נכסים של פלסטיקים עמידים בסיבים בהנדסת הנחתים

נכסים של פלסטיקים בסיבים-Reinforced בבקשות להנדסה ימית

פלסטיקים עמידים בסיבים (FRPs) הפכו אבן הפינה של הנדסה ימית מודרנית, מונעים על ידי שילוב יוצא דופן של כוח, משקל אור והתנגדות לסביבה המים הקשה של הים המורכבים - מרכיבים אלה - המציגים סיבים בעלי ביצועים גבוהים המוטבעים במטריקס פולימר - מול חופש עיצוב וארוכותל, לעתים קרובות לא יכול להתאים הנאה קטנה ללחולי טורבינות רוח מסיבית ומהנדסי ימי, כמו גם למגבלות חיוניות של כלי רכב, כמו גם לתפקוד ימיים, כמו גם לתפקודים, כמו גם לתפקודים, כמו גם אתגרי חשמל ימיים, כמו גם לסוללות, כמו גם את החומרים העייפות, כמו גם לתפקודים, כמו גם אתגרי חשמל, כמו גם אתגרי חשמל, כמו גם אתגרי חשמל מעגליים, כמו גם, כמו גם אתגרים חיוניים, כמו גם אתגרי חשמלאיים, כמו גם אתגרי חשמלאיים, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו גם אתגרים חיוניים, כמו גם, כמו גם אתגרים חיוניים, כמו גם אתגרים חיוניים, כמו גם, כמו גם, כמו גם תכונות עיצוביים, כמו גם, כמו גם, כמו גם תכונות עיצוביים, כמו גם אתגרי חשמלאי זמן רב יותר ויותר זמן רב יותר

מה הם פלסטיקים מונעים?

מורכב FRP מורכב משני מרכיבים עיקריים: סיבים ממושכות וחומר ממטריקס.הסיבים לשאת את הרוב של העומס המכאני, בעוד הממטריקס נקשר את הסיבים יחד, מעביר מתח ביניהם, ומגן עליהם מפני התקפה חומרית סביבתית.ביישומים ימיים, סיבים נפוצים של עלייה כולל זכוכית (E-glass, S-Gacks), פחמן (מודלים סטנדרטיים,ulus, ו-pericericericericericericericericeric) כמו ctiss, או ctisicericials (Ricericericericial) הוא לעתים קרובות, atrics), אם כי הוא שימוש ב-Ricericericericericericials (Ricial) או ctice)

יתרונות מרכזיים של FRP בסביבה של הנחתים

התנגדות קורוזיה וארוכות

אולי הסיבה משכנעת ביותר לבחור FRPs בהנדסה ימית היא חסינותם הטבועה קורוזית אלקטרוכימית ואלקטרוכימית של קורוזיה.בניגוד פלדה, הדורשת ציפויים הגנה יקרים וקשתות מקודשות, או אלומיניום, אשר יכול לסבול מבורכת וחיפויי החרסה במים הימיים, FRPs לא חלודה.

כוח גבוה ל-Weight Ratio

FRPs לספק כוח ונוקשות דומים למתכות רבות בשבריר של המשקל. A טיפוסית שריפת פוליסטר מחוספס זכוכית מציעה כוח מסוים (הגרת / בדידות) גבוה משמעותית מאשר פלדה מבנית.ביישומים ביצועים גבוהים כמו יאכטות מירוצים או לוחמים ימיים, סיבים פחמן מסובכים משקל על ידי 50% או יותר בהשוואה לאלומיניום, המוביל למהירויות מהירות יותר, תשלום גבוה יותר, ויעילות דלק גדולה יותר זה גם כן.

עיצוב גמישות ומורכבות Geometries

מכיוון ש-FRPs נוצרים על ידי הגדלת סיבים ושרף בתבניות, הם יכולים להיות מעוצבים כמעט לכל גיאומטריה - לוחות מקולקלים, ירידים מורכבים, ממריצים ומקטעים מרוקנים - ללא המבוך היקר או השקוע הנדרש למתכות.זה מאפשר למהנדסים ימיים לייעל צורות הידרודינמיקה, להפחית את התוספת, ולאחד חלקים.

בידוד חשמלי ו-Thermal Insulation

בניגוד למבנים מתכתיים, FRPs הם ללא מוליכים חשמליים ויש להם מוליכות תרמית נמוכה.זה יתרון עבור מחסניות חשמל ימיות, ⁇ מכ"ם, ומערכות כיפוף נושאים נוזל חם או קר. על פלטפורמות offshore, FRP grating ו Handrails להפחית את הסיכון של הלם חשמלי ולמנוע העברה חום מחבילות מכוסות השמש.

התנגדות שומנית

Composites בדרך כלל להציג ביצועים מצוינים עייפות בהשוואה מתכות. in Cycload - כגון גל מושרה גל hull bending או רוט רוט רוט - FRPs יכול לקיים מיליוני מחזורים ללא אובדן קשיחות משמעותי, בתנאי הלחץ נשאר בתוך גבולות עיצוב. סיבי פחמן מרוכבים, במיוחד, אלומיניום מופרע ופלדה בתרחישים עתירי מחזור גבוה.

אתגרים מכניים וסביבתיים

התנגדות ואומץ

בעוד FRPs חזקים במתח, הם יכולים להיות פגיעים לנזק - במיוחד השפעות בעלות נמוכה של עריכות, פסולת, או כלי נפילה.הטבע המתפתל של רבים של ריצינים תרמוסט פירושו כי מכה קשה עלולה לגרום לסדקים ממטריקס, דלמנטום, או סיבורת סיבים שאינם גלויים על פני השטח.זה "נזק גלוי לעין" (B) יכול להפחית באופן חמור את ההשפעה של ג'ל, או לחץ פתאומי, אם הוא מסוגל להפחתה משמעותית, אם הוא מסוגל לשלב את ההשפעה של תפקוד לקוי של תפקוד לקוי של דחיסה, או דחיסה, או דחיסה, אם הוא חזק יותר ויותר, אם הוא מסוגל לדחיסה, או דחיסה, אם הוא מסוגל יותר ויותר, או לדחיסה, או לחץ חזק יותר ויותר, או למתחת לחץ דם קשה יותר ויותר, אם הוא יכול להיות מסוגל להפחתה משמעותית, אם הוא מסוגל להפחתה משמעותית, אם הוא מסוגל לדחיסה, אם הוא מסוגל למתחת לחץ דם קשה יותר ויותר, אם הוא יכול להיות מסוגל לדחיסה, אם הוא יכול להיות מסוגל להפחתה משמעותית, אם הוא יכול להיות מסוגל למתחת לחץ חזק יותר ויותר, אם הוא יכול להיות מסוגל להפחתה משמעותית יותר ויותר, אם הוא יכול להיות מסוגל ל

UV Degradation

חשיפה ממושכת לקרינת אולטרה סגולה סולרית (UV) מדגמת את הממטריקס פולימרני, גרימת משטח chalking, microcracking, והפסד של מבריק, בעוד שזה לא מיד פשרה מבנית, זה יכול לאפשר לחות ingress ולהגדיל את הנזק עמוק יותר.מבני FRP של Marine חייב להיות מוגן עם מעילים עמידים UV, מערכות צבע, או נוסחאות UVstabilized resins הם חלק ביקורת רגילה.

ווטרסטורציה ו- Osmosis

אימרון במים הים בהכרח מוביל לקליטת לחות לתוך ממטריקס פולימר, אשר יכול מפלסטיק את השרף, להפחית את טמפרטורת המעבר זכוכית, וליצור לחצים פנימיים. in aly cured or low-איכות laminates, כימיקלים solle מים יכולים להישמר וליצור blisters osmotic - מבולטים כי להרים את הג'ל הרחק מן ה-aminate. בעיה זו, המכונה smosis, בעיקר עבור mperic, אבל הוא mperic נשאר straimpgic s.

אש, עשן וסובלנות

מרקים פולימרים אורגניים הם בלתי אפשריים.באש, FRPs יכול להצית, לשחרר עשן צפוף, לייצר מטושטשות רעילות. עבור כלי נוסעים, אוניות ימיות, ומודולים לינה offshore, תקנות אש דורשות שימוש בשבחי אש, ציפויים אינפיניים הכרחיים, או שכבות הגנה פסיבית.

אפשרויות והצטרפות

תיקון מבנים פגומים FRP מורכב יותר מאשר פלדה. Composite תיקונים דורשים הכנה משטח זהה, התאמה של סיבים אוריינטציה וכימיה resin, ותנאים מבוקרים ריפוי. בסביבות שדה, זה יכול להיות מאתגר. בדומה, להצטרף רכיבי FRP אחד לשני או למבנים מתכת דורש תשומת לב מיוחדת לטעון העברה, בידוד גליוני עם מתכות, ולחות נגד לחות מלוטש חייב להיות מתוכנן עם גדול כדי לנקות את המחוכים, למנוע קידודים ולהפחית.

חומרי Core ו-Sefi Types

גלי זכוכית

E-glass (חשמלית זכוכית) הוא חיזוק הנפוץ ביותר ב FRPs ימיים בשל העלות הנמוכה שלה ונכסים מכניים נאותים.S-glass יש כוח גבוה יותר ומודולולוס, המשמש בתשואות מירוץ גבוהות ויישומים צבאיים. סיבי זכוכית רגישים לחות ויכולים לסבול ממתח קורוזיון בסביבות חומציות, אבל לשימוש כללי הם גם מצוינים בממריצים, מה שהופך אותם אידיאליים עבור מבנים אידיאליים.

פחמן סיבים

סיבים פחמן מרוכבים מציעים את הנוקשות הספציפית הגבוהה ביותר ואת הכוח הרב-קרקעי של כל חיזוק מעשי.הם נמצאים יותר ויותר ביאכטות ביצועים גבוהים, מאטס, מדחפים, נושאות מטוסים, וערים עמוקים-ים-ים של הים.עם זאת, פחמן הוא התנהגות חשמלית, יצירת סיכון קורוזי גליוני כאשר במגע עם מתכות.

המונחים:

ארמייד (למשל, Kevlar 49) מספק קשיחות רבה והתנגדות השפעה, מה שהופך אותו שימושי באזורים נוטה להתנגשות או טעינה פיצוץ.זה גם יש מקדם שלילי של התרחבות תרמית לאורך כיוון הסיבים, אשר ניתן לנצל אותם בתרכובות היברידיות. Aramid הוא יותר רגיש לשפל UV ולחות מאשר פחמן, וקשה לחתוך או בגלל האופי של פיברוס הוא לעתים קרובות משולב עם זכוכית היברידית.

מערכות מטריקס פולימר

Polyester Resins

Orthophthalic פוליסטר הוא שרף זול סטנדרטי עבור חלקים ימיים לא קריטיים, אבל זה נוטה ספיגה מים ויש לו התנגדות קורוזיה מוגבלת. Isophthalic פוליסטר מועדף עבור מבולדים ו מציעה התנגדות הידרוליטית טובה יותר. פוליסי. פוליסי.די רסס לרפא עם כווץ פולט styrene, הדורש ventilation הם מספיקים עבור סירות משניות.

ויניל אסטר Resins

ויניל אסטר מגשר על הפער בין פוליסטר ו- epoxy, המציע עמידות כימית ולחות גבוהה.זה נפוץ עבור hulls ביצועים גבוהים, פיוט, ו-corrosion-resistant ציוד. Vinyl ester laminates ניסיון פחות מכווץ ופחות smotic blisters.זה מרפא מהר יותר מאשר epoxy והוא נבחר לעתים קרובות עבור מבנים גדולים על ידי תהליכים מייצור על ידי היתוך.

תגית: Eoxy Resins

אפיקסים מספקים את התכונות המכניות הגבוהות ביותר, את הדבקות ואת ההתנגדות למים וכימיקלים.הם חובה עבור רוב רכיבי סיבים פחמן והם בשימוש נרחב יישומים ימיים ימיים ימיים ימיים ימיים ימיים.Eoxies הם יקרים יותר, דורשים יחסי תערובת מדויקים, ולעתים קרובות זקוקים לתרופה טמפרטורה גבוהה כדי להשיג תכונות מקסימליות.הם גם יש פליטות סטיילניות נמוכות יותר, אשר הטבות בטיחות העובד.

תהליכי ייצור עבור Marine FRPs

יד ליה-Up ו-Spray-Up

השיטה הוותיקה והיעילה ביותר כרוכה בזרימת סיבים או ארגז עם resin על ידי שימוש רולרים.זה עבודה אינטנסיבית ומייצרת עוביים ותוכן סיבים לא עקביים, אבל זה מתאים לחלקים חד פעמיים ותיקונים. Sprayup משתמש בסיבים קצוצים ורסס ריסוס אקדח, המציע שיעורי מחיקה גבוהים יותר אבל תכונות מכניות נמוכות יותר.

Vacuum-Assisted Resin Transfer מוליד (VARTM)

VARTM הוא התהליך הדומיננטי עבור מבנים ימיים גדולים כמו hulls, סיפון, ו להבים טורבינות רוח. סיבים יבשים preforms ממוקמים עובש, מכוסה על ידי שקית ואקום, ו resin הוא נמשך מתחת לוואקום. זה מניב נפח סיבים גבוה, תוכן רִיק נמוך, וכדאיות מעולה. VART גם מפחית חשיפה עובדתית לתרכובות אורגניות רבות עכשיו בונה 1% זה, שבריריות.

הכנה מוקדמת ו- Autoclave Curing

עבור רכיבים תובעניים הדורשים סובלנות הדוקה וביצועים מכניים מקסימליים - כגון כיפת יאכטות מירוצים או radomes צבאי - pre-expregated סיבים סניפי (pre-pre-pre-pregs) ממוקמים ונרפאים בלחמת אוטומנטל תחת לחץ וחום.Pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pre-pregs מציעים תוכן רזין מדויק ונפיחות נמוכה מאוד. Autoclave size Limitve size Limitve size Limitve size Dimensions, מהמדמים, מהשיטקטיים זה עבור כל כך עבור פריטים קדחתניים עבור פריטים אימפולסיביים עבור פריטים קטנים מאוד.

דרישות עבור Marine FRP Structures

בניין סנדוויץ'

מבנים ימיים רבים משתמשים הליבה הקלה -balsa, קצף PVC סגור, או דבש - בין שני עור דק. סידור כרייך זה משפר באופן דרמטי את הנוקשות ואת הכוח הגמישות עם עלייה מינימלי במשקל. Cores גם סופג אנרגיה השפעה ולספק בידוד תרמי.עם זאת, קשר ליבה-ל-לעין הוא קריטי; debonding יכול להוביל לזרימת עור.

עיצוב משותף וחיבור

הצטרפות רכיבי FRP דורשת שיקול זהיר של מסלולי עומס וריכוזים.פרקים מוכונדסים צריך להיות אורך חפיפה ארוך ומצילים הדרגתיים להפחית את הלחץ קליפה.עבור מפרקים מכווצים, להשתמש במפרקים גדולים, להימנע ממרחקים פחות מ 3-4 פעמים חור, וכולל שכבת סיבים עשירה על פני השטח כדי למנוע ריסוק.

איכות הסביבה

יש לבחון את חוקי הנחתים לסטנדרטים רלוונטיים (למשל, ISO 12215 עבור כלי מלאכה קטנים, DNV GL כללים עבור אוניות, או דרישות ABS) בדיקות מפתח כוללות מים קידוד בטמפרטורות גבוהות, חשיפה UV, בדיקות השפעה ותגובה אש (שימוש בלהבה, צפיפות עשן) עיצובים נלקחים לעתים קרובות מבדיקות קופונים בתנאים רוויים כדי להסביר השפעות לחות ארוכות טווח.

יישומים בהנדסת הנחתים

בנייה

FRP hulls לשלוט בשוק הקטן עד בינוני - סירות דיג, סירות דיג, סירות סיור, ויאכטות. ספינות גדולות יותר (מעל 50 מטר) היו באופן מסורתי פלדה, אבל סיבי פחמן עושים דרכים לתוך מגה-חושים ו corvette ימיים. , 000 של חיל הים האמריקאי גבוה יותר M80 Stiletto ואת ה-Sirgin המעמד השוודי להשתמש בסיבים נרחבים, להפגין מהירות מופחתת של פחמן, כולל חתומות מגנטיות יותר.

Offshore Platform Components

על פלטפורמות נפט וגז, FRPs משמשים עבור grating, Handrails, מגשים כבל, שבילים, קלדינג, ו piping. רכיבים אלה מתנגדים מלח מים מתזז, שפכות כימי, ולא דורש שום ציור. Glass-reinforced vinyl ester הוא החומר של בחירה עבור גילוח אש, עמידה בתקנות אש offshore. Compositeping עבור אש עיקרי מים קירור הוא גם הוא גדל עם אג"ח.

מבנים תת-קרקעיים וקווי פייפר

FRPs מועסקים צינורות צריכת מים ים, מפולת מלוטשות, וראשי מנהרות בשל התנגדות קורוזיה שלהם. פחמן סיבים-reinforced פולימר (CFRP) משמש לתיקון ולחזק את העולים בחו"ל, צינורות, חברים מבניים ללא עבודה חמה. מסילות אוויר תת-קרקעיות עשויים מזכוכית או סיבי פחמן וממזגות עם מומנטום מהיר יכול לשחזר כוח לערעורפלת.

בניינים וגזרות

על אוניות שייט ופריחות, מערכות העל של FRP להפחית את המשקל העליון, שיפור יציבות ונוחות נוסעים. פיסות, רהיטים ודלתות ליהנות מתבניות עובש של FRP ודירוגי אש.תעשיית השייט יותר ויותר מדגימה לוחות מורכבים לאזורים רגישים במשקל, כגון סיפון עליון ומבנים במרפסת.

מחזור חיים וקיימות

FRPs מציעים חיי שירות ארוכים עם תחזוקה נמוכה, לתרום עלויות מחזור חיים נמוכות יותר.עם זאת, מקצה החיים נותר אתגר.המורכבים של המפרקוט אינם ניתנים למחזור באותה הדרך כמו thermoplastics. .מחזור מכני (התחילה לתוך מילוי) או אי-החידוד עם התאוששות אנרגיה הם אפשרויות נוכחיות, אבל המחקר מתקדם לקראת מחזור כימי (מסוגים) של סיבים חשמליים, כמו גם החלמה מעגלית) ומחזור חומרים כימיים, כמו גם החלמה, כגון, כגון מחזורית, קריסת חומרים מגנטיים, קריסת, כמו גם, קריסת חומרים כימיים, קריסת חומרים, קריסת, כמו גם, קריסת חומרים כימיים, כמו גם, קריסת חומרים, קריסת חומרים, כמו גם, קריסת חומרים, קריסת חומרים, או התחממות כדוריות, או התחדשות, כמו התחדשות, קריסתמיים, כמו גם, קריסת חומרים כימיים, קריפטוגרפיה חיצונית (מחדשניים (מחדשניים) או , כמו גם, קריסת חומרים כימיים, קריסת חומרים כימיים, כמו גם, כמו גם, קריסתיקים) או החלמה, קריסתמיים) ושיקום, כמו גם, כמו גם התחדשות חיצונית, קריסת חומרים כימיים, 000

מגמות עתידיות

התפתחויות מתמשך כוללות תהליכים מהירים של אופטימיזציה של תהליכים מתאימים לייצור של אופנות, תרכובות היברידיות עם סוגים רבים של סיבים אופטימיזציה עבור עלות וביצועים, ומורכבים חכמים עם חיישנים מוטבעים עבור ניטור בריאות מבנית. ייצור אדרטיבי (3D הדפסה) של סיבים רצופים מתפתח עבור חלקים ימיים וכליים קטנים. Electric ו- מימן מופעלים ידרוש מבנים קלים כדי להוריד משקל, להגביר את FRP פעיל יותר.

לקבלת הדרכה טכנית מפורטת יותר על בחירת FRP, עיצוב ובדיקה בסביבות ימיות, להתייעץ עם ה-FLT:0Compositesworld ReviewveFLT:1, theFLT:2ABS Guide for Building and Classing Marine Composite VesselsFLT 3: ו-FLT:4TWI ידע על חומרים FRPFLTF:5 אלה מציעים למהנדסים לכל רמות נתונים סמכותיות.