Композитниот материјал од јаглеродни влакна е материјал зајакнат со влакна направен од јаглеродни влакна и смола, метал, керамика и друга матрица. Поради неговата мала тежина, висока цврстина, отпорност на високи температури итн., во последниве години е широко користен во воздухопловството, спортот и слободното време, како и во брзите железници. Во областа на автомобилите и градежништвото. Композитните материјали од јаглеродни влакна имаат одлична отпорност на замор, отпорност на корозија и одлични градежни перформанси поради високата цврстина и високата цврстина, што ги прави погодни за поморски апликации со посебни барања за својствата на материјалите. Внимавајте. Во последниве години, композитите од јаглеродни влакна играат сè поважна улога во бродоградбата, развојот на офшор енергијата и поправката на поморското инженерство.
1. Апликација на бродот
Композитите од јаглеродни влакна имаат природна предност во однос на традиционалните материјали за бродоградба. Прво, композитите од јаглеродни влакна имаат добри механички својства. Трупот е произведен со карактеристики на мала тежина и мала потрошувачка на гориво, а процесот на градење е релативно едноставен, циклусот е краток, а обликувањето е практично, па трошоците за изградба и одржување се многу пониски од оние на челичниот брод. Во исто време, бидејќи интерфејсот помеѓу јаглеродните влакна и смолестата матрица може ефикасно да го спречи ширењето на пукнатини, материјалот има добра отпорност на замор; покрај тоа, поради хемиската инертност на површината на јаглеродните влакна, трупот има карактеристики што тешко се епифитизираат кај водните организми и е отпорен на корозија, што е исто така и за бродоградбата. Еден од најважните фактори при изборот на материјали. Затоа, композитните материјали од јаглеродни влакна имаат уникатни сеопфатни перформанси во бродоградбата и сега се широко користени во оваа област. Во исто време, развојот на индустријата за јаглеродни влакна е промовиран од проширувањето на полето на примена.
1.1 Воени бродови
Композитите од јаглеродни влакна имаат добри акустични, магнетни и електрични својства: тие се транспарентни, звучно пропустливи и немагнетни, па затоа можат да се користат за подобрување на прикриените перформанси на воените бродови. Употребата на композитни материјали во надградбата на бродот не само што ја намалува тежината на трупот, туку и пренесува и прима електромагнетни бранови на однапред одредена фреквенција со заштита на слојот за селективна фреквенција вграден во меѓуслојот за да ги заштити електромагнетните бранови на непријателот од радарот. На пример, крстосувачот од класата „skjold“ изграден од норвешката морнарица во 1999 година користел сендвич композит кој се состои од слој од јадро од поливинил хлорид пена, стаклени влакна и меѓуслој од јаглеродни влакна. Овој дизајн не само што го подобрува односот цврстина-тежина, туку има и добра отпорност на удар. Перформансите, исто така, значително ги подобруваат карактеристиките на нискомагнетното, антиинфрацрвеното и антирадарското скенирање. Шведските фрегати од класата Visby, кои беа пуштени во употреба во 2000 година, сите користат композитни материјали од јаглеродни влакна, кои имаат посебни функции за намалување на тежината, радар и инфрацрвено двојно прикривање.
Примената на композитни јарболи зајакнати со јаглеродни влакна на бродовите постепено се појавува. Бродот LPD-17, кој беше пуштен во употреба во Соединетите Држави во 2006 година, користи напреден композитен композитен јарбол со јадро од јаглеродни влакна/Balsa. За разлика од оригиналниот отворен јарбол, LPD-17 користи нов целосно затворен јарбол/систем за сензори. (AEM/S), горниот дел од овој композитен јарбол од јаглеродни влакна го покрива површинскиот материјал за селективна фреквенција (FSS), дозволувајќи им на брановите со специфична фреквенција да минуваат низ него, а долната половина може да ги рефлектира радарските бранови или да биде апсорбирана од материјали што апсорбираат радар. Затоа, има добри функции за радарска прикриеност и детекција. Покрај тоа, различните антени и поврзаната опрема се рамномерно комбинирани во структурата, што не е лесно да се кородира и е попогодно за одржување на опремата. Европската морнарица разви сличен затворено-интегриран сензорски јарбол направен од стаклени влакна направени од нанофибер во комбинација со јаглеродни влакна како засилување. Тој им овозможува на различните радарски зраци и комуникациски сигнали да минуваат непречено едни со други, а загубата е исклучително мала. Во 2006 година, овој напреден технолошки јарболски банкомат беше користен на носачот на авиони „Ројал Арк“ на британската морнарица.
Композитите од јаглеродни влакна можат да се користат и во други аспекти на бродот. На пример, може да се користат како систем за пропелер и погонско вратило во погонскиот систем за ублажување на ефектите од вибрации и бучавата на трупот, а најчесто се користат во извидувачки бродови и брзи крстосувачки бродови. Може да се користат како кормило во машини и опрема, некои специјални механички уреди и цевководни системи. Покрај тоа, јажињата од јаглеродни влакна со висока цврстина се широко користени и во каблите на поморските воени бродови и други воени предмети.
1.2 Цивилни јахти
Големите јахти генерално се во приватна сопственост и скапи, барајќи мала тежина, висока цврстина и издржливост. Композитите од јаглеродни влакна може да се користат во инструменталните бројчаници и антените на јахтите, кормилата и во армирани конструкции како што се палуби, кабини и прегради на бродови. Традиционалната композитна јахта е главно изработена од FRP, но поради недоволна цврстина, трупот често е претежок откако ќе ги исполни барањата за дизајн на цврстина, а стаклените влакна се канцерогени, кои постепено се забрануваат во странство. Пропорцијата на композити од јаглеродни влакна што се користат во денешните композитни јахти значително се зголеми, а некои дури и користеле композити од јаглеродни влакна. На пример, двојната баржа на суперјахтата „Панама“ на „Балтик“, трупот и палубата се споени со кожа од јаглеродни влакна/епоксидна смола, саќе Nomex и јадро од структурна пена CorecellTM, трупот е долг 60 метри. Но, вкупната тежина е само 210 тони. „Sunreef 80 Levante“, катамаран од јаглеродни влакна изграден од полската компанија за катамарани „Sunreef Yachts“, користи композити од винил естерска смола, ПВЦ пена и композити од јаглеродни влакна. Бродовите на јарболот се изработени од композити од јаглеродни влакна по нарачка, а само дел од трупот користи FRP. Тежината без оптоварување е само 45 тони. Голема брзина, мала потрошувачка на гориво и одлични перформанси.
Јахтата „Zhongke·Lianya“ изградена во 2014 година е моментално единствената јахта целосно изработена од јаглеродни влакна во Кина. Станува збор за зелена јахта направена од комбинација од јаглеродни влакна и епоксидна смола. Таа е 30% полесна од истиот тип јахта од фиберглас и има поголема цврстина, поголема брзина и помала потрошувачка на гориво.
Покрај тоа, каблите и жиците на јахтата користат јажиња од јаглеродни влакна со висока цврстина за да се обезбеди безбедност. Бидејќи јаглеродните влакна имаат модул на затегнување повисок од оној на челикот и цврстина на затегнување од неколку пати или дури десетици пати, и имаат својство на ткаење на влакната, јажето од јаглеродни влакна се користи како основен материјал, што може да го надомести јажето од челична жица и јажето од органски полимер. Недоволно.z
2. Примена во развојот на морската енергија
2.1 Подморски нафтени и гасни полиња
Во последниве години, композитните материјали од јаглеродни влакна сè повеќе се користат во областа на развојот на морска нафта и гас. Корозијата во морската средина, високото смолкнување и силното смолкнување предизвикано од протокот на вода под струја наметнуваат строги барања за отпорност на корозија, цврстина и замор на материјалот. Композитите од јаглеродни влакна имаат очигледни предности во однос на нивната леснотија, издржливост и антикорозија во развојот на офшор нафтени полиња: платформа за дупчење со длабочина од 1500 метри има челичен кабел со маса од околу 6500 тони, додека густината на композитите од јаглеродни влакна е од обичен челик. 1/4, ако композитниот материјал од јаглеродни влакна се користи за замена на дел од челикот, носивоста на платформата за дупчење значително ќе се намали, а трошоците за изградба на платформата ќе се заштедат. Реципрочното движење на прачката за вшмукување лесно ќе доведе до замор на материјалот поради неурамнотежениот притисок помеѓу морската вода и притисокот во цевката. Кршењето и употребата на композитен материјал од јаглеродни влакна може да го реши овој проблем; Поради отпорноста на корозија на морската вода, неговиот работен век во морска вода е подолг од челикот, а длабочината на употреба е подлабока.
Композитите од јаглеродни влакна можат да се користат како цевки за производствени бунари, прачки за вшмукување, резервоари за складирање, подморски цевководи, палуби итн. на платформи за дупчење на нафтени полиња. Процесот на производство е поделен на процес на пултрузија и процес на влажно намотување. Пултрузијата генерално се користи на вообичаени цевки и цевки за поврзување. Методот на намотување генерално се користи како површина на резервоарот за складирање и садот под притисок, а може да се користи и во анизотропна флексибилна цевка во која композитниот материјал од јаглеродни влакна е намотан и распореден под специфичен агол во слојот на оклоп.
Континуираната прачка за вшмукување од композитен материјал од јаглеродни влакна има структура слична на лента, слична на филм, и има добра флексибилност. Произведена и применета во Соединетите Американски Држави во 1990-тите. Изработена е од јаглеродни влакна како зајакнувачки влакна и незаситена смола како основен материјал. Се произведува со процес на пултрузија по вкрстено стврднување на висока температура. Од 2001 до 2003 година, Кина користеше прачка за вшмукување од јаглеродни влакна и обична челична прачка за вшмукување во полето за чиста греда за да направи пилот. Употребата на прачка за вшмукување од јаглеродни влакна може значително да го зголеми производството на масло и да го намали оптоварувањето на моторот, што е енергетски поефикасно. Покрај тоа, композитната прачка за вшмукување од јаглеродни влакна е поотпорна на замор и отпорност на корозија од челичната прачка за вшмукување и е посоодветна за примена во развојот на подводни нафтени полиња.
2.2 Морнарско производство на енергија од ветер
Изобилството на ресурси на ветерна енергија на морето е важна област за иден развој и најнапредна и најбарана област на технологијата за ветерна енергија. Крајбрежјето на Кина е долго околу 1800 км и има повеќе од 6.000 острови. Југоисточниот брег и островските региони се богати со ветерни ресурси и лесни за развој. Во последниве години, напорите за промовирање на развојот на офшор ветерната енергија беа поддржани од надлежните оддели. Повеќе од 90% од тежината на лопатките на ветерната енергија се состои од композитни материјали. Силните ветрови на море и производството на голема енергија сигурно ќе бараат поголеми лопатки и подобра специфична цврстина и издржливост. Очигледно, композитните материјали од јаглеродни влакна можат да ги задоволат барањата за развој на големи, лесни, високо-перформансни, нискобуџетни лопатки за производство на енергија и се посоодветни за морски апликации од композитните материјали од стаклени влакна.
Композитите од јаглеродни влакна имаат значајни предности во производството на енергија од ветер во морето. Сечилото од композитни јаглеродни влакна има низок квалитет и висока цврстина, а модулот е 3 до 8 пати поголем од производот од стаклени влакна; влажноста е голема во морската средина, климата е променлива, а вентилаторот работи 24 часа. Сечилото има добра отпорност на замор и може да издржи лоши временски услови. Ги подобрува аеродинамичните перформанси на сечилото и го намалува оптоварувањето на кулата и оската, така што излезната моќност на вентилаторот е порамномерна и побалансирана, а енергетската ефикасност е подобрена. Проводливоста, преку посебен структурен дизајн, може ефикасно да се избегне оштетувањето предизвикано од удар на гром на сечилото; ги намалува трошоците за производство и транспорт на сечилото на ветерната турбина; и има карактеристики на амортизација на вибрации.
3. Примени во морското инженерство
Композитните материјали од јаглеродни влакна се користат во објектите за поморско инженерство. Тие главно ги користат карактеристиките на мала тежина, висока цврстина и отпорност на корозија и ги заменуваат традиционалните челични градежни материјали во форма на тетиви и структурни делови за да го решат проблемот со високите трошоци за транспорт на челикот од ерозија на морската вода и транспортот. Тие се применуваат во згради на офшор островски гребени, докови, пловечки платформи, светлосни кули итн. Употребата на композити од јаглеродни влакна за инженерска реставрација започна во 1980-тите, а Mitsubishi Chemical Corporation од Јапонија ја презеде водечката улога во истражувањето на механичките својства на композитите од јаглеродни влакна и нивната примена во инженерското засилување. Првичниот фокус на истражувањето беше на засилување на армирано-бетонски греди со употреба на композити од јаглеродни влакна, кои подоцна се развија во засилување и засилување на разни градежни објекти. Поправката на офшор нафтени платформи и пристаништа со композити од јаглеродни влакна е само еден аспект од неговата примена. Постојат многу поврзани документи. Вреди да се спомене дека американската компанија DFI користела прачки од јаглеродни влакна за поправка на терминалот на морнарицата во Перл Харбор. Во тоа време, техничарите користеле иновативни прачки од јаглеродни влакна за поправка на засилувањето. Поправениот док од прачки од јаглеродни влакна може да издржи 9t челик од 2,5 m висина. Паѓа без да се оштети, а ефектот на подобрување е очигледен.
Што се однесува до примената на композитите од јаглеродни влакна во морското инженерство, постои и еден вид поправка и зајакнување на подморски цевководи или столбови. Традиционалните методи на одржување како што се заварување, подобрување на заварувањето, стеги, фугирање итн. имаат свои ограничувања, а употребата на овие методи е поограничена во морската средина. Поправката на композитите од јаглеродни влакна главно се прави од високоцврсти и високолепливи смолести материјали како што се ткаенина од јаглеродни влакна и епоксидна смола, кои се залепени на површината што се поправа, па затоа е тенка и лесна, високоцврста, добра во издржливоста, удобна во конструкцијата и прилагодлива на различни форми. Има значајна предност.
Време на објавување: 23 март 2019 година