Materiali kompozit i fibrave të karbonit është një material i përforcuar me fibra i bërë nga fibra karboni dhe rrëshirë, metal, qeramikë dhe matrica të tjera. Për shkak të peshës së lehtë, rezistencës së lartë, rezistencës ndaj temperaturave të larta etj., ai është përdorur gjerësisht në hapësirën ajrore, sportet dhe kohën e lirë, hekurudhat me shpejtësi të lartë në vitet e fundit. Në fushat e automobilave dhe inxhinierisë civile. Materialet kompozite të fibrave të karbonit kanë rezistencë të shkëlqyer ndaj lodhjes, rezistencë ndaj korrozionit dhe performancë të shkëlqyer në ndërtim për shkak të rezistencës së lartë dhe rezistencës së lartë, gjë që e bën atë të përshtatshëm për aplikime detare me kërkesa të veçanta për vetitë e materialit. Kini kujdes. Në vitet e fundit, kompozitët e fibrave të karbonit kanë luajtur një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në ndërtimin e anijeve, zhvillimin e energjisë në det të hapur dhe riparimin e inxhinierisë detare.
1. Aplikimi në bord
Kompozitet e fibrave të karbonit kanë një avantazh natyror ndaj materialeve tradicionale të ndërtimit të anijeve. Së pari, kompozitet e fibrave të karbonit kanë veti të mira mekanike. Trupi i anijes prodhohet me karakteristikat e peshës së lehtë dhe konsumit të ulët të karburantit, dhe procesi i ndërtimit është relativisht i thjeshtë, cikli është i shkurtër dhe formëzimi është i përshtatshëm, kështu që kostoja e ndërtimit dhe mirëmbajtjes është shumë më e ulët se ajo e anijes së çelikut. Në të njëjtën kohë, meqenëse ndërfaqja midis fibrave të karbonit dhe matricës së rrëshirës mund të parandalojë në mënyrë efektive përhapjen e çarjeve, materiali ka rezistencë të mirë ndaj lodhjes; përveç kësaj, për shkak të inercisë kimike të sipërfaqes së fibrave të karbonit, trupi ka karakteristikat që organizmat ujorë janë të vështirë për t'u epifitikë dhe rezistentë ndaj korrozionit, gjë që është gjithashtu ndërtimi i anijes. Një nga faktorët më të rëndësishëm në përzgjedhjen e materialeve. Prandaj, materialet kompozite të fibrave të karbonit kanë avantazhe unike gjithëpërfshirëse të performancës në ndërtimin e anijeve dhe tani përdoren gjerësisht në këtë fushë. Në të njëjtën kohë, zhvillimi i industrisë së fibrave të karbonit është nxitur nga zgjerimi i fushës së aplikimit.
1.1 Anije ushtarake
Kompozitet e fibrave të karbonit kanë veti të mira akustike, magnetike dhe elektrike: ato janë transparente, të përshkueshme nga zhurma dhe jo-magnetike, kështu që ato mund të përdoren për të përmirësuar performancën e fshehtësisë së anijeve luftarake. Përdorimi i materialeve kompozite në superstrukturën e anijes jo vetëm që zvogëlon peshën e trupit, por gjithashtu transmeton dhe merr valë elektromagnetike në një frekuencë të paracaktuar duke mbrojtur shtresën selektive të frekuencës të ngulitur në shtresën ndërmjetëse për të mbrojtur valët elektromagnetike të radarit të armikut. Për shembull, kryqëzori i klasit "skjold" i ndërtuar nga Marina Norvegjeze në vitin 1999 përdori një kompozit sanduiç të përbërë nga një shtresë bërthame shkumë polivinil klorur, fibra qelqi dhe shtresë ndërmjetëse fibrash karboni. Ky dizajn jo vetëm që përmirëson raportin e forcës ndaj peshës, por gjithashtu ka rezistencë të mirë ndaj goditjes. Performanca gjithashtu përmirëson shumë karakteristikat e skanimit të ulët magnetik, anti-infra të kuqe dhe anti-radar. Fregatat suedeze të klasit Visby, të cilat u vunë në shërbim në vitin 2000, të gjitha përdorin materiale kompozite të fibrave të karbonit, të cilat kanë funksione të veçanta të reduktimit të peshës, radarit dhe fshehtësisë së dyfishtë infra të kuqe.
Zbatimi i direkëve kompozitë të përforcuar me fibra karboni në anije është shfaqur gradualisht. Anija LPD-17, e cila u vu në shërbim në Shtetet e Bashkuara në vitin 2006, përdor një direk kompozit të avancuar me fibra karboni/bërthamë Balsa. Ndryshe nga direku origjinal i hapur, LPD-17 përdor një sistem të ri direk/ndjesor plotësisht të mbyllur. (AEM/S), pjesa e sipërme e këtij direku kompozit me fibra karboni mbulon materialin sipërfaqësor selektiv të frekuencës (FSS), duke lejuar që valët me një frekuencë specifike të kalojnë, dhe gjysma e poshtme mund të reflektojë valët e radarit ose të absorbohet nga materialet thithëse të radarit. Prandaj, ai ka funksione të mira të fshehtësisë dhe zbulimit të radarit. Përveç kësaj, antena të ndryshme dhe pajisje të lidhura janë të kombinuara në mënyrë uniforme në strukturë, e cila nuk është e lehtë të korrodohet, dhe është më e favorshme për mirëmbajtjen e pajisjeve. Marina Evropiane ka zhvilluar një direk sensori të ngjashëm të integruar të mbyllur të bërë nga fibra qelqi të bërë nga nanofibra të kombinuara me fibra karboni si përforcim. Ai lejon që rrezet e ndryshme të radarit dhe sinjalet e komunikimit të kalojnë të pashqetësuara me njëra-tjetrën, dhe humbja është jashtëzakonisht e ulët. Në vitin 2006, ky ATM me teknologji të përparuar u përdor në aeroplanmbajtësen "Royal Ark" të Marinës Britanike.
Kompozitet e fibrave të karbonit mund të përdoren edhe në aspekte të tjera të anijes. Për shembull, ato mund të përdoren si një sistem helike dhe boshti shtytës në sistemin e shtytjes për të zbutur efektet e dridhjeve dhe zhurmën e trupit, dhe përdoren kryesisht në anijet e zbulimit dhe anijet e shpejta turistike. Mund të përdoren si timon në makineri dhe pajisje, disa pajisje mekanike speciale dhe sisteme tubacionesh. Përveç kësaj, litarët e fibrave të karbonit me rezistencë të lartë përdoren gjerësisht edhe në kabllot e anijeve luftarake detare dhe artikuj të tjerë ushtarakë.
1.2 Jahte civile
Jahtet e mëdha në përgjithësi janë në pronësi private dhe të shtrenjta, duke kërkuar peshë të lehtë, forcë dhe qëndrueshmëri të lartë. Kompozitet e fibrave të karbonit mund të përdoren në ekranet dhe antenat e instrumenteve të jahteve, në timon dhe në strukturat e përforcuara si kuvertat, kabinat dhe ndarjet e anijeve. Jahti tradicional i përbërë është bërë kryesisht nga FRP, por për shkak të ngurtësisë së pamjaftueshme, trupi i anijes shpesh është shumë i rëndë pasi përmbush kërkesat e projektimit të ngurtësisë, dhe fibra e qelqit është kancerogjene, e cila gradualisht ndalohet jashtë vendit. Përqindja e kompozitëve të fibrave të karbonit të përdorur në jahtet e sotme të përbërë është rritur ndjeshëm, dhe disa madje kanë përdorur kompozite të fibrave të karbonit. Për shembull, super-jahti "Panama" i Baltic me barkë të dyfishtë, trupi dhe kuverta janë të rrethuara me lëkurë fibre karboni/rrëshire epoksi, huall mjalti Nomex dhe bërthamë shkumë strukturore CorecellTM, trupi është 60 m i gjatë. Por pesha totale është vetëm 210 tonë. Sunreef 80 Levante, një katamaran me fibra karboni i ndërtuar nga Sunreef Yachts i katamaranit polak, përdor kompozite sanduiç me rrëshirë vinil esteri, shkumë PVC dhe kompozite me fibra karboni. Krahët e direkut janë kompozite me fibra karboni të personalizuara dhe vetëm një pjesë e trupit përdor FRP. Pesha pa ngarkesë është vetëm 45 tonë. Shpejtësi e lartë, konsum i ulët karburanti dhe performancë e shkëlqyer.
Jahti “Zhongke·Lianya” i ndërtuar në vitin 2014 është aktualisht i vetmi jaht me fibra karboni të plotë në Kinë. Është një jaht i gjelbër i bërë nga një kombinim i fibrave të karbonit dhe rrëshirës epoksi. Është 30% më i lehtë se i njëjti lloj jahti me fibra qelqi dhe ka forcë më të lartë, shpejtësi më të madhe dhe konsum më të ulët karburanti.
Përveç kësaj, kabllot dhe kavot e jahtit përdorin litarë me fibra karboni me rezistencë të lartë për të siguruar sigurinë. Meqenëse fibra e karbonit ka një modul tërheqjeje më të lartë se ai i çelikut dhe një rezistencë në tërheqje disa herë ose edhe dhjetëra herë, dhe ka vetinë e thurur të fibrës, litari me fibra karboni përdoret si material bazë, i cili mund të zëvendësojë litarin e telit të çelikut dhe litarin e polimerit organik. I pamjaftueshëm.z
2. Zbatimi në zhvillimin e energjisë detare
2.1 Fushat nënujore të naftës dhe gazit
Në vitet e fundit, materialet kompozite të fibrave të karbonit janë përdorur gjithnjë e më gjerësisht në fushën e zhvillimit të naftës dhe gazit detar. Korrozioni në mjedisin detar, prerjet e larta dhe prerjet e forta të shkaktuara nga rrjedha nëntokësore e ujit imponojnë kërkesa të rrepta për rezistencën ndaj korrozionit, forcën dhe vetitë e lodhjes së materialit. Kompozitet e fibrave të karbonit kanë avantazhe të dukshme në dritë, qëndrueshmëri dhe anti-korrozion në zhvillimin e fushave të naftës në det të hapur: një platformë shpimi me thellësi uji 1500 m ka një kabllo çeliku me një masë prej rreth 6500 t, ndërsa dendësia e kompozitit të fibrave të karbonit është çelik i zakonshëm. 1/4, nëse materiali kompozit i fibrave të karbonit përdoret për të zëvendësuar një pjesë të çelikut, kapaciteti i ngarkesës së platformës së shpimit do të ulet ndjeshëm dhe kostoja e ndërtimit të platformës do të kursehet. Lëvizja reciproke e shufrës thithëse do të çojë lehtësisht në lodhje të materialit për shkak të presionit të pabalancuar midis ujit të detit dhe presionit brenda tubit. Thyerja dhe përdorimi i materialit kompozit të fibrave të karbonit mund ta zgjidhë këtë problem; Për shkak të rezistencës ndaj korrozionit të mjedisit të ujit të detit, jeta e tij e shërbimit në ujin e detit është më e gjatë se çeliku, dhe thellësia e përdorimit është më e thellë.
Kompozitet e fibrave të karbonit mund të përdoren si tuba puse prodhimi, shufra thithëse, rezervuarë magazinimi, tubacione nëndetëse, kuverta etj. në platformat e shpimit të fushave të naftës. Procesi i prodhimit ndahet në një proces pultrusioni dhe një proces dredhjeje të lagësht. Pultrusioni përdoret përgjithësisht në tuba të zakonshëm dhe tuba lidhës. Metoda e dredhjes përdoret përgjithësisht si sipërfaqe e rezervuarit të magazinimit dhe enës nën presion, dhe mund të përdoret gjithashtu në një tub fleksibël anizotropik në të cilin materiali kompozit i fibrave të karbonit mbështillet dhe vendoset në një kënd specifik në shtresën e armaturës.
Shufra thithëse e vazhdueshme e bërë nga materiali kompozit i fibrave të karbonit ka një strukturë në formë fjongoje, e ngjashme me filmin dhe ka fleksibilitet të mirë. Është prodhuar dhe aplikuar nga Shtetet e Bashkuara në vitet 1990. Është bërë nga fibra karboni si fibër përforcuese dhe rrëshirë e pangopur si material bazë. Është prodhuar me anë të procesit të pultrusionit pas tharjes me lidhje të kryqëzuar në temperaturë të lartë. Nga viti 2001 deri në vitin 2003, Kina përdori një shufër thithëse të fibrave të karbonit dhe një shufër thithëse të çelikut të zakonshëm në fushën e naftës me rreze të pastër për të bërë një pilot. Përdorimi i shufrës thithëse të fibrave të karbonit mund të rrisë ndjeshëm prodhimin e vajit dhe të zvogëlojë ngarkesën e motorit, gjë që është më efikase nga ana e energjisë. Për më tepër, shufra thithëse e përbërë nga fibra karboni është më rezistente ndaj lodhjes dhe rezistencës ndaj korrozionit sesa shufra thithëse e çelikut, dhe është më e përshtatshme për aplikim në zhvillimin e fushave të naftës nënujore.
2.2 Energjia e erës në det të hapur
Burimet e bollshme të energjisë së erës në det janë një zonë e rëndësishme për zhvillimin e ardhshëm dhe fusha më e përparuar dhe më e kërkuar e teknologjisë së energjisë së erës. Vija bregdetare e Kinës është rreth 1800 km dhe ka më shumë se 6,000 ishuj. Bregu juglindor dhe rajonet ishullore janë të pasura me burime ere dhe të lehta për t'u zhvilluar. Në vitet e fundit, përpjekjet për të nxitur zhvillimin e energjisë së erës në det të hapur janë mbështetur nga departamentet përkatëse. Më shumë se 90% e peshës së fletëve të energjisë së erës përbëhet nga materiale kompozite. Erërat e forta në det dhe gjenerimi i lartë i energjisë janë të detyruara të kërkojnë fletë më të mëdha dhe forcë dhe qëndrueshmëri specifike më të mirë. Natyrisht, materialet kompozite me fibra karboni mund të përmbushin kërkesat e zhvillimit të fletëve të gjenerimit të energjisë në shkallë të gjerë, të lehta, me performancë të lartë dhe me kosto të ulët, dhe janë më të përshtatshme për aplikime detare sesa materialet kompozite me fibra qelqi.
Kompozitet e fibrave të karbonit kanë avantazhe të konsiderueshme në prodhimin e energjisë së erës detare. Tehu i kompozitit të fibrave të karbonit ka cilësi të ulët dhe ngurtësi të lartë, dhe moduli është 3 deri në 8 herë më i madh se ai i produktit të fibrave të qelqit; lagështia është e madhe në mjedisin detar, klima është e ndryshueshme dhe ventilatori punon për 24 orë. Tehu ka rezistencë të mirë ndaj lodhjes dhe mund t'i rezistojë motit të keq. Ai përmirëson performancën aerodinamike të tehut dhe zvogëlon ngarkesën në kullë dhe bosht, në mënyrë që fuqia dalëse e ventilatorit të jetë më e lëmuar dhe më e ekuilibruar, si dhe përmirëson efikasitetin e energjisë. Performanca përçuese, nëpërmjet dizajnit të veçantë strukturor, mund të shmangë në mënyrë efektive dëmtimet e shkaktuara nga goditja e rrufesë në teh; të zvogëlojë koston e prodhimit dhe transportit të tehut të turbinës me erë; dhe të ketë karakteristika të amortizimit të dridhjeve.
3. Zbatime të inxhinierisë detare
Materialet kompozite të fibrave të karbonit përdoren në ndërtesat e inxhinierisë detare. Ato përdorin kryesisht karakteristikat e peshës së lehtë, rezistencës së lartë dhe rezistencës ndaj korrozionit, dhe zëvendësojnë materialet tradicionale të ndërtimit të çelikut në formën e tendinave dhe pjesëve strukturore për të zgjidhur problemin e kostos së lartë të transportit të çelikut dhe transportit nga erozioni i ujit të detit. Është aplikuar në ndërtesat e shkëmbinjve detarë të ishujve në det të hapur, në portet, platformat lundruese, kullat e dritave, etj. Përdorimi i kompoziteve të fibrave të karbonit për restaurimin inxhinierik filloi në vitet 1980, dhe Korporata Kimike Mitsubishi e Japonisë mori udhëheqjen në hulumtimin e vetive mekanike të kompoziteve të fibrave të karbonit dhe zbatimin e tyre në përforcimin inxhinierik. Fokusi fillestar i hulumtimit ishte në përforcimin e trarëve të betonit të armuar duke përdorur kompozite të fibrave të karbonit, të cilat më vonë evoluan në përforcim dhe përforcim të inxhinierisë së ndryshme civile. Riparimi i platformave dhe porteve të naftës në det të hapur nga kompozitet e fibrave të karbonit është vetëm një aspekt i zbatimit të tij. Ka shumë dokumente përkatëse. Vlen të përmendet se kompania amerikane DFI përdori shufra fibrash karboni për të riparuar terminalin e Marinës Pearl Harbor. Në atë kohë, teknikët përdorën shufra inovative të fibrave të karbonit për të riparuar përforcimin. Porti i riparuar i shufrave të fibrave të karbonit mund t'i rezistojë çelikut 9t nga 2.5 m lartësi. Bie pa u dëmtuar, dhe efekti i përmirësimit është i dukshëm.
Sa i përket aplikimit të kompozitëve të fibrave të karbonit në inxhinierinë detare, ekziston edhe një lloj riparimi dhe përforcimi i tubacioneve ose kolonave nëndetëse. Metodat tradicionale të mirëmbajtjes si saldimi, përmirësimi i saldimit, kapëset, llaçimi me llaç etj. kanë kufizimet e tyre, dhe përdorimi i këtyre metodave është më i kufizuar në mjedisin detar. Riparimi i kompozitëve të fibrave të karbonit bëhet kryesisht nga materiale rrëshire me rezistencë të lartë dhe ngjitje të lartë, siç janë pëlhura e fibrave të karbonit dhe rrëshira epoksi, të cilat ngjiten në sipërfaqen që riparohet, kështu që është e hollë dhe e lehtë, me rezistencë të lartë, e mirë në qëndrueshmëri, e përshtatshme në ndërtim dhe e adaptueshme ndaj formave të ndryshme. Ka një avantazh të rëndësishëm.
Koha e postimit: 23 Mars 2019