Deniz Kompozit Malzemelerinin Uygulanması (karbon Fiber/fiberglas/aramid)
Şu anda, karbon fiber kompozit malzemeler havacılık, spor ve eğlence, otomotiv endüstrisi, çevre enerjisi, inşaat mühendisliği ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve uygulama aralığı hemen hemen her yerdedir. Bunların arasında küçük teknelerde, yatlarda, büyük gemilerde ve diğer gemi sahalarında karbon fiber uygulamaları ilerlemektedir. Karbon fiber, tekne titreşimini azaltabildiğinden, gemiler arasında iyi bir kablosuz iletişim ortamı sağladığından vb., denizcilik uygulamaları için ideal bir malzemedir.
Ayrıca karbon fiber kullanılmasının en önemli nedeni malzemenin ağırlığı azaltarak gemilerin hızını ve yakıt ekonomisini iyileştirebilmesidir. Örneğin, cam elyaf kompozitlerin (GFRP) karbon elyaf takviyeli kompozitlerle (CFRP) değiştirilmesiyle, teknenin ağırlığı azaltılabilir.
Üst yapı ve güverte ekipmanında CFRP kullanımı yoluyla yatlarda karbon fiber ve kompozit malzemelerinin uygulanması, ağırlığı daha da azaltabilir ve geminin dengesini iyileştirebilir; karbon fiber tahrik milleri ayrıca ağırlığı azaltabilir ve titreşimi azaltabilir; pervane kanatlarında karbon fiber Ayrıca potansiyel geniş kapsamlı uygulamalar da vardır.
1940'ler kadar erken bir tarihte, ABD Donanması küçük gemiler inşa etmek için kompozit malzemeler kullandı ve bu da gemi yapımında yeni bir sayfa açtı. -1950'lı yılların ortalarında, 16m altındaki gemilerin kompozit malzemeden yapılması şart koşulmuştur. Malzeme biliminin gelişmesi, yapım yöntemlerinin ve uygulama biçimlerinin iyileştirilmesiyle, 1994 yılında Amerika Birleşik Devletleri 68.3-metre uzunluğunda "Yenilmez" sınıfı bir mayın tarama gemisi inşa etmek için kompozit malzemeler kullandı. 1996 yılında inşa edilen derin dalış keşif teknesi, kabuğu için grafit elyaf takviyeli kompozit malzemelerden yapılmıştır ve teknenin dalış derinliği 6096 m'ye ulaşabilir. 2006 yılında üretilen M80 kod adlı "Stiletto", en son yüksek hızlı gizli test sürat teknesi ve bir kerede karbon fiberden oluşan en büyük gövdedir. 24,4 m uzunluğunda ve 12,2 m genişliğinde, su çekimi sadece 0,9 m ve deplasman 67 t'dir, bu da sürat teknesinin kolayca daha yüksek bir hız elde etmesini sağlar. Amerika Birleşik Devletleri'nin Los Angeles sınıfı nükleer denizaltısı da 7,6 m uzunluğunda, 8,1 m maksimum çapta ve mükemmel performansa sahip bir sonar kubbesi yapmak için yeni bir tür kompozit malzeme kullanıyor. ABD Donanması ayrıca askeri donanımlı gemileri geleneksel hoverkraftlara dönüştürüyor. Geleneksel hovercraft, temel malzeme olarak uçağa benzer alüminyum sert kabukları kullanırken, American All Terrain Amfibi Hovercraft Company (ATLAS Hovercraft), 150 mürettebatı barındıracak şekilde tasarlanmış AH-100-P adlı tamamen kompozit bir hovercraft geliştirdi.
Asya'da kompozit gemi üretiminde önemli bir ülke olan Japonya, 1953 gibi erken bir tarihte FRP gemileri inşa etmeye başladı. 1970'lerde Japon balıkçı tekneleri FRP'yi yaygın olarak kullanmaya başladı. O zamandan beri Japonya, her yıl on binlerce FRP balıkçı teknesi üretti. daha mükemmel. Bugün, Japonya'nın FRP üretimi dünyanın en iyileri arasında yer alıyor ve tek başına motorlu deniz balıkçı teknelerinin FRP tüketimi yüzde 76,3'e tekabül ediyor. Aynı zamanda karbon fiber gibi yüksek performanslı kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve üretiminde Japonya da dünyada önemli bir yer tutmaktadır. Yüksek performanslı gemileri, yarış tekneleri ve lüks yatları artık yüksek performanslı karbon fiber kompozit malzemeler kullanıyor.
Karbon fiberin iki tür yüksek mukavemeti ve yüksek modülü vardır. Yüksek sertlik, yüksek akma mukavemeti ve yüksek eğilme mukavemeti özelliklerine sahiptir. Genellikle yüksek performanslı ve yüksek hızlı gemilerin imalatında kullanılır. Japon karbon elyafı tüm dünyada satılmaktadır ve ağırlıklı olarak yüksek hızlı sürat tekneleri, yüksek performanslı yarış tekneleri, lüks yatlar ve diğer teknelerin imalatında kullanılmaktadır.
Aramid elyaf, yüksek özgül mukavemet, yüksek tokluk, darbe direnci ve kurşun geçirmez özelliklere sahiptir ve yüksek çekme, aktif yük ve kurşun geçirmezlik gereksinimleri olan tekne bileşenlerinde kullanılır. Düşük basınç bükülme mukavemeti nedeniyle, yüksek sıkıştırma ve yüksek bükülme olan teknelerin imalatı için uygun değildir ve sadece katı ağırlık limitleri olan gemiler için uygundur.
Tekne imalatında maliyet düşünüldüğünde tasarım gereksinimlerinin karşılanması öncülüğünde hibrit fiber kompozit malzemelerin kullanıldığı bir tasarım yöntemi ortaya çıkmıştır. Çeşitli fiber takviyeli malzemelerin karma kullanımı, tek bir fiber kompozit malzemenin bazı eksikliklerinin üstesinden gelir, fiziksel ve mekanik özellikleri iyileştirir ve malzemenin tasarlanabilirliğini daha da iyileştirir. Takviye malzemeleri ile oluşturulan iki boyutlu ve üç boyutlu kumaşlar, gemilerin mukavemet, katman içi ve katmanlar arası performansını karşılamak ve ayrıca gemiler için hafif ve yüksek mukavemet gereksinimlerini karşılamak için tasarım ihtiyaçlarına göre üretilebilir.
Kompozit malzemelerin hafifliği nedeniyle ABD Donanması, güç bölmesinde silindirler, silindir kafaları, yağ karterleri, kam kapakları, destek silindirleri, hız kontrol dişlileri ve su pompaları, yağ dahil cam takviyeli fenolik kompozit malzemeler kullanmayı planlıyor. deniz dizel motorlarının pompaları ve kasnakları. Beklemek.
Su üstü gemilerinin bazı mekanik elemanları da kompozit malzemelerden yapılabilir ve gövde ağırlığını azaltma eğiliminde, sevk sisteminin güç aktarım bileşenlerinin ağırlığının azaltılması da gündemdedir. Tipik olarak, 2 veya 4 yüksek hızlı dizel motorun su jetini bir redüksiyon dişli kutusu üzerinden sürdüğü yüksek hızlı teknelerde, dizel motor ile dişli kutusu veya dişli kutusu ile su jeti arasındaki mesafe kısaltılır. Özellikle katamaranın dar alanında 4 adet dizel motorun kademeli bir şekilde düzenlenmesi ve ön dizel motorun ürettiği gücün arka dizel motor aracılığıyla iletilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, bu, en hafif ağırlık ve en az bileşene sahip bir şanzıman gerektirir. Karbon fiber boru malzemesinden yapılmış tahrik milinin kullanımı, şanzıman bileşenlerinin ağırlığını azaltma amacına kolayca ulaşabilir.
CFRP tahrik millerinin ana avantajları şunları içerir: tahrik milinin ağırlığını önemli ölçüde azaltmak; yüksek kritik hız, genellikle uzun şaft üzerinde yatak düzenlemeye gerek yoktur, yatak sayısını azaltır, maliyetleri düşürür, şaftı azaltır, parçaları azaltır, Yatak desteklerinin maliyetini düşürür ve ağırlığı azaltır; korozyon direnci, düşük manyetik sinyal, elektrik sinyali, aşınma önleyici, yapıdaki ve havadaki gürültüyü 520dB azaltabilir. (Kaynak: Easy Composites / Composites Xintiandi)
