Anglies pluošto kompozicinė medžiaga yra pluoštu sustiprinta medžiaga, pagaminta iš anglies pluošto ir dervos, metalo, keramikos ir kitų matricų. Dėl savo mažo svorio, didelio stiprumo, atsparumo aukštai temperatūrai ir kt. ji pastaraisiais metais buvo plačiai naudojama aviacijos ir kosmoso, sporto ir laisvalaikio, greitųjų geležinkelių, automobilių ir civilinės inžinerijos srityse. Anglies pluošto kompozicinės medžiagos pasižymi puikiu atsparumu nuovargiui, korozijai ir puikiomis konstrukcinėmis savybėmis dėl didelio stiprumo ir stiprumo, todėl jos tinka jūrinėms reikmėms, kurioms keliami specialūs medžiagų savybių reikalavimai. Pastaraisiais metais anglies pluošto kompozitai vaidina vis svarbesnį vaidmenį laivų statyboje, jūrinės energetikos plėtroje ir laivų inžinerijos remonte.
1. Paraiška laive
Anglies pluošto kompozitai turi natūralų pranašumą prieš tradicines laivų statybos medžiagas. Pirma, anglies pluošto kompozitai pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis. Korpusas pagamintas su lengvumu ir mažomis degalų sąnaudomis, o konstrukcijos procesas yra gana paprastas, ciklas trumpas, o liejimas patogus, todėl konstrukcijos ir priežiūros išlaidos yra daug mažesnės nei plieninių laivų. Tuo pačiu metu, kadangi anglies pluošto ir dervos matricos sąsaja gali veiksmingai užkirsti kelią įtrūkimų plitimui, medžiaga pasižymi geru atsparumu nuovargiui; be to, dėl anglies pluošto paviršiaus cheminio inertiškumo korpusas pasižymi savybėmis, kurias vandens organizmai sunkiai pakelia ir kurios yra atsparios korozijai, o tai taip pat lemia laivo konstrukciją. Tai vienas iš svarbiausių veiksnių renkantis medžiagas. Todėl anglies pluošto kompozicinės medžiagos turi unikalių visapusiškų eksploatacinių pranašumų laivų statyboje ir dabar yra plačiai naudojamos šioje srityje. Tuo pačiu metu anglies pluošto pramonės plėtra buvo skatinama išplečiant taikymo sritį.
1.1 Kariniai laivai
Anglies pluošto kompozitai pasižymi geromis akustinėmis, magnetinėmis ir elektrinėmis savybėmis: jie yra skaidrūs, pralaidūs garsui ir nemagnetiniai, todėl gali būti naudojami karo laivų slaptumo gerinimui. Kompozitinių medžiagų naudojimas laivo antstate ne tik sumažina korpuso svorį, bet ir perduoda bei priima elektromagnetines bangas iš anksto nustatytu dažniu, ekranuodamas tarpsluoksnyje įmontuotą dažnio selektyvų sluoksnį, kad būtų ekranuotos priešo radaro elektromagnetinės bangos. Pavyzdžiui, 1999 m. Norvegijos karinio jūrų laivyno pastatytas „skjold“ klasės kreiseris naudojo sumuštinio tipo kompozitą, sudarytą iš polivinilchlorido putplasčio šerdies sluoksnio, stiklo pluošto ir anglies pluošto tarpsluoksnių. Ši konstrukcija ne tik pagerina stiprumo ir svorio santykį, bet ir pasižymi geru atsparumu smūgiams. Šios eksploatacinės savybės taip pat labai pagerina mažo magnetinio lauko, anti-infraraudonųjų spindulių ir antiradarinio skenavimo savybes. Švedijos „Visby“ klasės fregatos, kurios buvo pradėtos eksploatuoti 2000 m., visos naudoja anglies pluošto kompozicines medžiagas, kurios atlieka specialias svorio mažinimo, radaro ir dvigubo infraraudonųjų spindulių slaptumo funkcijas.
Anglies pluoštu armuotų kompozitinių stiebų naudojimas laivuose palaipsniui išaugo. 2006 m. Jungtinėse Valstijose pradėtas eksploatuoti laivas LPD-17 naudoja anglies pluošto / „Balsa“ šerdies pažangų kompozitinį stiebą. Skirtingai nuo originalaus atviro stiebo, LPD-17 naudoja naują visiškai uždarą stiebo / jutimo sistemą (AEM/S). Viršutinė šio anglies pluošto kompozitinio stiebo dalis dengia dažnio atrankos paviršiaus medžiagą (FSS), leidžiančią praeiti tam tikro dažnio bangoms, o apatinė pusė gali atspindėti radaro bangas arba būti sugeriama radaro signalus sugeriančių medžiagų. Todėl jis turi geras radaro slėpimo ir aptikimo funkcijas. Be to, įvairios antenos ir susijusi įranga yra tolygiai sujungtos konstrukcijoje, kuri nėra lengvai korozijai atspari ir yra palankesnė įrangos priežiūrai. Europos karinis jūrų laivynas sukūrė panašų uždarą integruotą jutiklio stiebą, pagamintą iš nanopluošto stiklo pluošto, sujungto su anglies pluoštu kaip armatūra. Jis leidžia įvairiems radaro spinduliams ir ryšio signalams netrukdomai praeiti vienas su kitu, o nuostoliai yra itin maži. 2006 m. šis pažangios technologijos stiebo bankomatas buvo panaudotas Didžiosios Britanijos karinio jūrų laivyno lėktuvnešyje „Royal Ark“.
Anglies pluošto kompozitai taip pat gali būti naudojami kituose laivo aspektuose. Pavyzdžiui, jie gali būti naudojami kaip sraigto ir varomosios jėgos velenų sistema varymo sistemoje, siekiant sumažinti korpuso vibracijos poveikį ir triukšmą, ir dažniausiai naudojami žvalgybiniuose laivuose ir greitaeigiuose kruiziniuose laivuose. Jie gali būti naudojami kaip vairas mašinose ir įrangoje, kai kuriuose specialiuose mechaniniuose įrenginiuose ir vamzdynų sistemose. Be to, didelio stiprumo anglies pluošto virvės taip pat plačiai naudojamos karinių laivų kabeliuose ir kituose kariniuose gaminiuose.
1.2Civilinės jachtos
Didelės jachtos paprastai yra privačios ir brangios, joms reikalingas mažas svoris, didelis stiprumas ir ilgaamžiškumas. Anglies pluošto kompozitai gali būti naudojami jachtų prietaisų ciferblatuose ir antenose, vairai, taip pat sustiprintose konstrukcijose, tokiose kaip deniai, kajutės ir laivų pertvaros. Tradicinės kompozitinės jachtos daugiausia gaminamos iš FRP, tačiau dėl nepakankamo standumo korpusas dažnai būna per sunkus, net ir įvykdžius standumo konstrukcijos reikalavimus, o stiklo pluoštas yra kancerogenas, kuris užsienyje palaipsniui uždraudžiamas. Šiandieninėse kompozitinėse jachtose naudojamų anglies pluošto kompozitų dalis gerokai išaugo, o kai kuriose netgi naudojami anglies pluošto kompozitai. Pavyzdžiui, „Baltic“ superjachtos „Panama“ dviguba barža korpusą ir denį dengia anglies pluošto / epoksidinės dervos apvalkalas, „Nomex “ korys ir „Corecell™“ struktūrinių putų šerdis, korpuso ilgis yra 60 m. Tačiau bendras svoris yra tik 210 t. „Sunreef 80 Levante“ – anglies pluošto katamaranas, pastatytas Lenkijos katamaranų kompanijos „Sunreef Yachts“. Jame naudojami vinilo esterio dervos sumuštinių kompozitai, PVC putplastis ir anglies pluošto kompozitai. Stiebų gikai pagaminti iš specialiai pagamintų anglies pluošto kompozitų, ir tik dalis korpuso pagaminta iš stiklo pluošto plastiko (FRP). Svoris be krovinio yra tik 45 t. Didelis greitis, mažos degalų sąnaudos ir puikus našumas.
2014 m. pastatyta jachta „Zhongke·Lianya“ šiuo metu yra vienintelė Kinijoje, pagaminta iš anglies pluošto. Tai ekologiška jachta, pagaminta iš anglies pluošto ir epoksidinės dervos derinio. Ji yra 30 % lengvesnė nei to paties tipo stiklo pluošto jachta, pasižymi didesniu tvirtumu, didesniu greičiu ir mažesnėmis degalų sąnaudomis.
Be to, jachtos trosams ir lynams naudojami didelio stiprumo anglies pluošto lynai, siekiant užtikrinti saugumą. Kadangi anglies pluošto tempimo modulis yra didesnis nei plieno, o tempiamasis stipris kelis ar net dešimtis kartų didesnis, be to, jis turi pluošto audimo savybę, anglies pluošto lynas naudojamas kaip pagrindinė medžiaga, kuri gali pakeisti plieninį vielinį lyną ir organinį polimerinį lyną. Nepakanka.z
2. Taikymas jūrų energetikos plėtroje
2.1 Povandeninių naftos ir dujų telkiniai
Pastaraisiais metais anglies pluošto kompozicinės medžiagos vis plačiau naudojamos jūrinės naftos ir dujų gavybos srityje. Korozija jūrinėje aplinkoje, didelis šlyties krūvis ir stiprus šlyties krūvis, kurį sukelia vandens srovės tekėjimas, kelia griežtus reikalavimus medžiagos atsparumui korozijai, stiprumui ir nuovargio savybėms. Anglies pluošto kompozitai turi akivaizdžių pranašumų, nes yra lengvi, patvarūs ir atsparūs korozijai jūrinių naftos telkinių gamyboje: 1500 m gylio gręžimo platforma turi plieninį lyną, kurio masė yra apie 6500 t, o anglies pluošto kompozito tankis yra paprastas plienas. 1/4, jei anglies pluošto kompozicinė medžiaga naudojama kaip plieno pakaitalas, gręžimo platformos keliamoji galia žymiai sumažėja, o platformos statybos sąnaudos sutaupomos. Siurbimo strypo slankiojantis judėjimas lengvai sukels medžiagos nuovargį dėl nesubalansuoto slėgio tarp jūros vandens ir slėgio vamzdžio viduje. Anglies pluošto kompozicinės medžiagos lūžimas ir naudojimas gali išspręsti šią problemą; dėl atsparumo jūros vandens aplinkos korozijai jos tarnavimo laikas jūros vandenyje yra ilgesnis nei plieno, o naudojimo gylis yra didesnis.
Anglies pluošto kompozitai gali būti naudojami kaip naftos telkinių gręžimo platformų gavybos gręžinių vamzdžiai, siurbimo strypai, rezervuarai, povandeniniai vamzdynai, deniai ir kt. Gamybos procesas skirstomas į pultruzijos procesą ir šlapio vyniojimo procesą. Pultruzijos procesas paprastai naudojamas įprastiems vamzdžiams ir jungiamiesiems vamzdžiams. Apvijos metodas paprastai naudojamas kaip rezervuaro ir slėginio indo paviršius, taip pat gali būti naudojamas anizotropiniame lanksčiame vamzdyje, kuriame anglies pluošto kompozicinė medžiaga yra suvyniota ir išdėstyta tam tikru kampu šarvų sluoksnyje.
Ištisinis anglies pluošto kompozicinės medžiagos pagamintas siurbimo strypas yra juostelės formos, panašios į plėvelę, ir pasižymi geru lankstumu. Jungtinėse Valstijose jį pagamino ir pradėjo naudoti 1990-aisiais. Jis pagamintas iš anglies pluošto kaip armatūros pluošto ir nesočiųjų dervų kaip pagrindinės medžiagos. Jis gaminamas pultruzijos būdu po kietinimo aukštoje temperatūroje, sukietinant jį skersiniais ryšiais. Nuo 2001 iki 2003 m. Kinija grynos sijos naftos telkinyje naudojo anglies pluošto siurbimo strypą ir įprastą plieninį siurbimo strypą pilotiniam varikliui gaminti. Anglies pluošto siurbimo strypo naudojimas gali žymiai padidinti alyvos išeigą ir sumažinti variklio apkrovą, o tai yra efektyviau energijos vartojimo požiūriu. Be to, anglies pluošto kompozito siurbimo strypas yra atsparesnis nuovargiui ir korozijai nei plieninis siurbimo strypas, todėl labiau tinka naudoti povandeninių naftos telkinių gamyboje.
2.2 Jūrinė vėjo energija
Gausūs vėjo energijos ištekliai jūroje yra svarbi sritis būsimai plėtrai ir pažangiausia bei paklausiausia vėjo energijos technologijų sritis. Kinijos pakrantė yra apie 1800 km ilgio, o joje yra daugiau nei 6000 salų. Pietryčių pakrantė ir salų regionai yra turtingi vėjo išteklių ir lengvai plėtojami. Pastaraisiais metais atitinkami departamentai rėmė pastangas skatinti jūrinės vėjo energijos plėtrą. Daugiau nei 90 % vėjo jėgainių menčių svorio sudaro kompozicinės medžiagos. Dideliems vėjams jūroje ir didelei energijos gamybai reikės didesnių menčių, geresnio specifinio stiprumo ir ilgaamžiškumo. Akivaizdu, kad anglies pluošto kompozicinės medžiagos gali atitikti didelio masto, lengvų, našių, nebrangių energijos gamybos menčių kūrimo reikalavimus ir yra tinkamesnės laivybos reikmėms nei stiklo pluošto kompozicinės medžiagos.
Anglies pluošto kompozitai turi didelių pranašumų jūrinių vėjo jėgainių gamyboje. Anglies pluošto kompozito mentė pasižymi žema kokybe ir dideliu standumu, o modulis yra 3–8 kartus didesnis nei stiklo pluošto gaminio; jūrinėje aplinkoje didelė drėgmė, kintantis klimatas, todėl ventiliatorius veikia 24 valandas per parą. Mentė pasižymi geru atsparumu nuovargiui ir gali atlaikyti blogas oro sąlygas. Tai pagerina mentės aerodinamines savybes ir sumažina bokšto bei ašies apkrovą, todėl ventiliatoriaus išėjimo galia yra tolygesnė ir labiau subalansuota, o energijos vartojimo efektyvumas pagerėja. Laidumas, pasiekiamas dėl specialios konstrukcijos konstrukcijos, gali veiksmingai išvengti žaibo smūgio į mentę padarytos žalos; sumažinti vėjo turbinos mentės gamybos ir transportavimo sąnaudas; ir pasižymi vibracijos slopinimo savybėmis.
3. Jūrų inžinerijos taikymas
Anglies pluošto kompozicinės medžiagos naudojamos jūrų inžinerijos pastatuose. Jos daugiausia pasižymi lengvumu, dideliu stiprumu ir atsparumu korozijai, pakeisdamos tradicines plienines statybines medžiagas sausgyslių ir konstrukcinių dalių pavidalu, kad išspręstų didelių jūros vandens erozijos plieno transportavimo ir transportavimo išlaidų problemą. Jos buvo taikomos jūrinių salų rifų pastatams, dokams, plaukiojančioms platformoms, šviesos bokštams ir kt. Anglies pluošto kompozitų naudojimas inžineriniam restauravimui prasidėjo devintajame dešimtmetyje, o Japonijos „Mitsubishi Chemical Corporation“ ėmėsi iniciatyvos tiriant anglies pluošto kompozitų mechanines savybes ir jų taikymą inžinerinėje armatūroje. Iš pradžių tyrimai buvo sutelkti į gelžbetoninių sijų armatūrą naudojant anglies pluošto kompozitus, o vėliau tai išsivystė į įvairių civilinės inžinerijos objektų armatūrą ir sutvirtinimą. Jūrinių naftos platformų ir uostų remontas anglies pluošto kompozitais yra tik vienas iš jų taikymo aspektų. Yra daug susijusių dokumentų. Verta paminėti, kad JAV DFI bendrovė naudojo anglies pluošto strypus karinio jūrų laivyno Pearl Harbor terminalo remontui. Tuo metu technikai armatūrai remontuoti naudojo novatoriškus anglies pluošto strypus. Suremontuotas dokas su anglies pluošto strypais gali atlaikyti 9t plieno svorį iš 2,5 m aukščio. Jis nukrenta nepažeistas, o pagerinimo efektas yra akivaizdus.
Kalbant apie anglies pluošto kompozitų taikymą jūrų inžinerijoje, taip pat yra povandeninių vamzdynų ar kolonų remonto ir sutvirtinimo būdas. Tradiciniai priežiūros metodai, tokie kaip suvirinimas, suvirinimo siūlių gerinimas, spaustukai, glaistymas ir kt., turi savo apribojimų, o šių metodų naudojimas jūrų aplinkoje yra labiau ribotas. Anglies pluošto kompozitų remontas daugiausia atliekamas naudojant didelio stiprumo ir didelio lipnumo dervos medžiagas, tokias kaip anglies pluošto audinys ir epoksidinė derva, kurios prilimpa prie remontuojamo paviršiaus, todėl yra plonos ir lengvos, didelio stiprumo, patvarios, patogios konstrukcijos ir prisitaiko prie įvairių formų. Turi didelį pranašumą.
Įrašo laikas: 2019 m. kovo 23 d.