कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियल हे कार्बन फायबर आणि रेझिन, धातू, सिरेमिक्स आणि इतर मॅट्रिक्सपासून बनलेले फायबर प्रबलित मटेरियल आहे. त्याच्या हलक्या वजनामुळे, उच्च ताकदीमुळे, उच्च तापमान प्रतिरोधकता इत्यादींमुळे, अलिकडच्या वर्षांत ते एरोस्पेस, क्रीडा आणि विश्रांती, हाय-स्पीड रेल्वेमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे. ऑटोमोबाईल्स आणि सिव्हिल इंजिनिअरिंगच्या क्षेत्रात. कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलमध्ये उत्कृष्ट थकवा प्रतिरोध, गंज प्रतिरोधकता आणि उच्च ताकद आणि उच्च ताकदीमुळे उत्कृष्ट बांधकाम कामगिरी आहे, ज्यामुळे ते भौतिक गुणधर्मांवर विशेष आवश्यकता असलेल्या सागरी अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनते. लक्ष ठेवा. अलिकडच्या वर्षांत, जहाजबांधणी, ऑफशोअर ऊर्जा विकास आणि सागरी अभियांत्रिकी दुरुस्तीमध्ये कार्बन फायबर कंपोझिटने वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे.
१.ऑनबोर्ड अर्ज
पारंपारिक जहाजबांधणी साहित्यांपेक्षा कार्बन फायबर कंपोझिटचा नैसर्गिक फायदा आहे. प्रथम, कार्बन फायबर कंपोझिटमध्ये चांगले यांत्रिक गुणधर्म असतात. हलके वजन आणि कमी इंधन वापर या वैशिष्ट्यांसह हुल तयार केला जातो आणि बांधकाम प्रक्रिया तुलनेने सोपी असते, सायकल लहान असते आणि मोल्डिंग सोयीस्कर असते, त्यामुळे बांधकाम आणि देखभाल खर्च स्टील जहाजाच्या तुलनेत खूपच कमी असतो. त्याच वेळी, कार्बन फायबर आणि रेझिन मॅट्रिक्समधील इंटरफेस क्रॅक प्रसार प्रभावीपणे रोखू शकतो, त्यामुळे सामग्रीमध्ये चांगला थकवा प्रतिरोधकता आहे; याव्यतिरिक्त, कार्बन फायबर पृष्ठभागाच्या रासायनिक जडत्वामुळे, हुलमध्ये अशी वैशिष्ट्ये आहेत की जलीय जीव एपिफायटिक आणि गंज प्रतिरोधक असणे कठीण आहे, जे जहाज बांधकाम देखील आहे. साहित्य निवडताना सर्वात महत्वाचे घटकांपैकी एक. म्हणून, जहाजबांधणीमध्ये कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलचे अद्वितीय व्यापक कामगिरी फायदे आहेत आणि आता या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. त्याच वेळी, अनुप्रयोग क्षेत्राच्या विस्तारातून कार्बन फायबर उद्योगाच्या विकासाला चालना देण्यात आली आहे.
१.१ लष्करी जहाजे
कार्बन फायबर कंपोझिटमध्ये चांगले ध्वनिक, चुंबकीय आणि विद्युत गुणधर्म असतात: ते पारदर्शक, ध्वनी-पारगम्य आणि नॉन-चुंबकीय असतात, म्हणून त्यांचा वापर युद्धनौकांच्या स्टील्थ कामगिरी सुधारण्यासाठी केला जाऊ शकतो. जहाजाच्या वरच्या संरचनेत कंपोझिट मटेरियलचा वापर केल्याने केवळ हुलचे वजन कमी होत नाही, तर शत्रूच्या रडार इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींना संरक्षित करण्यासाठी इंटरलेयरमध्ये एम्बेड केलेल्या फ्रिक्वेन्सी सिलेक्टिव्ह लेयरला संरक्षित करून पूर्वनिर्धारित फ्रिक्वेन्सीवर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी प्रसारित आणि प्राप्त होतात. उदाहरणार्थ, १९९९ मध्ये नॉर्वेजियन नौदलाने बांधलेल्या "स्कजोल्ड" क्लास क्रूझरमध्ये पॉलीव्हिनिल क्लोराइड फोम कोर लेयर, ग्लास फायबर आणि कार्बन फायबर इंटरलेयर असलेले सँडविच कंपोझिट वापरले गेले. या डिझाइनमध्ये केवळ ताकद-ते-वजन गुणोत्तर सुधारत नाही तर चांगला प्रभाव प्रतिरोधकता देखील आहे. कामगिरी कमी चुंबकीय, अँटी-इन्फ्रारेड आणि अँटी-रडार स्कॅनिंगची वैशिष्ट्ये देखील मोठ्या प्रमाणात वाढवते. २००० मध्ये कार्यान्वित झालेले स्वीडिश व्हिस्बी-क्लास फ्रिगेट्स, सर्व कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियल वापरतात, ज्यामध्ये वजन कमी करणे, रडार आणि इन्फ्रारेड डबल स्टेल्थची विशेष कार्ये आहेत.
जहाजांवर कार्बन फायबर प्रबलित कंपोझिट मास्टचा वापर हळूहळू उदयास आला आहे. २००६ मध्ये युनायटेड स्टेट्समध्ये कार्यान्वित झालेले LPD-१७ जहाज कार्बन फायबर/बाल्सा कोर प्रगत कंपोझिट कंपोझिट मास्ट वापरते. मूळ ओपन मास्टच्या विपरीत, LPD-१७ नवीन पूर्णपणे बंद मास्ट/सेन्सिंग सिस्टम वापरते. (AEM/S), या कार्बन फायबर कंपोझिट मास्टचा वरचा भाग फ्रिक्वेन्सी सिलेक्टिव्ह पृष्ठभाग सामग्री (FSS) कव्हर करतो, ज्यामुळे विशिष्ट फ्रिक्वेन्सी असलेल्या लाटा जाऊ शकतात आणि खालचा अर्धा भाग रडार लाटा प्रतिबिंबित करू शकतो किंवा रडार शोषक सामग्रीद्वारे शोषला जाऊ शकतो. . म्हणून, त्यात चांगले रडार स्टिल्थ आणि डिटेक्शन फंक्शन्स आहेत. याव्यतिरिक्त, विविध अँटेना आणि संबंधित उपकरणे संरचनेत एकसमानपणे एकत्रित केली जातात, जी गंजणे सोपे नाही आणि उपकरणांच्या देखभालीसाठी अधिक अनुकूल आहे. युरोपियन नौदलाने नॅनोफायबर-निर्मित ग्लास फायबरपासून बनवलेले समान बंद-एकात्मिक सेन्सर मास्ट विकसित केले आहे जे कार्बन फायबरसह मजबुतीकरण म्हणून एकत्रित केले आहे. ते विविध रडार बीम आणि संप्रेषण सिग्नल एकमेकांशी अबाधितपणे जाऊ देते आणि नुकसान अत्यंत कमी आहे. २००६ मध्ये, ब्रिटिश नौदलाच्या "रॉयल आर्क" विमानवाहू जहाजावर या प्रगत तंत्रज्ञानाच्या मास्ट एटीएमचा वापर करण्यात आला.
कार्बन फायबर कंपोझिटचा वापर जहाजाच्या इतर बाबींमध्ये देखील केला जाऊ शकतो. उदाहरणार्थ, ते जहाजाच्या कंपन प्रभावांना आणि आवाजाला कमी करण्यासाठी प्रोपल्शन सिस्टीममध्ये प्रोपेलर आणि प्रोपल्शन शाफ्टिंग सिस्टम म्हणून वापरले जाऊ शकते आणि बहुतेकदा टोही जहाजे आणि जलद क्रूझ जहाजांमध्ये वापरले जाते. ते यंत्रसामग्री आणि उपकरणे, काही विशेष यांत्रिक उपकरणे आणि पाइपिंग सिस्टममध्ये रडर म्हणून वापरले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, उच्च-शक्तीच्या कार्बन फायबर दोऱ्या नौदल युद्धनौका केबल्स आणि इतर लष्करी वस्तूंमध्ये देखील मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात.
१.२ नागरी नौका
मोठ्या नौका सामान्यतः खाजगी मालकीच्या आणि महागड्या असतात, त्यांना हलके वजन, उच्च ताकद आणि टिकाऊपणा आवश्यक असतो. कार्बन फायबर कंपोझिटचा वापर यॉट्सच्या इन्स्ट्रुमेंट डायल आणि अँटेना, रडर्स आणि डेक, केबिन आणि जहाजाच्या बल्कहेड्ससारख्या प्रबलित संरचनांमध्ये केला जाऊ शकतो. पारंपारिक कंपोझिट यॉट्स मुख्यतः FRP पासून बनलेले असतात, परंतु अपुर्‍या कडकपणामुळे, कडकपणा डिझाइन आवश्यकता पूर्ण केल्यानंतर हल अनेकदा खूप जड असते आणि काचेचे फायबर एक कार्सिनोजेन आहे, जे हळूहळू परदेशात बंदी घालण्यात आले आहे. आजच्या कंपोझिट यॉट्समध्ये वापरल्या जाणाऱ्या कार्बन फायबर कंपोझिटचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले आहे आणि काहींनी कार्बन फायबर कंपोझिट देखील वापरले आहेत. उदाहरणार्थ, बाल्टिकची सुपर-यॉट "पनामा" डबल-बार्ज, हल आणि डेक कार्बन फायबर / इपॉक्सी रेझिन स्किन, नोमेक्स हनीकॉम्ब आणि कोरेसेल™ स्ट्रक्चरल फोम कोरने सँडविच केलेले आहेत, हल 60 मीटर लांब आहे. परंतु एकूण वजन फक्त 210 टन आहे. पोलिश कॅटामरनच्या सनरीफ यॉट्सने बनवलेले कार्बन फायबर कॅटामरन, सनरीफ ८० लेव्हान्टे, व्हाइनिल एस्टर रेझिन सँडविच कंपोझिट, पीव्हीसी फोम आणि कार्बन फायबर कंपोझिट वापरते. मास्ट बूम हे कस्टम कार्बन फायबर कंपोझिट आहेत आणि हलचा फक्त एक भाग एफआरपी वापरतो. . नो-लोड वजन फक्त ४५ टन आहे. वेगवान वेग, कमी इंधन वापर आणि उत्कृष्ट कामगिरी.
२०१४ मध्ये बांधलेली “झोंगके·लियान्या” ही नौका सध्या चीनमधील एकमेव पूर्ण-कार्बन फायबर नौका आहे. ही कार्बन फायबर आणि इपॉक्सी रेझिनच्या मिश्रणाने बनलेली हिरवी नौका आहे. ती त्याच प्रकारच्या फायबरग्लास नौकेपेक्षा ३०% हलकी आहे आणि तिची ताकद जास्त आहे, वेग जास्त आहे आणि इंधनाचा वापर कमी आहे.
याव्यतिरिक्त, याटच्या केबल्स आणि केबल्स सुरक्षिततेची खात्री करण्यासाठी उच्च-शक्तीच्या कार्बन फायबर दोऱ्या वापरतात. कार्बन फायबरमध्ये स्टीलपेक्षा जास्त तन्य मापांक आणि अनेक पट किंवा दहापट तन्य शक्ती असल्याने आणि त्यात फायबरचा विणलेला गुणधर्म असल्याने, कार्बन फायबर दोरीचा वापर बेस मटेरियल म्हणून केला जातो, जो स्टील वायर दोरी आणि सेंद्रिय पॉलिमर दोरीची भरपाई करू शकतो. Insufficient.z
२. सागरी ऊर्जा विकासात वापर
२.१ पाणबुडी तेल आणि वायू क्षेत्रे
अलिकडच्या वर्षांत, सागरी तेल आणि वायू विकासाच्या क्षेत्रात कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलचा वापर अधिकाधिक प्रमाणात होऊ लागला आहे. सागरी वातावरणात होणारा गंज, पाण्याच्या अंतर्गत प्रवाहामुळे होणारा उच्च कातरणे आणि मजबूत कातरणे यामुळे मटेरियलच्या गंज प्रतिकार, ताकद आणि थकवा गुणधर्मांवर कठोर आवश्यकता लादल्या जातात. ऑफशोअर ऑइल फील्डच्या विकासात हलके, टिकाऊ आणि गंजरोधक कार्बन फायबर कंपोझिटचे स्पष्ट फायदे आहेत: १५०० मीटर पाण्याच्या खोलीच्या ड्रिलिंग प्लॅटफॉर्ममध्ये सुमारे ६५०० टन वस्तुमान असलेली स्टील केबल असते, तर कार्बन फायबर कंपोझिट घनता सामान्य स्टीलची असते. १/४, जर स्टीलचा काही भाग बदलण्यासाठी कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियल वापरला तर ड्रिलिंग प्लॅटफॉर्मची भार क्षमता लक्षणीयरीत्या कमी होईल आणि प्लॅटफॉर्मचा बांधकाम खर्च वाचेल. समुद्राच्या पाण्यातील असंतुलित दाब आणि ट्यूबमधील दाबामुळे सकर रॉडच्या परस्पर हालचालीमुळे मटेरियलचा थकवा सहजपणे येतो. तोडणे आणि कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियल वापरणे ही समस्या सोडवू शकते; समुद्राच्या पाण्याच्या वातावरणाच्या गंज प्रतिकारामुळे, समुद्राच्या पाण्यात त्याचे सेवा आयुष्य स्टीलपेक्षा जास्त आहे आणि वापराची खोली जास्त आहे.
कार्बन फायबर कंपोझिटचा वापर ऑइलफिल्ड ड्रिलिंग प्लॅटफॉर्ममध्ये उत्पादन विहिरी पाईप्स, सकर रॉड्स, स्टोरेज टँक, पाणबुडी पाइपलाइन, डेक इत्यादी म्हणून केला जाऊ शकतो. उत्पादन प्रक्रिया पल्ट्रुजन प्रक्रिया आणि वेट वाइंडिंग प्रक्रियेत विभागली जाते. पल्ट्रुजन सामान्यतः सामान्य पाईप्स आणि कनेक्टिंग पाईप्सवर वापरले जाते. वाइंडिंग पद्धत सामान्यतः स्टोरेज टँक आणि प्रेशर वेसलच्या पृष्ठभागाच्या रूपात वापरली जाते आणि ती अॅनिसोट्रॉपिक लवचिक पाईपमध्ये देखील वापरली जाऊ शकते ज्यामध्ये कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियल जखमेच्या आणि आर्मर लेयरमध्ये एका विशिष्ट कोनात व्यवस्थित केले जाते.
कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलचा सतत शोषक रॉड हा फिल्मसारखाच रिबनसारखा रचलेला असतो आणि त्यात चांगली लवचिकता असते. १९९० च्या दशकात युनायटेड स्टेट्सने उत्पादित आणि वापरला. तो रीइन्फोर्सिंग फायबर म्हणून कार्बन फायबर आणि बेस मटेरियल म्हणून असंतृप्त रेझिनपासून बनवला जातो. उच्च तापमानात क्रॉस-लिंकिंग क्युरिंगनंतर पल्ट्रुजन प्रक्रियेद्वारे हे तयार केले जाते. २००१ ते २००३ पर्यंत, चीनने पायलट बनवण्यासाठी शुद्ध बीम ऑइल फील्डमध्ये कार्बन फायबर शोषक रॉड आणि सामान्य स्टील शोषक रॉडचा वापर केला. कार्बन फायबर शोषक रॉडचा वापर तेल उत्पादनात लक्षणीय वाढ करू शकतो आणि मोटरचा भार कमी करू शकतो, जो अधिक ऊर्जा कार्यक्षम आहे. शिवाय, कार्बन फायबर कंपोझिट शोषक रॉड स्टील शोषक रॉडपेक्षा थकवा आणि गंज प्रतिरोधकतेला अधिक प्रतिरोधक आहे आणि समुद्राखालील तेल क्षेत्रांच्या विकासात वापरण्यासाठी अधिक योग्य आहे.
२.२ समुद्रकिनाऱ्यावरील पवन ऊर्जा
समुद्रातील मुबलक पवन ऊर्जा संसाधने हे भविष्यातील विकासासाठी एक महत्त्वाचे क्षेत्र आहे आणि पवन ऊर्जा तंत्रज्ञानाचे सर्वात प्रगत आणि मागणी असलेले क्षेत्र आहे. चीनची किनारपट्टी सुमारे १८०० किमी आहे आणि तेथे ६,००० हून अधिक बेटे आहेत. आग्नेय किनारा आणि बेट प्रदेश पवन संसाधनांनी समृद्ध आहेत आणि विकसित करणे सोपे आहे. अलिकडच्या वर्षांत, ऑफशोअर पवन ऊर्जेच्या विकासाला चालना देण्याच्या प्रयत्नांना संबंधित विभागांनी पाठिंबा दिला आहे. पवन ऊर्जा ब्लेडच्या वजनाच्या ९०% पेक्षा जास्त संमिश्र पदार्थ असतात. समुद्रातील मोठे वारे आणि उच्च वीज निर्मितीसाठी मोठ्या ब्लेड आणि चांगल्या विशिष्ट ताकद आणि टिकाऊपणाची आवश्यकता असते. अर्थात, कार्बन फायबर संमिश्र पदार्थ मोठ्या प्रमाणात, हलके, उच्च-कार्यक्षमता, कमी किमतीचे वीज निर्मिती ब्लेड विकसित करण्याच्या गरजा पूर्ण करू शकतात आणि काचेच्या फायबर संमिश्र पदार्थांपेक्षा सागरी अनुप्रयोगांसाठी अधिक योग्य आहेत.
कार्बन फायबर कंपोझिटचे सागरी पवन ऊर्जा निर्मितीमध्ये महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. कार्बन फायबर कंपोझिट ब्लेडची गुणवत्ता कमी आणि कडकपणा जास्त आहे आणि मापांक काचेच्या फायबर उत्पादनापेक्षा 3 ते 8 पट आहे; सागरी वातावरणात आर्द्रता मोठी असते, हवामान बदलू शकते आणि पंखा 24 तास काम करतो. ब्लेडमध्ये चांगला थकवा प्रतिरोधक क्षमता आहे आणि तो खराब हवामानाचा प्रतिकार करू शकतो. हे ब्लेडचे वायुगतिकीय कार्यप्रदर्शन सुधारते आणि टॉवर आणि एक्सलवरील भार कमी करते, ज्यामुळे पंख्याची आउटपुट पॉवर गुळगुळीत आणि अधिक संतुलित होते आणि ऊर्जा कार्यक्षमता सुधारते. विशेष स्ट्रक्चरल डिझाइनद्वारे, वाहक कामगिरी, ब्लेडवर वीज पडल्याने होणारे नुकसान प्रभावीपणे टाळू शकते; पवन टर्बाइन ब्लेडचे उत्पादन आणि वाहतूक खर्च कमी करते; आणि कंपन डॅम्पिंग वैशिष्ट्ये आहेत.
३. सागरी अभियांत्रिकी अनुप्रयोग
सागरी अभियांत्रिकी इमारतींमध्ये कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलचा वापर केला जातो. ते प्रामुख्याने हलके वजन, उच्च शक्ती आणि गंज प्रतिकार या वैशिष्ट्यांचा वापर करतात आणि समुद्राच्या पाण्यातील धूप स्टील आणि वाहतुकीच्या उच्च वाहतूक खर्चाची समस्या सोडवण्यासाठी पारंपारिक स्टील बांधकाम साहित्य टेंडन्स आणि स्ट्रक्चरल भागांच्या स्वरूपात बदलतात. ऑफशोअर आयलंड रीफ इमारती, डॉक, फ्लोटिंग प्लॅटफॉर्म, लाईट टॉवर इत्यादींवर ते लागू केले गेले आहे. अभियांत्रिकी पुनर्संचयनासाठी कार्बन फायबर कंपोझिटचा वापर 1980 च्या दशकात सुरू झाला आणि जपानच्या मित्सुबिशी केमिकल कॉर्पोरेशनने कार्बन फायबर कंपोझिटच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर आणि अभियांत्रिकी मजबुतीकरणात त्यांच्या वापरावर संशोधन करण्यात पुढाकार घेतला. प्रारंभिक संशोधनाचे लक्ष कार्बन फायबर कंपोझिट वापरून प्रबलित काँक्रीट बीमच्या मजबुतीकरणावर होते, जे नंतर विविध सिव्हिल इंजिनिअरिंगच्या मजबुतीकरण आणि मजबुतीकरणात विकसित झाले. कार्बन फायबर कंपोझिटद्वारे ऑफशोअर ऑइल प्लॅटफॉर्म आणि बंदरांची दुरुस्ती ही त्याच्या अनुप्रयोगाचा फक्त एक पैलू आहे. संबंधित अनेक कागदपत्रे आहेत. हे उल्लेखनीय आहे की यूएस डीएफआय कंपनीने नेव्ही पर्ल हार्बर टर्मिनल दुरुस्त करण्यासाठी कार्बन फायबर रॉडचा वापर केला. त्यावेळी, तंत्रज्ञांनी मजबुतीकरण दुरुस्त करण्यासाठी नाविन्यपूर्ण कार्बन फायबर रॉडचा वापर केला. दुरुस्त केलेला कार्बन फायबर रॉड डॉक २.५ मीटर उंचीवरून ९ टन स्टीलचा सामना करू शकतो. तो खराब न होता पडतो आणि त्याचा वाढीव परिणाम स्पष्ट आहे.
सागरी अभियांत्रिकीमध्ये कार्बन फायबर कंपोझिटच्या वापराबद्दल, पाणबुडी पाइपलाइन किंवा स्तंभांच्या दुरुस्ती आणि मजबुतीकरणाचा एक प्रकार देखील आहे. वेल्डिंग, वेल्ड सुधारणा, क्लॅम्प्स, ग्राउटिंग इत्यादी पारंपारिक देखभाल पद्धतींना त्यांच्या स्वतःच्या मर्यादा आहेत आणि सागरी वातावरणात या पद्धतींचा वापर अधिक मर्यादित आहे. कार्बन फायबर कंपोझिटची दुरुस्ती प्रामुख्याने उच्च-शक्ती आणि उच्च-चिकट रेझिन सामग्री जसे की कार्बन फायबर कापड आणि इपॉक्सी रेझिनपासून बनविली जाते, जी दुरुस्तीच्या पृष्ठभागावर चिकटलेली असते, म्हणून ती पातळ आणि हलकी, उच्च-शक्तीची, टिकाऊपणात चांगली, बांधकामात सोयीस्कर आणि वेगवेगळ्या आकारांना अनुकूल आहे. एक महत्त्वपूर्ण फायदा आहे.
पोस्ट वेळ: मार्च-२३-२०१९