Kaikkialla esiintyvät hiilikuitukomposiittimateriaalit: meritekniikan alalla

Feb 06, 2024

Jätä viesti

Hiilikuidun käyttö edistyy pienten veneiden, jahtien, suurten laivojen ja muiden laivojen aloilla. Hiilikuitu on ihanteellinen materiaali käytettäväksi laivanrakennusalalla, koska se voi vähentää alusten tärinää ja ylläpitää hyvää langatonta viestintäympäristöä alusten välillä.
 

1

Lisäksi tärkein syy hiilikuidun käyttöön on se, että tällä materiaalilla voidaan parantaa laivojen nopeutta ja polttoainetaloutta painoa vähentämällä. Esimerkiksi korvaamalla lasikuitukomposiitti (GFRP) kokonaan hiilikuituvahvistetulla komposiitilla (CFRP), laivan painoa voidaan vähentää 30 %.
Seuraava kuva esittää hiilikuidun ja sen komposiittimateriaalien käyttöä huviveneissä. Käyttämällä CFRP:tä päällirakenteessa ja kansiasennuksessa painoa voidaan edelleen vähentää ja aluksen vakautta voidaan parantaa; Hiilikuituvaihteistoakselit voivat myös vähentää painoa ja tärinää; Hiilikuidulla on myös potentiaalisia laajoja sovelluksia potkurin siivissä.

2


Perinteisesti GFRP-materiaaleja käytetään yleisesti laivanrakennusteollisuudessa. Välialustojen, kuten kankaiden ja niiden muodostusprosessien ansiosta GFRP:tä voidaan käyttää myös CFRP:lle, jolloin laivojen alkuperäiset GFRP-komponentit on helppo korvata CFRP:llä.
Useimmissa lento- ja urheilusovelluksissa lähes puolet matriisihartsista käyttää epoksihartsia. Laivanrakennusteollisuudessa useimmat CFRP-matriisihartsimateriaalit käyttävät kuitenkin tyydyttymätöntä polyesteri- tai vinyyliesterihartsia. Laajentaakseen laivanrakennusteollisuutta jotkin yritykset, kuten japanilainen Toray, ovat kehittäneet hiilikuituja, jotka voivat tarjota suuremman sidoslujuuden vinyyliesterihartseilla ja käyttävät niitä monissa laivanrakennussovelluksissa.

3


CFRP:llä ei ole vain korkea ominaislujuus ja korkea ominaismoduuli, vaan se hyödyntää myös vaimennuskykyään lisätäkseen aluksen luonnollista värähtelytaajuutta. Esimerkiksi käyttämällä CFRP:tä alueilla, joihin on asennettu moottoreita ja apulaitteita, se voi tehokkaasti vähentää moottorin ja apulaitteiden toiminnan aiheuttamaa aluksen tärinää.
Lisäksi CFRP:n johtavuus voidaan myös hyödyntää täysimääräisesti, ja käyttämällä CFRP:tä langattoman viestintähuoneen seinien kietomiseen, voidaan saavuttaa 40 dB:n tai korkeampi suojavaikutus. Tämä tarkoittaa, että CFRP:tä käyttämällä voidaan ratkaista laivojen läpi kulkevien sähkömagneettisten aaltojen aiheuttamat moottori- ja apukohinahäiriöt, jotka estävät langatonta viestintää.
Lisäksi laivanrakennusteollisuudessa käytetään laajasti sekakomposiittimateriaaleja, jotka koostuvat hiilikuidusta, lasikuidusta tai aramidikuitukankaista. Käyttämällä komposiittimateriaaleja optimaaliseen suunnitteluun voidaan saavuttaa tavoitesuorituskyky ja kattava kustannustasapaino. Esimerkiksi perinteisiä lasikuitukomposiittimateriaaleja käytettäessä komposiittimateriaaliyhdistelmien optimointi voidaan saavuttaa käyttämällä hiilikuituja vain alueilla, jotka vaativat jäykkyyttä, täyttävät suorituskykyvaatimukset ja alentavat kustannuksia.