Karbon fiber kompozit malzeme, karbon fiber ve reçine, metal, seramik ve diğer matrislerden yapılmış fiber takviyeli bir malzemedir. Hafifliği, yüksek mukavemeti, yüksek sıcaklık direnci vb. nedeniyle son yıllarda havacılık, spor ve eğlence, yüksek hızlı demir yolu alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomobil ve inşaat mühendisliği alanlarında. Karbon fiber kompozit malzemeler, yüksek mukavemet ve yüksek dayanıklılık nedeniyle mükemmel yorulma direncine, korozyon direncine ve mükemmel yapı performansına sahiptir, bu da onu malzeme özelliklerinde özel gereksinimleri olan deniz uygulamaları için uygun hale getirir. dikkat edin. Son yıllarda, karbon fiber kompozitler gemi yapımında, açık deniz enerji geliştirmede ve deniz mühendisliği onarımında giderek daha önemli bir rol oynamıştır.
1.Gemide başvuru
Karbon fiber kompozitler, geleneksel gemi yapım malzemelerine göre doğal bir avantaja sahiptir. Birincisi, karbon fiber kompozitler iyi mekanik özelliklere sahiptir. Gövde, hafif ağırlık ve düşük yakıt tüketimi özellikleriyle üretilir ve yapım süreci nispeten basittir, döngü kısadır ve kalıplama uygundur, bu nedenle yapım ve bakım maliyeti çelik gemininkinden çok daha düşüktür. Aynı zamanda, karbon fiber ile reçine matrisi arasındaki arayüz çatlak yayılmasını etkili bir şekilde önleyebildiğinden, malzeme iyi yorulma direncine sahiptir; ayrıca, karbon fiber yüzeyinin kimyasal eylemsizliği nedeniyle, gövde, sucul organizmanın epifitik ve korozyona dayanıklı olmasının zor olduğu özelliklere sahiptir, bu da gemi yapımıdır. Malzeme seçiminde en önemli faktörlerden biri. Bu nedenle, karbon fiber kompozit malzemeler gemi yapımında benzersiz kapsamlı performans avantajlarına sahiptir ve artık bu alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, karbon fiber endüstrisinin gelişimi, uygulama alanının genişlemesinden teşvik edilmiştir.
1.1Askeri gemiler
Karbon fiber kompozitler iyi akustik, manyetik ve elektriksel özelliklere sahiptir: şeffaftırlar, ses geçirgendirler ve manyetik değildirler, bu nedenle savaş gemilerinin gizlilik performansını iyileştirmek için kullanılabilirler. Geminin üst yapısında kompozit malzemelerin kullanılması, yalnızca gövdenin ağırlığını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda düşmanın radar elektromanyetik dalgalarını korumak için ara katmana gömülü frekans seçici katmanı koruyarak önceden belirlenmiş bir frekansta elektromanyetik dalgaları iletir ve alır. Örneğin, Norveç Donanması tarafından 1999 yılında inşa edilen "skjold" sınıfı kruvazör, polivinil klorür köpük çekirdek katmanı, cam elyafı ve karbon fiber ara katmanından oluşan bir sandviç kompozit kullandı. Bu tasarım, yalnızca mukavemet-ağırlık oranını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda iyi bir darbe direncine de sahiptir. Performans ayrıca düşük manyetik, anti-kızılötesi ve anti-radar taramanın özelliklerini büyük ölçüde artırır. 2000 yılında hizmete giren İsveç Visby sınıfı fırkateynlerin hepsi, ağırlık azaltma, radar ve kızılötesi çift gizlilik gibi özel işlevlere sahip karbon fiber kompozit malzemeler kullanıyor.
Gemilerde karbon fiber takviyeli kompozit direklerin uygulanması giderek ortaya çıkmıştır. 2006 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde hizmete giren LPD-17 gemisi, karbon fiber/Balsa çekirdekli gelişmiş kompozit kompozit direk kullanmaktadır. Orijinal açık direğin aksine, LPD-17 yeni tamamen kapalı bir direk/algılama sistemi kullanmaktadır. (AEM/S), bu karbon fiber kompozit direğin üst kısmı frekans seçici yüzey malzemesini (FSS) kaplayarak belirli bir frekansa sahip dalgaların geçmesine izin verir ve alt yarısı radar dalgalarını yansıtabilir veya radar emici malzemeler tarafından emilebilir. . Bu nedenle, iyi radar gizliliği ve algılama işlevlerine sahiptir. Ayrıca, çeşitli antenler ve ilgili ekipmanlar, aşınması kolay olmayan ve ekipmanın bakımına daha elverişli olan yapıda düzgün bir şekilde birleştirilmiştir. Avrupa Donanması, takviye olarak karbon fiber ile birleştirilmiş nanofiberden yapılmış cam elyafından yapılmış benzer bir kapalı entegre sensör direği geliştirmiştir. Çeşitli radar ışınlarının ve iletişim sinyallerinin birbirleriyle rahatsız edilmeden geçmesine izin verir ve kayıp son derece düşüktür. Bu ileri teknoloji direkli ATM, 2006 yılında İngiliz Donanması'nın "Royal Ark" uçak gemisinde kullanıldı.
Karbon fiber kompozitler geminin diğer kısımlarında da kullanılabilir. Örneğin, gövdenin titreşim etkilerini ve gürültüsünü azaltmak için tahrik sisteminde pervane ve tahrik mili sistemi olarak kullanılabilir ve çoğunlukla keşif gemilerinde ve hızlı yolcu gemilerinde kullanılır. Makine ve ekipmanlarda, bazı özel mekanik cihazlarda ve boru sistemlerinde dümen olarak kullanılabilir. Ayrıca, yüksek mukavemetli karbon fiber halatlar deniz savaş gemisi kablolarında ve diğer askeri ürünlerde de yaygın olarak kullanılır.
1.2Sivil yatlar
Büyük yatlar genellikle özel mülkiyettir ve pahalıdır, hafif ağırlık, yüksek mukavemet ve dayanıklılık gerektirir. Karbon fiber kompozitler yatların gösterge kadranlarında ve antenlerinde, dümenlerinde ve güverte, kabin ve gemi bölmeleri gibi güçlendirilmiş yapılarda kullanılabilir. Geleneksel kompozit yat esas olarak FRP'den yapılır, ancak yetersiz sertlik nedeniyle, gövde genellikle sertlik tasarım gereksinimlerini karşıladıktan sonra çok ağırdır ve cam elyafı, yurtdışında kademeli olarak yasaklanan bir kanserojendir. Günümüz kompozit yatlarında kullanılan karbon fiber kompozitlerin oranı önemli ölçüde artmıştır ve bazıları karbon fiber kompozitler bile kullanmıştır. Örneğin, Baltic'in süper yatı "Panama" çift mavna, gövde ve güverte karbon fiber / epoksi reçine deri, Nomex petek ve CorecellTM yapısal köpük çekirdek ile sıkıştırılmıştır, gövde 60 m uzunluğundadır. Ancak toplam ağırlık sadece 210 t'dur. Polonyalı katamaran şirketi Sunreef Yachts tarafından inşa edilen karbon fiber katamaran Sunreef 80 Levante, vinil ester reçine sandviç kompozitler, PVC köpük ve karbon fiber kompozitler kullanır. Direk bomları özel karbon fiber kompozitlerdir ve gövdenin yalnızca bir kısmı FRP kullanır. Boş ağırlık sadece 45t'dir. Hızlı hız, düşük yakıt tüketimi ve mükemmel performans.
2014 yılında inşa edilen “Zhongke·Lianya” yatı şu anda Çin'deki tek tam karbon fiber yattır. Karbon fiber ve epoksi reçinenin birleşiminden yapılmış yeşil bir yattır. Aynı tipteki fiberglas yatlardan %30 daha hafiftir ve daha yüksek mukavemete, daha hızlı hıza ve daha düşük yakıt tüketimine sahiptir.
Ayrıca, yatın kabloları ve halatları güvenliği sağlamak için yüksek mukavemetli karbon fiber halatlar kullanır. Karbon fiber, çelikten daha yüksek bir çekme modülüne ve birkaç kat hatta onlarca kat çekme mukavemetine sahip olduğundan ve fiberin dokuma özelliğine sahip olduğundan, karbon fiber halat, çelik tel halat ve organik polimer halatı telafi edebilen bir temel malzeme olarak kullanılır. Yetersiz.z
2. Deniz enerjisinin geliştirilmesinde uygulama
2.1 Denizaltı petrol ve gaz sahaları
Son yıllarda, karbon fiber kompozit malzemeler deniz petrol ve gazı geliştirme alanında giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaya başlandı. Deniz ortamındaki korozyon, suyun alt akıntı akışının neden olduğu yüksek kesme ve güçlü kesme, malzemenin korozyon direnci, mukavemeti ve yorulma özellikleri üzerinde sıkı gereklilikler getirir. Karbon fiber kompozitler, açık deniz petrol sahalarının geliştirilmesinde hafif, dayanıklı ve korozyon önleyici açıdan bariz avantajlara sahiptir: 1500 m su derinliğindeki bir sondaj platformunda yaklaşık 6500 t kütleli bir çelik kablo bulunurken, karbon fiber kompozit yoğunluğu sıradan çeliktir. 1/4, karbon fiber kompozit malzeme çeliğin bir kısmını değiştirmek için kullanılırsa, sondaj platformunun yük kapasitesi önemli ölçüde azalacak ve platformun inşaat maliyetinden tasarruf edilecektir. Emme çubuğunun ileri geri hareketi, deniz suyu ile borunun içindeki basınç arasındaki dengesiz basınç nedeniyle kolayca malzeme yorgunluğuna yol açacaktır. Karbon fiber kompozit malzemenin kırılması ve kullanılması bu sorunu çözebilir; Deniz suyu ortamına karşı korozyon direnci nedeniyle deniz suyundaki kullanım ömrü çelikten daha uzundur ve kullanım derinliği daha derindir.
Karbon fiber kompozitler, petrol sahası sondaj platformlarında üretim kuyusu boruları, emme çubukları, depolama tankları, denizaltı boru hatları, güverteler vb. olarak kullanılabilir. Üretim süreci, pultrüzyon işlemi ve ıslak sarma işlemi olarak ikiye ayrılır. Pultrüzyon genellikle ortak borularda ve bağlantı borularında kullanılır. Sarma yöntemi genellikle depolama tankının yüzeyi ve basınç kabı olarak kullanılır ve ayrıca karbon fiber kompozit malzemenin zırh tabakasında belirli bir açıyla sarılıp düzenlendiği anizotropik esnek bir boruda da kullanılabilir.
Karbon fiber kompozit malzemeden yapılmış sürekli emme çubuğu, filme benzer şerit benzeri bir yapıdır ve iyi esnekliğe sahiptir. 1990'lı yıllarda Amerika Birleşik Devletleri tarafından üretilmiş ve uygulanmıştır. Takviye lifi olarak karbon fiberden ve temel malzeme olarak doymamış reçineden yapılmıştır. Yüksek sıcaklıkta çapraz bağlama kürlemesinden sonra pultrüzyon işlemi ile üretilir. 2001'den 2003'e kadar Çin, pilot yapmak için saf kiriş petrol sahasında bir karbon fiber emme çubuğu ve sıradan bir çelik emme çubuğu kullandı. Karbon fiber emme çubuğunun kullanımı, yağ çıkışını önemli ölçüde artırabilir ve motorun yükünü azaltabilir, bu da daha enerji verimlidir. Dahası, karbon fiber kompozit emme çubuğu, çelik emme çubuğundan daha fazla yorulma ve korozyon direncine sahiptir ve deniz altı petrol sahalarının geliştirilmesinde uygulama için daha uygundur.
2.2 Açık deniz rüzgar enerjisi
Denizdeki bol rüzgar enerjisi kaynakları, gelecekteki gelişme için önemli bir alan ve rüzgar enerjisi teknolojisinin en gelişmiş ve zorlu alanıdır. Çin'in kıyı şeridi yaklaşık 1.800 km'dir ve 6.000'den fazla ada vardır. Güneydoğu kıyısı ve ada bölgeleri rüzgar kaynakları açısından zengindir ve geliştirilmesi kolaydır. Son yıllarda, açık deniz rüzgar enerjisinin gelişimini teşvik etme çabaları ilgili departmanlar tarafından desteklenmiştir. Rüzgar enerjisi kanatlarının ağırlığının %90'ından fazlası kompozit malzemelerden oluşmaktadır. Denizdeki büyük rüzgarlar ve yüksek güç üretimi, daha büyük kanatlar ve daha iyi özgül mukavemet ve dayanıklılık gerektirecektir. Açıkçası, karbon fiber kompozit malzemeler, büyük ölçekli, hafif, yüksek performanslı, düşük maliyetli güç üretim kanatlarının geliştirilmesinin gereksinimlerini karşılayabilir ve cam elyaf kompozit malzemelerden deniz uygulamaları için daha uygundur.
Karbon fiber kompozitler deniz rüzgar enerjisi üretiminde önemli avantajlara sahiptir. Karbon fiber kompozit kanat düşük kaliteye ve yüksek sertliğe sahiptir ve modülü cam elyaf ürününün 3 ila 8 katıdır; deniz ortamında nem büyüktür, iklim değişkendir ve fan 24 saat çalışır. Kanat iyi yorulma direncine sahiptir ve kötü hava koşullarına dayanabilir. Kanadın aerodinamik performansını iyileştirir ve kule ve aks üzerindeki yükü azaltır, böylece fanın çıkış gücü daha pürüzsüz ve daha dengeli olur ve enerji verimliliği artar. Özel yapısal tasarım yoluyla iletken performans, kanatta yıldırım düşmesinin neden olduğu hasarı etkili bir şekilde önleyebilir; rüzgar türbini kanadının üretim ve nakliye maliyetini azaltır; ve titreşim sönümleme özelliklerine sahiptir.
3.Deniz mühendisliği uygulamaları
Karbon fiber kompozit malzemeler deniz mühendisliği binalarında kullanılır. Bunlar esas olarak hafif ağırlık, yüksek mukavemet ve korozyon direnci özelliklerini kullanır ve deniz suyu erozyon çeliği ve nakliyesinin yüksek nakliye maliyeti sorununu çözmek için tendonlar ve yapısal parçalar şeklinde geleneksel çelik yapı malzemelerinin yerini alır. Açık deniz ada resif binalarına, rıhtımlara, yüzen platformlara, ışık kulelerine vb. uygulanmıştır. Karbon fiber kompozitlerin mühendislik restorasyonu için kullanımı 1980'lerde başladı ve Japonya'daki Mitsubishi Chemical Corporation, karbon fiber kompozitlerin mekanik özellikleri ve mühendislik takviyesinde uygulamaları konusunda araştırma yapmada öncülük etti. İlk araştırma odağı, daha sonra çeşitli inşaat mühendisliğinin takviyesine ve takviyesine dönüşen karbon fiber kompozitler kullanılarak betonarme kirişlerin takviyesiydi. Açık deniz petrol platformlarının ve limanlarının karbon fiber kompozitlerle onarımı, uygulamasının yalnızca bir yönüdür. İlgili birçok belge vardır. ABD DFI şirketinin Donanma Pearl Harbor terminalini onarmak için karbon fiber çubuklar kullandığını belirtmekte fayda var. O zamanlar teknisyenler takviyeyi onarmak için yenilikçi karbon fiber çubuklar kullandılar. Karbon fiber çubukla onarılan iskele 2,5 metre yükseklikten 9 ton çeliğe dayanabilir. Hasar görmeden düşer ve iyileştirme etkisi açıktır.
Karbon fiber kompozitlerin deniz mühendisliğinde uygulanmasına gelince, denizaltı boru hatları veya kolonlarının onarımı ve takviyesi de vardır. Kaynak, kaynak iyileştirme, kelepçeler, harçlama vb. gibi geleneksel bakım yöntemlerinin kendi sınırlamaları vardır ve bu yöntemlerin kullanımı deniz ortamında daha sınırlıdır. Karbon fiber kompozitlerin onarımı esas olarak onarım yüzeyine yapıştırılan karbon fiber kumaş ve epoksi reçine gibi yüksek mukavemetli ve yüksek yapışkanlı reçine malzemelerden yapılır, bu nedenle ince ve hafiftir, yüksek mukavemetlidir, dayanıklılığı iyidir, yapımı kolaydır ve farklı şekillere uyarlanabilir. Önemli bir avantaja sahiptir.
Gönderi zamanı: Mar-23-2019