Anvendelse af marine kompositmaterialer (kulfiber/fiberglas/aramid)
På nuværende tidspunkt er kulfiberkompositmaterialer blevet meget brugt i rumfart, sport og fritid, bilindustrien, miljøenergi, civilingeniør og andre områder, og dets anvendelsesområde er næsten overalt. Blandt dem, i små både, yachter, store skibe og andre skibsfelter, skrider anvendelse af kulfiber frem. Kulfiber er et ideelt materiale til marine applikationer, da det kan reducere skrogvibrationer, opretholde et godt trådløst kommunikationsmiljø mellem skibe osv.
Derudover er den vigtigste grund til at bruge kulfiber, at materialet kan forbedre hastigheden og brændstoføkonomien på skibe ved at reducere vægten. For eksempel ved at erstatte glasfiberkompositter (GFRP) med kulfiberforstærkede kompositter (CFRP), kan vægten af skroget reduceres.
Anvendelsen af kulfiber og dets kompositmaterialer i yachter, gennem brug af CFRP i overbygningen og dæksudstyret, kan yderligere reducere vægten og forbedre skibets stabilitet; kulfiber drivaksler kan også reducere vægten og reducere vibrationer; kulfiber i propelblade Der er også potentielle vidtspændende anvendelser.
Så tidligt som i 1940erne brugte den amerikanske flåde kompositmaterialer til at bygge små skibe, hvilket åbnede et nyt kapitel i skibskonstruktion. I midten-1950 blev det fastsat, at skibe under 16 m skal være lavet af kompositmaterialer. Med udviklingen af materialevidenskab, forbedring af byggemetoder og ansøgningsskemaer brugte USA i 1994 kompositmaterialer til at bygge en 68.3-meter lang "Avenger"-klasse minestryger. Dybdyk-udforskningsbåden bygget i 1996 er lavet af grafitfiberforstærkede kompositmaterialer til dens skal, og bådens dykkedybde kan nå 6096m. "Stiletto"-kodenavnet M80 fremstillet i 2006 er den seneste højhastigheds-stealth-test-speedbåd og det største skrog dannet af kulfiber på én gang. Med en længde på 24,4m og en bredde på 12,2m er dybgangen kun 0,9m og deplacementet er 67t, hvilket gør det muligt for speedbåden nemt at opnå en højere hastighed. Den amerikanske atomubåd i Los Angeles-klassen bruger også en ny type kompositmateriale til at lave en sonarkuppel, som er 7,6 m lang, 8,1 m i maksimal diameter og har fremragende ydeevne. Den amerikanske flåde udvikler også militærudstyrede skibe til traditionelle luftpudefartøjer. Konventionelle luftpudefartøjer bruger stive aluminiumsskaller, der ligner fly, som basismateriale, mens American All Terrain Amphibious Hovercraft Company (ATLAS Hovercraft) har udviklet et helt sammensat luftpudefartøj kaldet AH-100-P, som er designet til at rumme 150 besætningsmedlemmer.
Som et stort land inden for fremstilling af kompositskibe i Asien begyndte Japan at bygge FRP-skibe allerede i 1953. I 1970'erne begyndte japanske fiskerbåde i vid udstrækning at bruge FRP. Siden da har Japan fremstillet titusindvis af FRP-fiskerbåde hvert år. mere og mere perfekt. I dag rangerer Japans FRP-produktion blandt de bedste i verden, og FRP-forbruget af marine motoriserede fiskerbåde tegner sig alene for 76,3 procent. På samme tid, i udviklingen og produktionen af højtydende kompositmaterialer såsom kulfiber, indtager Japan også en vigtig position i verden. Dets højtydende skibe, racerbåde og luksusyachter bruger nu i vid udstrækning højtydende kulfiberkompositmaterialer.
Kulfiber har to typer høj styrke og høj modul. Det har egenskaberne høj stivhed, høj flydespænding og høj bøjningsstyrke. Det bruges generelt til fremstilling af højtydende og højhastighedsskibe. Japansk kulfiber sælges over hele verden og bruges hovedsageligt til fremstilling af hurtiggående speedbåde, højtydende racerbåde, luksusyachter og andre både.
Aramidfiber har egenskaberne høj specifik styrke, høj sejhed, slagfasthed og skudsikker, og bruges til bådkomponenter med høje krav til trækstyrke, aktiv belastning og skudsikker. På grund af den lave trykbøjningsstyrke er den ikke egnet til fremstilling af højtryks- og højbøjningsskrog og er kun egnet til skibe med strenge vægtgrænser.
Når man overvejer omkostningerne ved fremstilling af både, under forudsætning af at opfylde designkravene, er der opstået en designmetode, der anvender hybridfiberkompositmaterialer. Den blandede anvendelse af en række fiberforstærkede materialer overvinder nogle af manglerne ved et enkelt fiberkompositmateriale, forbedrer de fysiske og mekaniske egenskaber og forbedrer yderligere designbarheden af materialet. De todimensionelle og tredimensionelle stoffer dannet af forstærkende materialer kan fremstilles i overensstemmelse med designbehovene for at imødekomme styrken, intra-lag og inter-lag ydeevne af skibe og yderligere opfylde kravene til let vægt og høj styrke for skibe
På grund af den lette vægt af kompositmaterialer planlægger den amerikanske flåde at bruge glasforstærkede phenoliske kompositmaterialer i kraftrummet, herunder cylindre, topstykker, oliepander, knastdæksler, støtteruller, hastighedskontrol kædehjul og vandpumper, olie pumper og remskiver til marinedieselmotorer. Vente.
Nogle mekaniske elementer på overfladeskibe kan også være lavet af kompositmaterialer, og i tendensen til at reducere vægten af skroget er vægtreduktionen af kraftoverførselskomponenterne i fremdriftssystemet også på dagsordenen. Typisk på højhastighedsbåde, hvor 2 eller 4 højhastighedsdieselmotorer driver vandstrålen gennem en reduktionsgearkasse, forkortes afstanden mellem dieselmotoren og gearkassen eller mellem gearkassen og vandstrålen. Især i katamaranens smalle rum kræves det, at 4 dieselmotorer er arrangeret forskudt, og den kraft, der genereres af den forreste dieselmotor, skal overføres gennem den bagerste dieselmotor. Derfor kræver dette en transmission med den letteste vægt og de færreste komponenter. Brugen af drivakslen lavet af kulfiberrørmateriale kan nemt opnå formålet med at reducere vægten af transmissionskomponenterne.
De vigtigste fordele ved CFRP-drivaksler omfatter: reducere vægten af drivakslen betydeligt; høj kritisk hastighed, behøver normalt ikke at arrangere lejer på lange aksler, reducere antallet af lejer, reducere omkostningerne, reducere akslingen, reducere dele, spare omkostningerne til lejestøtter og reducere vægten; korrosionsbestandighed, lavt magnetisk signal, elektrisk signal, anti-slid, kan reducere støjen i struktur og luft med 520dB. (Kilde: Easy Composites / Composites Xintiandi)
