碳纤维复合材料对海洋应用程序

主题

背景

设计方面

复合材料在小船

复合材料在大型船

碳纤维船组件

制造业方面

碳纤维复合材料的起源

为什么使用碳纤维增强塑料?

使用碳纤维增强塑料的其他好处

生产碳纤维增强塑料

总结

背景

当你在精英阶层在帆船航行的船,如激光橡皮艇,发现额外的优势竞争是很困难的。你不仅需要非常适合和敏捷,你想有设备可以满足高性能的要求。app亚博体育

设计方面

帆船激光小艇可能是最具竞争力的形式的一对一的倒下,这是任何一个小艇水手航行可以追求。今天有超过170000个橡皮艇全球航行。这帆船小艇的类规则旨在确保所有竞争对手都匹配均匀与另一个相同的设备,它是水手的技能赢得。app亚博体育甚至有一个或两个地方一个人水手可以带来技术承担他或她的优点。从你的船得到最好的你需要集中你的质量重心附近的整个结构和俯仰影响最小化。把重量从一艘船的末端或桅杆的顶端部分自然会有所帮助。和激光小艇-玻璃纤维建设的唯一范围你对这是舵和舵柄扩展。现在越来越常见的这些物品在碳纤维增强塑料(CFRP),而不是传统的铝与每艘新船出售。

复合材料在小船

那么激光水手寻找在这些地区,边给他?要回答这个你必须首先了解船的设计的特质。虽然击败迎风在微风中,任何你想提取尽可能多的权力从帆。保持浸出(或边缘)帆紧风停止扩散至关重要。船尾旅行者的新颖的设计,控制主桅帆操纵索(绳),直接支配的权力你可以航行。因为舵舵柄通过直接在这个旅行者,图1中,最好有舵柄尽可能低到甲板上。这样可以保持低的繁荣和浸出紧。任何舵柄必须非常苗条的轮廓,甲板和尽可能的低,不会转移。高强度,高刚度(杨氏模量)和低的重量(碳纤维增强塑料)使其成为天然材料的选择应用程序。

图1所示。一个竞争激光小艇。

同样,芬恩单枪匹马的小艇,最古老的赛车橡皮艇之一,移动把这个小艇更现代的材料。亚博网站下载因此也就不足为奇了看到桅杆(碳纤维增强塑料)制成的,甚至帆现在的床头板(碳纤维增强塑料)这些都是为了减少船的俯仰力矩,舵手应该遇到一波在顺风的腿,桅杆不会飞向前或音高极整个船

复合材料在大型船

在大船,复合材料一直是公认的好处在船体的建造。经典的例子,这些船只已广泛使用碳纤维包括玛丽Cha三世,打破了大西洋两岸的速度记录在1998年底。这艘船由碳和芳族聚酰胺环氧材料结构的广泛使用在船体的总厚度约200毫米。亚博网站下载皮特·戈斯也打算做一个破纪录的尝试与一个双体船(碳纤维增强塑料)制成的戈斯的挑战者。他的目标是将人带回家的杯最终年种族,开始在2000年12月31日。之前,他希望打破儒勒·凡尔纳的记录在冬天的1999/2000。

碳纤维船组件

(碳纤维增强塑料)来的年龄,所以发现了越来越多的应用,利用其特殊的属性。关键设备和配件的船正在用这些材料做的。亚博网站下载方向盘和风力传感器的最新进展。

制造业方面

因为许多海上游艇是单独设计,或者至少在只有小的生产运行,工具一直是主要的成本总成本的一部分。同样的物品,如方向盘。这些通常定制适合一个特定的空间信封在驾驶舱的船体。让每一个单独的模具不同大小的方向盘会十分昂贵。采用模块化方法有可能使方向盘几个关键组件的大小不同。标准组件包括内在和外在中心,辐条(长度但削减到所需的大小)和争端(加入了和轮辋)。唯一一项必须定制轮缘。开发的这些轮子,只有15天,1998年11月首次在阿姆斯特丹船艇展怀特洛克海洋,图2,现在全部生产。

图2。碳纤维增强方向盘和风力传感器。

仪表是合适地日益复杂的海外参赛者和巡洋舰。然而,这仍然是一个需要知道基本面,喜欢风的方向和速度。得到一个准确的阅读的速度和方向,任何传感器理想情况下应该放置的桅杆或干扰航行,这两种来源的上升气流可以影响真正的阅读。为了克服这种前瞻性风传感器安装在桅杆的头,图2。这种传感器主要是眼的舵手,直到出现问题。它在空中约15米,可以受到50克载荷时俯仰和滚猛烈的暴风雨。重60克这些(碳纤维增强塑料)武器携带叶片风速计和方向必须能够把这些高‘g’载荷。

碳纤维复合材料的起源

碳纤维复合材料在航空航天工业。他们的真正价值是承认许多年前当航空航天工程师看到重量储蓄相比,可以与传统材料如金属。亚博网站下载表1清楚地说明这个通过展示各种材料的结构效率可能用于弯曲和压缩(支柱)。亚博网站下载

表1。各种材料的效率在不同的角色。亚博网站下载

材料

杨氏模
E (GN.m2)

密度
ρ(g.cm3)

规范。刚度E /ρ

√E /ρ

210年

7.8

26.9

5.2

120年

4.5

26.7

5.2

73年

2.8

26.0

5.1

高强度碳纤维增强塑料

138年

1.6

86年

9.3

为什么使用碳纤维增强塑料?

将指出,对于大多数传统结构材料如钢,钛,铝的具体刚度(E /ρ)是常数,而碳纤维增强塑料为刚度提供更高的效率或偏转关键结构。亚博网站下载拎压缩荷载时,在一个专栏中,结构的效率是由√E /ρ和这里的好处使用碳纤维复合材料。亚博网站下载

而钢的基本刚度远远大于(碳纤维增强塑料)巨大的重量储蓄,可以通过使用材料选择提供了一个巨大的驱动力(碳纤维增强塑料)。无论哪种金属选择使用,具体的刚度(杨氏模量除以比重)的所有金属仍顽固地固定在25日至26日GN.m2。直到我们看陶瓷和高性能纤维,这种障碍是可以打破的。和一个特定的至少86 GN.m刚度2很容易看出为什么航空航天工程师想要充分利用这种所谓的神奇物质。价格已经很长一段时间的阿喀琉斯之踵(碳纤维增强塑料)。幸运的是,随着需求(碳纤维增强塑料)价格稳步下降多年来与增加应用程序在体育用品领域和更一般的工程行业。

使用碳纤维增强塑料的其他好处

当然使用(碳纤维增强塑料)的另一个好处是,可以根据应用程序结构属性。因为基本构件材料是一个单向的磁带或纤维,织物,个人厚度可以放下,面向的方向原则强调。此外,这些厚度可以下降,或交错,结构,纤维的长度是他们想要的——几乎以相同的方式作为一棵树的树枝上有更多的材料比底部的小费。

生产碳纤维增强塑料

当涉及到生产,都有技术适合一次性和中等或高容量的应用程序。部分如分蘖、方向盘和风力传感器为小型和大型船只都容易用低成本金属模具和内部压力包。在另一个极端,高容量的部分可以使用热塑性复合材料盖章。亚博网站下载通过耦合与注塑,数以百计的部分每小时很容易实现。

总结

严格的性能要求、材料的组合特定的属性和高竞争力的制造技术适合低和大量将确保先进复合材料的发展。亚博网站下载

主要作者:迈克尔·w·博士指挥官

资料来源:世界卷亚博网站下载材料。7。1999年7月7页。403 - 05。

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