Wszechobecne materiały kompozytowe z włókna węglowego: w dziedzinie inżynierii morskiej

Feb 06, 2024

Zostaw wiadomość

Stosowanie włókna węglowego postępuje w małych łodziach, jachtach, dużych statkach i innych statkach. Włókno węglowe jest idealnym materiałem do zastosowania w przemyśle stoczniowym, ponieważ może zmniejszyć wibracje statku i utrzymać dobre środowisko komunikacji bezprzewodowej między statkami.
 

1

Ponadto najważniejszym powodem stosowania włókna węglowego jest to, że materiał ten może poprawić prędkość i zmniejszyć zużycie paliwa statków poprzez zmniejszenie masy. Na przykład, całkowicie zastępując kompozyt z włókna szklanego (GFRP) kompozytem wzmocnionym włóknem węglowym (CFRP), masę statku można zmniejszyć o 30%.
Poniższy rysunek przedstawia zastosowanie włókna węglowego i jego materiałów kompozytowych w jachtach. Dzięki zastosowaniu CFRP w montażu nadbudówki i pokładu można jeszcze bardziej zmniejszyć masę i poprawić stabilność statku; Wały transmisyjne z włókna węglowego mogą również zmniejszyć masę i wibracje; Włókno węglowe ma również potencjalnie szerokie zastosowanie w łopatkach śmigieł.

2


Tradycyjnie materiały GFRP są powszechnie stosowane w przemyśle stoczniowym. Ze względu na zastosowanie podłoży pośrednich, takich jak tkaniny i procesy ich formowania, GFRP można również nakładać na CFRP, co ułatwia wymianę oryginalnych elementów statków z GFRP na CFRP.
W większości zastosowań lotniczych i sportowych prawie połowa żywicy matrycowej wykorzystuje żywicę epoksydową. Jednakże w przemyśle stoczniowym większość materiałów na bazie żywicy CFRP wykorzystuje nienasyconą żywicę poliestrową lub winyloestrową. Aby rozszerzyć przemysł stoczniowy, niektóre firmy, takie jak japońska firma Toray, opracowały włókna węglowe, które mogą zapewnić większą siłę wiązania z żywicami winyloestrowymi i wykorzystać je w szerokim zakresie zastosowań w przemyśle stoczniowym.

3


CFRP ma nie tylko wysoką wytrzymałość właściwą i wysoki moduł właściwy, ale także wykorzystuje swoje właściwości tłumiące w celu zwiększenia częstotliwości drgań własnych statku. Na przykład zastosowanie CFRP w obszarach, w których zainstalowane są silniki i wyposażenie pomocnicze, może skutecznie zmniejszyć wibracje statku spowodowane pracą silnika i wyposażenia pomocniczego.
Ponadto można w pełni wykorzystać przewodność CFRP, a stosując CFRP do owinięcia ścian pomieszczenia komunikacji bezprzewodowej, można uzyskać efekt ekranowania na poziomie 40 dB lub wyższym. Oznacza to, że dzięki zastosowaniu CFRP można rozwiązać problemy, takie jak zakłócenia hałasu silnika i urządzeń pomocniczych powodowane przez fale elektromagnetyczne przechodzące przez statki, które utrudniają komunikację bezprzewodową.
Ponadto przemysł stoczniowy szeroko wykorzystuje mieszane materiały kompozytowe składające się z włókien węglowych, szklanych lub aramidowych. Dzięki zastosowaniu materiałów kompozytowych w celu uzyskania optymalnego projektu można osiągnąć docelową wydajność i kompleksową równowagę kosztów. Na przykład w przypadku stosowania tradycyjnych materiałów kompozytowych z włókna szklanego optymalizację kombinacji materiałów kompozytowych można osiągnąć, stosując włókna węglowe wyłącznie w obszarach wymagających sztywności, spełniając wymagania dotyczące wydajności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów.