زره سبک‌وزن که امواج را می‌شکند: چگونه بافته‌های چندمحوری فیبر کربنی در حال بازتعریف Follow the Shipbuilding Industry هستند؟

یک قایق بادی با بدنه‌ای به وزن تنها ۲۸ کیلوگرم می‌تواند با استفاده از باد از روی امواج عبور کند و همچنان ثابت‌تر از صخره‌ای باقی بماند. آیا تاکنون درباره اینکه چرا فیبر کربن از صنایع هوافضا به ساخت کشتی‌ها پرش کرده و به‌سرعت به ویژگی استانداردی در کشتی‌های لوکس تبدیل شده است، فکر کرده‌اید؟

پاسخ احتمالاً در این رقم نهفته است: کاهش وزن بیش از ۲۰ درصد نسبت به سازه‌های سنتی آلومینیومی. وقتی یک فریبِ مسافربری ۳۴ متری توانایی کاهش یک‌پنجم وزن خود را داشته باشد، نتیجه‌ای که حاصل می‌شود نه‌تنها افزایش سرعت، بلکه کاهش چشمگیر مصرف انرژی و افزایش قابل توجه برد کشتی است. این همان جذابیت پارچه‌های چندمحوری فیبر کربن در صنعت دریانوردی است.

استفاده جامع در صنعت دریانوردی: «نقشه راه‌نمایی» برای پارچه‌های چندمحوری کربنی

با توجه به عملکرد برتر خود، پارچه‌های چندمحوری فیبر کربنی به‌طور گسترده‌ای در سازه‌های اصلی، اجزای کلیدی و تأسیسات پشتیبانی‌کننده صنعت کشتی‌سازی به‌کار گرفته شده‌اند و تمامی انواع کشتی‌ها از جمله یخت‌ها، فروند‌های مسافربری، کشتی‌های تجاری و کشتی‌های تخصصی را پوشش می‌دهند.

کف و سوپرستراکچر: سبک‌وزن و بادوام، طراحی‌شده برای تأمین نیازهای کلی کشتی

کف سازهٔ اصلی تحمل‌کنندهٔ بار در یک کشتی است و گسترده‌ترین کاربرد پارچه‌های چندمحوری فیبر کربنی را دارد. کاربرد از پارچه‌های چندمحوری فیبر کربنی.

(۱) یخت‌های لوکس / یخت‌های بادی: یخت‌های اروپایی پرطرفدار (مانند یخت نروژی «Vision Of The Fjords») از پارچه‌های چندمحوری فیبر کربنی قماش های فیبر کربن برای ساخت کف‌های ۴۱ متری فیبر کربنی استفاده می‌کنند که به‌صورت یکپارچه از طریق روش تزریق خلأ ساخته می‌شوند. این امر وزن را بیش از ۴۰ درصد کاهش داده، سرعت را افزایش داده، مصرف سوخت را کاهش داده و مقاومت در برابر باد و امواج را به‌طور قابل‌توجهی ارتقا می‌بخشد.

(۲) فروند‌های مسافربری سریع: منطقه خلیج بزرگ گوانگ‌دونگ-هنگ کنگ-ماکائو: کشتی‌های «پرل جدید ۳» (با ظرفیت ۵۰۰ سرنشین) و «پرل جدید ۳۹» (با ظرفیت ۴۰۰ سرنشین) به‌طور کامل از مواد ترکیبی فیبر کربنی چندمحوری درجه T700 تولیدشده داخلی ساخته شده‌اند. در مقایسه با کشتی‌های آلومینیومی، وزن این کشتی‌ها بیش از ۲۰٪ کاهش یافته و برد آن‌ها در حالت پیشرانش کاملاً الکتریکی ۴۰٪ افزایش می‌یابد. این کشتی‌ها قادر به حرکت ایمن در شرایط بادی تا مقیاس بوفورت ۸ هستند و به‌صورت بدون انتشار هرگونه آلاینده عمل می‌کنند.

(۳) قایق‌های پاترول سرعت بالا / کشتی‌های نظامی: مدل خاصی از قایق‌های پاترول سرعت بالا از فیبر کربنی چندمحوری به‌جای صفحات فولادی استفاده می‌کند که منجر به کاهش ۳۲٪ در وزن کلی، افزایش ۱۸٪ در سرعت و بهبود ۲۱٪ در مصرف سوخت می‌شود. همزمان، نیاز به نگهداری در برابر خوردگی کاهش یافته و هزینه کلی چرخه عمر این کشتی ۴۰٪ کاهش می‌یابد.

سطح عرشه، دیواره‌های عرضی و اجزای سازه‌ای: مقاومت در برابر خستگی، کاهش نیاز به نگهداری

دک‌ها و دیواره‌های عرضی به‌طور مداوم در معرض رفت‌وآمد پیاده، بارگیری بار و ضربه امواج قرار دارند که این امر باعث ایجاد ترک‌خوردگی و خوردگی در آن‌ها می‌شود. دک‌ها و دیواره‌های عرضی ساخته‌شده از پارچه فیبر کربن چندمحوری، سختی بالا، مقاومت عالی در برابر خستگی و مقاومت در برابر خوردگی ارائه می‌دهند؛ این قطعات پس از ۱۰ سال هیچ نشانه‌ای از خوردگی نشان نمی‌دهند و هزینه‌های نگهداری آن‌ها ۶۰٪ کمتر از قطعات فولادی است.

اجزای حیاتی تخصصی: طراحی سبک‌وزن، عملکرد بهبودیافته

(۱) پوشش آب‌بند پروانه‌ی جلویی: محصولی منحصربه‌فرد در سطح جهانی که توسط شرکت شانگهای هوژو توسعه یافته است و از ساختار ساندویچی فیبر کربن چندمحوری + هانی‌کامب تشکیل شده است که وزن مخصوص آن تنها ۱ است (قابلیت شنا در آب را دارد). وزن این محصول تنها یک‌پنجم وزن محصولات مشابه خارجی است، محصولات اما استانداردهای مقاومت لازم برای عمق ۱۵ تا ۲۵ متری زیر سطح آب را برآورده می‌کند. این محصول توسط شرکت حمل‌ونقل دریایی مدیترانه (MSC) پذیرفته شده و روی ۲۴ کشتی کانتینری نصب گردیده است که این امر هزینه‌های نگهداری در دوره‌ی تعمیرات خشک‌دوک را به‌طور چشمگیری کاهش داده است.

(۲) هیدروفویل‌های فیبر کربنی: کاتاماران VS-9 دارای هیدروفویل‌های کربنی با بافت سه‌بعدی است که دامنه بال‌های آن ۳٫۲ متر و وزن آن تنها ۱۸ کیلوگرم است (در مقایسه با ۵۵ کیلوگرم برای هیدروفویل‌های سنتی آلومینیومی). این طراحی زمان پاسخ‌دهی را به محدوده ۰٫۱ ثانیه بهبود بخشیده و عمر خستگی آن را تا ۸ تا ۱۰ سال افزایش می‌دهد.

(۳) بادبان چرخان: یکی از اجزای اصلی سیستم‌های پیشرانش کمکی بادی برای کشتی‌های اقیانوس‌پیما، که با فرآیند پیچش چندمحوری الیاف کربنی و قالب‌گیری فشاری تولید می‌شود. این فناوری به معایب بادبان‌های چرخان سنتی—یعنی وزن زیاد، مستعد بودن به خوردگی و عملکرد آیرودینامیکی ضعیف—پاسخ می‌دهد و می‌تواند مصرف سوخت کشتی را بیش از ۳۰ درصد کاهش دهد و بدین ترتیب به کاهش انتشار کربن در حمل‌ونقل دریایی کمک نماید.

داخلی و ویژگی‌ها: طراحی سبک‌وزن، انعطاف‌پذیر و کارآمد

پارچه‌های فیبر کربنی چندمحوره در داخل کشتی‌ها، مبلمان و نگهدارنده‌های تجهیزات استفاده می‌شوند. این مواد سبک‌وزن بوده، پردازش آن‌ها آسان است و انعطاف‌پذیری طراحی بسیار بالایی ارائه می‌دهند. این مواد امکان نصب ماژولار را فراهم می‌کنند، وزن سازه فوقانی را کاهش داده، پایداری کشتی را افزایش می‌دهند و ظاهری لوکس ایجاد می‌کنند.

چرا قایق‌های برتر از فیبر کربنی چندمحوره استفاده می‌کنند؟

1. طراحی فوق‌سبک‌وزن برای سرعتی چون صاعقه
2. طراحی مقاوم در برابر خوردگی و بدون نیاز به نگهداری
3. توزیع دقیق نیرو برای افزایش استحکام سازه‌ای

وی‌نوو کامپوزیت‌ها؟ یکی از شرکت‌های خصوصی نادر چین در زمینه فیبر کربنی چندمحوره

حوزه پارچه‌های چندمحوره فیبر کربنی مدت‌هاست که تحت سلطه غول‌های خارجی بوده است. شرکت مواد کامپوزیتی وِینوو ژانگجیاگانگ محدودیت، یکی از تعداد اندک شرکت‌های خصوصی چینی است که قادر به توسعه مستقل و تولید انبوه پارچه‌های چندمحوره فیبر کربنی می‌باشد.

تأسیس‌شده در سال ۲۰۱۵ و واقع در چانگجیاگانگ، جیانگسو، شرکت وِینو بیش از ده سال است که به‌طور عمیق در صنعت الیاف کربن فعالیت می‌کند:

(۱) ظرفیت تولید: خروجی ماهانهٔ ۵۰۰٬۰۰۰ مترمربع پارچه بافت‌شده الیاف کربن، ۱۰۰٬۰۰۰ مترمربع پارچه یک‌جهته، ۳ میلیون مترمربع پرپرگ و ۱۰۰٬۰۰۰ عدد صفحه الیاف کربن.

(۲) تجهیزات: این شرکت از ۳۰ دستگاه بافن پیشرفته، ۱۵ خط تولید پرپرگ، ۱ دستگاه بافن توری‌ای یک‌جهته، ۱۰ دستگاه پرس گرم و ۸۰ دستگاه برش CNC بهره‌مند است.

(۳) تخصص فنی: ما بیش از ۲۰ اختراع ثبت‌شده داریم و گواهینامهٔ استاندارد ISO 9001 را دریافت کرده‌ایم.

(۴) مجموعه محصولات: طیف محصولات ما شامل انواع مشخصاتی مانند ۱K، ۳K، ۶K و ۱۲K می‌شود و پارچه‌های بافت‌شده الیاف کربن، پارچه‌های یک‌جهته، پرپرگ‌ها و صفحات را پوشش می‌دهد.

محصولات وِینو به‌طور گسترده در حوزه‌های هوافضا، فتوولتائیک، دریایی، حمل‌ونقل ریلی، قطعات خودرو، تجهیزات ورزشی، پهپادها، دستگاه‌های پزشکی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

قابل توجه است که شرکت وِینو راه‌حل‌های «سفارشی‌سازی‌شده» را بر اساس نیازهای مشتریان ارائه می‌دهد و خدمات یک‌پارچه‌ای از فرآیند بافت تا تولید پرپرگ (prepreg) را فراهم می‌سازد. این امر بدین معناست که چه در مورد پارچه‌های چندمحوری بزرگ‌مقیاس برای کاربردهای دریایی و چه در مورد چیدمان‌های سفارشی‌شده با زوایای خاص، شرکت وِینو توانایی پاسخ‌گویی سریع را دارد.