynera zextê tê bikar anîn, û her weha dikare di boriyek nerm a anîzotropîk de were bikar anîn ku tê de materyalê kompozît ê fîbera karbonê tê pêçandin û di goşeyek taybetî de di qata zirxî de tê rêzkirin.
Çîpa mîkserê ya domdar a ji materyalê kompozît ê fîbera karbonê avahiyek mîna şîrîtê ye ku dişibihe fîlmê û xwedan nermbûnek baş e. Di salên 1990-an de ji hêla Dewletên Yekbûyî ve hatî hilberandin û sepandin. Ew ji fîbera karbonê wekî fîbera xurtker û rezîna netêrbûyî wekî materyalê bingehîn tê çêkirin. Ew bi pêvajoya pultrusion piştî saxkirina girêdana xaçerêyî di germahiya bilind de tê hilberandin. Ji 2001 heta 2003, Çînê di zeviya petrolê ya tîrêjê saf de çîpek mîkserê ya fîbera karbonê û çîpek mîkserê ya pola ya asayî bikar anî da ku pîlotek çêbike. Bikaranîna çîpa mîkserê ya fîbera karbonê dikare derana petrolê bi girîngî zêde bike û barê motorê kêm bike, ku ji hêla enerjiyê ve teserûfkertir e. Wekî din, çîpa mîkserê ya kompozît a fîbera karbonê ji çîpa mîkserê ya pola li hember westandin û berxwedana korozyonê berxwedêrtir e, û ji bo sepandina di pêşxistina zeviyên petrolê yên binavî de guncantir e.
2.2 Hêza bayê ya deryayî
Çavkaniyên enerjiya bayê yên zêde li ser deryayê ji bo pêşkeftina pêşerojê qadeke girîng e û qada herî pêşketî û daxwazkar a teknolojiya enerjiya bayê ye. Xeta peravê ya Çînê bi qasî 1800 km ye û zêdetirî 6,000 girav hene. Herêmên perava başûr-rojhilat û giravan ji hêla çavkaniyên bayê ve dewlemend in û pêşkeftina wan hêsan e. Di salên dawî de, hewldanên ji bo pêşvebirina enerjiya bayê ya deryayî ji hêla beşên têkildar ve hatine piştgirî kirin. Ji sedî 90-ê giraniya perên enerjiya bayê ji materyalên kompozît pêk tê. Bayên mezin li deryayê û hilberîna hêza bilind bê guman perên mezintir û hêz û domdariya taybetî ya çêtir hewce dikin. Bê guman, materyalên kompozît ên fîbera karbonê dikarin hewcedariyên pêşxistina perên hilberîna enerjiyê yên pîvana mezin, sivik, performansa bilind û lêçûna kêm bicîh bînin, û ji bo sepanên deryayî ji materyalên kompozît ên fîbera cam guncantir in.
Kompozîtên fîbera karbonê di hilberîna enerjiya bayê ya deryayî de xwedî avantajên girîng in. Tîpa kompozît a fîbera karbonê xwedî qalîteya nizm û hişkbûna bilind e, û modula wê 3 heta 8 caran ji ya berhema fîbera cam e; şilbûna di hawîrdora deryayî de mezin e, avhewa guhêrbar e, û fan 24 demjimêran dixebite. Tîp xwedî berxwedana westandinê ya baş e û dikare li hember hewaya xirab li ber xwe bide. Ew performansa aerodînamîk a tîpê baştir dike û barê li ser bircê û axlê kêm dike, da ku hêza derana fanê nermtir û hevsengtir be, û karîgeriya enerjiyê çêtir bibe. Performansa rêberiyê, bi rêya sêwirana avahîsaziyê ya taybetî, dikare bi bandor zirara ji ber lêdana birûskê li ser tîpê dûr bixe; lêçûna çêkirin û veguhastinê ya tîpa turbîna bayê kêm bike; û xwedî taybetmendiyên kêmkirina lerizînê ye.
3. Serlêdanên endezyariya deryayî
Materyalên kompozît ên fîbera karbonê di avahiyên endezyariya deryayî de têne bikar anîn. Ew bi giranî taybetmendiyên sivikbûn, hêza bilind û berxwedana korozyonê bikar tînin, û li şûna materyalên avahiyê yên pola yên kevneşopî di şiklê tendon û beşên avahîsaziyê de digirin da ku pirsgirêka lêçûna veguhastinê ya bilind a pola û veguhastina erozyona ava deryayî çareser bikin. Ew li avahiyên refê giravên deryayî, dok, platformên avjen, bircên ronîkirinê, û hwd. hatiye sepandin. Bikaranîna kompozîtên fîbera karbonê ji bo sererastkirina endezyariyê di salên 1980-an de dest pê kir, û Korporasyona Kîmyewî ya Mitsubishi ya Japonya di lêkolîna taybetmendiyên mekanîkî yên kompozîtên fîbera karbonê û sepandina wan di xurtkirina endezyariyê de pêşengî kir. Bala lêkolînê ya destpêkê li ser xurtkirina tîrên betonê yên bi karanîna kompozîtên fîbera karbonê bû, ku paşê veguherî xurtkirin û xurtkirina cûrbecûr endezyariya sivîl. Tamîrkirina platform û benderên petrolê yên deryayî bi kompozîtên fîbera karbonê tenê aliyek ji sepandina wê ye. Gelek belgeyên têkildar hene. Hêjayî gotinê ye ku pargîdaniya DFI ya Amerîkî ji bo tamîrkirina termînala Pearl Harbor a Hêza Deryayî çîpên fîbera karbonê bikar anî. Di wê demê de, teknîsyenan çîpên fîbera karbonê yên nûjen bikar anîn da ku xurtkirinê tamîr bikin. Doka ku ji hêla çîpên fîbera karbonê ve hatî tamîrkirin dikare ji bilindahiya 2.5 m pola 9t li ber xwe bide. Ew bêyî ku zirarê bibîne dikeve, û bandora zêdekirinê diyar e.
Derbarê sepandina kompozîtên fîbera karbonê di endezyariya deryayî de, cureyek ji tamîrkirin û xurtkirina boriyên bin avê an stûnan jî heye. Rêbazên lênêrînê yên kevneşopî yên wekî kaynakirin, başkirina kaynakirinê, kelepçe, grouting, û hwd. sînorkirinên xwe hene, û karanîna van rêbazan di jîngeha deryayî de sînordartir e. Tamîrkirina kompozîtên fîbera karbonê bi piranî ji materyalên rezînê yên bihêz û zeliqok ên bilind ên wekî qumaşê fîbera karbonê û rezîna epoksî tê çêkirin, ku li ser rûyê tamîrkirinê têne zeliqandin, ji ber vê yekê ew zirav û sivik, bihêz e, di domdariyê de baş e, di çêkirinê de hêsan e, û li gorî şeklên cûda digunce. Xwedî avantajek girîng e.
Dema weşandinê: 23ê Adarê-2019