Nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni ni nyenzo iliyoimarishwa ya nyuzi iliyotengenezwa na nyuzi za kaboni na resin, chuma, keramik na matrix nyingine. Kwa sababu ya uzito wake mdogo, nguvu ya juu, upinzani wa joto la juu, nk, imekuwa ikitumika sana katika anga, michezo na burudani, reli ya kasi katika miaka ya hivi karibuni. Katika nyanja za magari na uhandisi wa kiraia. Nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zina upinzani bora wa uchovu, upinzani wa kutu na utendaji bora wa ujenzi kwa sababu ya nguvu ya juu na nguvu ya juu, ambayo inafanya kuwa yanafaa kwa matumizi ya baharini na mahitaji maalum juu ya mali ya nyenzo. kuangalia kwa. Katika miaka ya hivi majuzi, mchanganyiko wa nyuzi za kaboni umekuwa na jukumu muhimu zaidi katika ujenzi wa meli, ukuzaji wa nishati ya pwani, na ukarabati wa uhandisi wa baharini.
1.Maombi kwenye ubao
Mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zina faida ya asili juu ya vifaa vya jadi vya ujenzi wa meli. Kwanza, misombo ya nyuzi za kaboni ina sifa nzuri za mitambo. Hull hutengenezwa na sifa za uzito mdogo na matumizi ya chini ya mafuta, na mchakato wa ujenzi ni rahisi, mzunguko ni mfupi, na ukingo ni rahisi, hivyo gharama ya ujenzi na matengenezo ni ya chini sana kuliko ile ya meli ya chuma. Wakati huo huo, tangu interface kati ya fiber kaboni na matrix ya resin inaweza kuzuia uenezi wa ufa, nyenzo hiyo ina upinzani mzuri wa uchovu; Aidha, kutokana na inertness kemikali ya uso carbon fiber, hull ina sifa kwamba viumbe wa majini ni vigumu epiphytic na kutu sugu, ambayo pia ni ujenzi wa meli. Moja ya mambo muhimu katika kuchagua nyenzo. Kwa hivyo, nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zina faida za kipekee za utendaji wa kina katika ujenzi wa meli, na sasa hutumiwa sana katika uwanja huu. Wakati huo huo, maendeleo ya sekta ya nyuzi za kaboni imekuzwa kutoka kwa upanuzi wa uwanja wa maombi.
1.1 Meli za kijeshi
Michanganyiko ya nyuzi za kaboni ina sifa nzuri ya akustika, sumaku na umeme: ni ya uwazi, inayopitisha sauti na isiyo ya sumaku, kwa hivyo inaweza kutumika kuboresha utendaji wa siri wa meli za kivita. Matumizi ya vifaa vyenye mchanganyiko katika muundo mkuu wa meli sio tu kupunguza uzito wa meli, lakini pia hupitisha na kupokea mawimbi ya sumakuumeme kwa masafa yaliyotanguliwa kwa kukinga safu ya kuchagua masafa iliyopachikwa kwenye kiunganishi ili kukinga mawimbi ya sumakuumeme ya rada ya adui. . Kwa mfano, meli ya darasa la "skjold" iliyojengwa na Jeshi la Wanamaji la Norway mwaka wa 1999 ilitumia mchanganyiko wa sandwich unaojumuisha safu ya msingi ya povu ya kloridi ya polyvinyl, nyuzi za kioo na interlayer ya nyuzi za kaboni. Kubuni hii sio tu inaboresha uwiano wa nguvu kwa uzito, lakini pia ina upinzani mzuri wa athari. Utendaji pia huongeza sana sifa za upekuzi wa chini wa sumaku, anti-infrared na anti-rada. Frigates za darasa la Visby za Uswidi, ambazo ziliagizwa mwaka wa 2000, zote hutumia vifaa vya mchanganyiko wa nyuzi za kaboni, ambazo zina kazi maalum za kupunguza uzito, rada na wizi wa infrared mara mbili.
Utumiaji wa milingoti ya ujumuishaji iliyoimarishwa ya nyuzi za kaboni kwenye meli umeibuka polepole. Meli ya LPD-17, ambayo ilizinduliwa nchini Marekani mwaka wa 2006, inatumia mlingoti wa nyuzi za kaboni/msingi wa Balsa wa hali ya juu wa composite. Tofauti na mlingoti wa asili ulio wazi, LPD-17 hutumia mfumo mpya wa mlingoti/hisia uliofungwa kikamilifu. (AEM/S), sehemu ya juu ya mlingoti huu wa nyuzi kaboni hufunika nyenzo ya uso inayochagua masafa (FSS), ikiruhusu mawimbi yenye mzunguko maalum kupita, na nusu ya chini inaweza kuakisi mawimbi ya rada au kufyonzwa na nyenzo za kufyonza rada. . Kwa hiyo, ina siri nzuri za rada na kazi za kutambua. Kwa kuongeza, antenna mbalimbali na vifaa vinavyohusiana vinaunganishwa kwa usawa katika muundo, ambayo si rahisi kuwa na kutu, na inafaa zaidi kwa matengenezo ya vifaa. Jeshi la Wanamaji la Ulaya limeunda mlingoti sawa wa kihisi uliounganishwa na uliotengenezwa kwa nyuzi za glasi iliyotengenezwa na nanofiber pamoja na nyuzi za kaboni kama nyongeza. Inaruhusu mihimili mbalimbali ya rada na ishara za mawasiliano kupita bila kusumbuliwa na kila mmoja, na hasara ni ya chini sana. Mnamo 2006, ATM hii ya mlingoti wa teknolojia ya hali ya juu ilitumika kwenye shehena ya ndege ya Jeshi la Wanamaji la Uingereza "Royal Ark".
Mchanganyiko wa nyuzi za kaboni pia inaweza kutumika katika vipengele vingine vya meli. Kwa mfano, inaweza kutumika kama propela na mfumo wa kupandisha shafting katika mfumo wa kusukuma ili kupunguza athari za mtetemo na kelele ya chombo, na hutumiwa zaidi katika meli za upelelezi na meli za kusafiri kwa haraka. Inaweza kutumika kama usukani katika mitambo na vifaa, baadhi ya vifaa maalum vya mitambo na mifumo ya mabomba. Aidha, kamba za nyuzi za kaboni zenye nguvu nyingi pia hutumiwa sana katika nyaya za meli za kivita za majini na vitu vingine vya kijeshi.
1.2 Boti za raia
Yachts kubwa kwa ujumla ni ya kibinafsi na ya gharama kubwa, inayohitaji uzani mwepesi, nguvu ya juu na uimara. Michanganyiko ya nyuzi za kaboni inaweza kutumika katika kupiga na antena za chombo cha yachts, usukani, na katika miundo iliyoimarishwa kama vile sitaha, kabati, na vichwa vya meli. Jahazi la kitamaduni la kitamaduni hutengenezwa hasa na FRP, lakini kwa sababu ya ugumu wa kutosha, kizimba mara nyingi huwa kizito sana baada ya kukidhi mahitaji ya muundo wa rigidity, na nyuzi za glasi ni kansa, ambayo hatua kwa hatua hupigwa marufuku nje ya nchi. Uwiano wa composites za nyuzi za kaboni zinazotumiwa katika jahazi zenye mchanganyiko wa leo zimeongezeka kwa kiasi kikubwa, na baadhi hata zimetumia composites za nyuzi za kaboni. Kwa mfano, jahazi kubwa la Baltic "Panama", sehemu ya ukuta na sitaha zimewekwa pamoja na nyuzinyuzi kaboni / ngozi ya resini ya epoksi, Nomex sega la asali na msingi wa povu wa miundo ya CorecellTM, sehemu ya mwili ina urefu wa 60m. Lakini uzito wa jumla ni 210t tu. Sunreef 80 Levante, catamaran ya nyuzi za kaboni iliyojengwa na Yachts ya Sunreef ya Catamaran ya Poland, hutumia composites ya sandwich ya resin ya vinyl ester, povu ya PVC na composites ya nyuzi za kaboni. Vipuli vya mlingoti ni composites maalum za nyuzi za kaboni, na sehemu pekee ya mwili hutumia FRP. . Uzito usio na mzigo ni 45t tu. Kasi ya haraka, matumizi ya chini ya mafuta na utendaji bora.
Boti ya "Zhongke·Lianya" iliyojengwa mwaka wa 2014 kwa sasa ndiyo mashua pekee ya nyuzi za kaboni kamili nchini Uchina. Ni yacht ya kijani iliyotengenezwa kwa mchanganyiko wa nyuzi kaboni na resin ya epoxy. Ni 30% nyepesi kuliko aina sawa ya yacht ya fiberglass na ina nguvu ya juu, kasi ya kasi na matumizi ya chini ya mafuta.
Kwa kuongeza, nyaya na nyaya za yacht hutumia kamba za nyuzi za kaboni zenye nguvu nyingi ili kuhakikisha usalama. Kwa kuwa nyuzinyuzi za kaboni zina moduli ya mkazo ya juu kuliko ile ya chuma na nguvu ya mkazo ya mara kadhaa au hata makumi ya nyakati, na ina sifa ya kusuka ya nyuzi, kamba ya nyuzi za kaboni hutumiwa kama nyenzo ya msingi, ambayo inaweza kutengeneza kamba ya waya ya chuma na kamba ya polima hai. Haitoshi.z
2. Maombi katika maendeleo ya nishati ya baharini
2.1 Maeneo ya mafuta na gesi ya nyambizi
Katika miaka ya hivi karibuni, nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zimetumika zaidi na zaidi katika uwanja wa maendeleo ya mafuta ya baharini na gesi. Kutu katika mazingira ya baharini, shear ya juu, na ukataji wa manyoya wenye nguvu unaosababishwa na mtiririko wa maji chini ya mkondo huweka mahitaji madhubuti juu ya upinzani wa kutu, nguvu na sifa za uchovu wa nyenzo. Mchanganyiko wa nyuzi za kaboni una faida za wazi katika mwanga, kudumu na kuzuia kutu katika maendeleo ya mashamba ya mafuta ya pwani: jukwaa la kuchimba visima vya kina cha mita 1500 lina kebo ya chuma yenye uzito wa takriban 6500t, wakati msongamano wa nyuzi kaboni ni chuma cha kawaida. 1/4, ikiwa nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni hutumiwa kuchukua nafasi ya sehemu ya chuma, uwezo wa mzigo wa jukwaa la kuchimba visima utapunguzwa sana, na gharama ya ujenzi wa jukwaa itahifadhiwa. Mwendo unaorudiwa wa fimbo ya kunyonya utasababisha kwa urahisi uchovu wa nyenzo kutokana na shinikizo lisilo na usawa kati ya maji ya bahari na shinikizo ndani ya bomba. Kuvunja, na kutumia nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni kunaweza kutatua tatizo hili; kutokana na upinzani wa kutu wa mazingira ya maji ya bahari, maisha yake ya huduma katika maji ya bahari ni ya muda mrefu kuliko chuma, na kina cha matumizi ni zaidi.
Mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zinaweza kutumika kama mabomba ya visima vya uzalishaji, vijiti vya kunyonya, matangi ya kuhifadhi, mabomba ya nyambizi, sitaha, n.k. katika majukwaa ya kuchimba visima kwenye uwanja wa mafuta. Mchakato wa utengenezaji umegawanywa katika mchakato wa pultrusion na mchakato wa vilima vya mvua. Pultrusion kwa ujumla hutumiwa kwenye mabomba ya kawaida na mabomba ya kuunganisha. Njia ya vilima kwa ujumla hutumiwa kama uso wa tanki la kuhifadhia na chombo cha shinikizo, na pia inaweza kutumika katika bomba linalonyumbulika la anisotropiki ambamo nyenzo ya mchanganyiko wa nyuzi kaboni hujeruhiwa na kupangwa kwa pembe maalum katika safu ya silaha.
Fimbo inayoendelea ya kunyonya ya nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni ni muundo unaofanana na utepe unaofanana na filamu na una kunyumbulika vizuri. Imetolewa na kutumiwa na Marekani katika miaka ya 1990. Imetengenezwa kwa nyuzinyuzi kaboni kama nyuzinyuzi za kuimarisha na resini isiyojaa kama nyenzo ya msingi. Inazalishwa na mchakato wa pultrusion baada ya kuponya kwa kuunganisha msalaba kwa joto la juu. Kuanzia 2001 hadi 2003, Uchina ilitumia fimbo ya kunyonya nyuzi za kaboni na fimbo ya kawaida ya kunyonya ya chuma kwenye uwanja wa mafuta safi ya boriti kufanya majaribio. Matumizi ya fimbo ya kunyonya nyuzi za kaboni inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa pato la mafuta na kupunguza mzigo wa motor, ambayo ni bora zaidi ya nishati. Zaidi ya hayo, fimbo ya kunyonya yenye mchanganyiko wa nyuzi kaboni inastahimili uchovu na upinzani wa kutu kuliko fimbo ya kunyonya ya chuma, na inafaa zaidi kutumika katika ukuzaji wa maeneo ya mafuta ya chini ya bahari.
2.2 Nguvu ya upepo wa baharini
Rasilimali nyingi za nguvu za upepo kwenye bahari ni eneo muhimu kwa maendeleo ya siku zijazo na uwanja wa juu zaidi na unaohitaji teknolojia ya nguvu ya upepo. Ukanda wa pwani wa Uchina ni kama kilomita 1800 na kuna visiwa zaidi ya 6,000. Pwani ya kusini mashariki na mikoa ya kisiwa ni tajiri katika rasilimali za upepo na ni rahisi kukuza. Katika miaka ya hivi karibuni, juhudi za kukuza maendeleo ya nishati ya upepo kutoka pwani zimeungwa mkono na idara husika. Zaidi ya 90% ya uzito wa vile vile vya nguvu za upepo hujumuisha vifaa vyenye mchanganyiko. Upepo mkubwa baharini na uzalishaji mkubwa wa nguvu hulazimika kuhitaji blade kubwa na nguvu maalum na uimara. Kwa wazi, nyenzo zenye mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zinaweza kukidhi mahitaji ya kutengeneza vile vile vya kuzalisha umeme kwa kiwango kikubwa, chepesi, chepesi, chenye utendakazi wa juu, cha gharama ya chini, na zinafaa zaidi kwa matumizi ya baharini kuliko nyenzo zenye mchanganyiko wa nyuzi za glasi.
Mchanganyiko wa nyuzi za kaboni zina faida kubwa katika uzalishaji wa nguvu za upepo wa baharini. Blade ya mchanganyiko wa nyuzi za kaboni ina ubora wa chini na ugumu wa juu, na moduli ni mara 3 hadi 8 ya bidhaa ya fiber kioo; unyevu ni mkubwa chini ya mazingira ya baharini, hali ya hewa inabadilika, na shabiki hufanya kazi kwa saa 24. Blade ina upinzani mzuri wa uchovu na inaweza kupinga hali mbaya ya hewa. Inaboresha utendaji wa aerodynamic wa blade na hupunguza mzigo kwenye mnara na axle, ili nguvu ya pato la shabiki iwe laini na uwiano zaidi, na ufanisi wa nishati unaboreshwa. Utendaji wa conductive, kupitia muundo maalum wa kimuundo, unaweza kuzuia kwa ufanisi uharibifu unaosababishwa na mgomo wa umeme kwenye blade; kupunguza gharama ya utengenezaji na usafirishaji wa blade ya turbine ya upepo; na kuwa na sifa za kupunguza mtetemo.
3.Maombi ya uhandisi wa baharini
Nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni hutumiwa katika majengo ya uhandisi wa baharini. Wao hasa hutumia sifa za uzito wa mwanga, nguvu ya juu na upinzani wa kutu, na kuchukua nafasi ya vifaa vya ujenzi vya chuma vya jadi kwa namna ya tendons na sehemu za kimuundo ili kutatua tatizo la gharama kubwa ya usafiri wa chuma cha mmomonyoko wa maji ya bahari na usafiri. Imetumika kwa majengo ya miamba ya visiwa vya pwani, kizimbani, majukwaa ya kuelea, minara nyepesi, n.k. Matumizi ya misombo ya nyuzi za kaboni kwa urejesho wa uhandisi ilianza miaka ya 1980, na Mitsubishi Chemical Corporation ya Japani iliongoza katika kutafiti mali ya mitambo ya composites ya nyuzi za kaboni na matumizi yake katika uimarishaji wa uhandisi. Mtazamo wa awali wa utafiti ulikuwa juu ya uimarishaji wa mihimili ya saruji iliyoimarishwa kwa kutumia composites ya nyuzi za kaboni, ambayo baadaye ilibadilika kuwa uimarishaji na uimarishaji wa uhandisi mbalimbali wa kiraia. Ukarabati wa majukwaa ya mafuta ya pwani na bandari kwa composites ya nyuzi za kaboni ni kipengele kimoja tu cha matumizi yake. Kuna nyaraka nyingi zinazohusiana. Inafaa kutaja kuwa kampuni ya DFI ya Amerika ilitumia fimbo za nyuzi za kaboni kukarabati terminal ya Navy Pearl Harbor. Wakati huo, mafundi walitumia vijiti vya ubunifu vya nyuzi za kaboni kutengeneza uimarishaji. Gati iliyorekebishwa ya fimbo ya kaboni inaweza kuhimili chuma cha 9t kutoka urefu wa 2.5m. Inaanguka bila kuharibiwa, na athari ya uboreshaji ni dhahiri.
Kuhusu matumizi ya misombo ya nyuzi za kaboni katika uhandisi wa baharini, pia kuna aina ya ukarabati na uimarishaji wa mabomba ya manowari au nguzo. Mbinu za matengenezo ya jadi kama vile kulehemu, uboreshaji wa weld, clamps, grouting, nk zina mapungufu yao wenyewe, na matumizi ya njia hizi ni vikwazo zaidi katika mazingira ya baharini. Urekebishaji wa misombo ya nyuzi za kaboni hutengenezwa hasa kwa nyenzo zenye nguvu ya juu na zenye wambiso wa juu kama vile kitambaa cha nyuzi za kaboni na resin ya epoxy, ambayo huzingatiwa kwenye uso wa ukarabati, kwa hivyo ni nyembamba na nyepesi, yenye nguvu ya juu, nzuri kwa kudumu, rahisi katika ujenzi, na inaweza kubadilika kwa maumbo tofauti. Ina faida kubwa.
Muda wa posta: Mar-23-2019