Materials compostos de fibra de carboni omnipresents: en el camp de l'enginyeria marina

Feb 06, 2024

Deixa un missatge

L'aplicació de la fibra de carboni està avançant en els camps de petites embarcacions, iots, grans vaixells i altres vaixells. La fibra de carboni és un material ideal per utilitzar-lo en el camp de la construcció naval, ja que pot reduir la vibració del vaixell i mantenir un bon entorn de comunicació sense fil entre vaixells.
 

1

A més, el motiu més important per utilitzar fibra de carboni és que aquest material pot millorar la velocitat i l'economia de combustible dels vaixells reduint el pes. Per exemple, substituint completament el compost de fibra de vidre (GFRP) per un compost reforçat amb fibra de carboni (CFRP), el pes del vaixell es pot reduir en un 30%.
La figura següent mostra l'aplicació de la fibra de carboni i els seus materials compostos en iots. Mitjançant l'ús de CFRP a la instal·lació de la superestructura i la coberta, es pot reduir encara més el pes i es pot millorar l'estabilitat del vaixell; Els eixos de transmissió de fibra de carboni també poden reduir el pes i la vibració; La fibra de carboni també té potencials aplicacions àmplies en les pales de l'hèlix.

2


Tradicionalment, els materials GFRP s'utilitzen habitualment a la indústria de la construcció naval. A causa de l'ús de substrats intermedis com ara teixits i els seus processos de conformació, el GFRP també es pot aplicar al CFRP, cosa que facilita la substitució dels components GFRP originals dels vaixells per CFRP.
En la majoria d'aeronaus i aplicacions esportives, gairebé la meitat de la resina de la matriu utilitza resina epoxi. Tanmateix, a la indústria de la construcció naval, la majoria dels materials de resina de matriu CFRP utilitzen resina de polièster insaturat o vinil èster. Per tal d'expandir la indústria de la construcció naval, algunes empreses com la japonesa Toray han desenvolupat fibres de carboni que poden proporcionar una major força d'unió amb resines d'èster vinílic i utilitzar-les en una àmplia gamma d'aplicacions de construcció naval.

3


CFRP no només té una alta resistència específica i un alt mòdul específic, sinó que també utilitza el seu rendiment d'amortiment per augmentar la freqüència de vibració natural del vaixell. Per exemple, utilitzant CFRP a les zones on s'instal·len motors i equips auxiliars, es pot reduir eficaçment la vibració del vaixell causada pel funcionament del motor i dels equips auxiliars.
A més, la conductivitat de CFRP també es pot utilitzar completament i, utilitzant CFRP per embolicar les parets de la sala de comunicacions sense fil, es pot aconseguir un efecte de blindatge de 40 dB o més. Això vol dir que mitjançant l'ús de CFRP es poden resoldre problemes com la interferència del motor i el soroll auxiliar causada per les ones electromagnètiques que travessen vaixells que dificulten la comunicació sense fils.
A més, la indústria de la construcció naval utilitza àmpliament materials compostos mixts compostos per fibra de carboni, fibra de vidre o teixits de fibra d'aramida. Mitjançant l'ús de materials compostos per a un disseny òptim, es pot aconseguir un rendiment objectiu i un equilibri integral de costos. Per exemple, quan s'utilitzen materials compostos de fibra de vidre tradicionals, es poden optimitzar les combinacions de materials compostos utilitzant només fibres de carboni en àrees que requereixen rigidesa, complint els requisits de rendiment alhora que es redueixen els costos.