ለአረንጓዴ መሠረተ ልማት እና ለቀላል አቪዬሽን የካርቦን ፋይበር ባሳልት ፋይበር፡ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ፋይበሮች የኢንዱስትሪ ገጽታን እንደገና ማስተካከል

ባሳልት ፋይበር፡- የተፈጥሮ የአየር ሁኔታ መቋቋም መሠረተ ልማትን በ"ጠንካራ መሠረት እና ከፍተኛ ቅልጥፍና" ያጠናክራል

የባሳልት ፋይበርከተፈጥሮ የተሰራ ነው ባሳልት ሮክ ከ1450-1500°ሴ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን ቀለጠ እና ወደ ክሮች ይሳባል። ሶስትዮሽ ባህሪያት ጥምረት አለው፡የአሲድ እና የአልካላይን መቋቋም፣ እርጅናን የሚከላከል እና ከፍተኛ ጥንካሬአፈፃፀሙ ከመሠረተ ልማት ዋና ዋና ፍላጎቶች ጋር ፍጹም የሚስማማ ነው፡ "ረጅም ዕድሜ፣ ዝቅተኛ ጥገና እና አረንጓዴ አሠራር።" እንደ ድልድይ ማጠናከሪያ፣ የመንገድ ምህንድስና እና የባህር መሠረተ ልማት ባሉ ሁኔታዎች ውስጥ ሰፊ ግኝቶችን አስመዝግቧል።

1. ዋና ዋና ባህሪያት፡ ለመሠረተ ልማት "ተፈጥሯዊ ተስማሚ"

በመሠረተ ልማት ውስጥ ጥቅም ላይ ከሚውሉ ባህላዊ ፋይበሮች (ለምሳሌ፣ የመስታወት ፋይበር፣ የብረት ሪባር) ጋር ሲነጻጸር፣ የባሳልት ፋይበርልዩ ጥቅሞች በሦስት ዘርፎች በግልጽ ይታያሉ፤ እነሱም፡-

• ከፍተኛ የአካባቢ መቻቻል፡ ከ -269°ሴ እስከ 700°ሴ የረጅም ጊዜ የአገልግሎት የሙቀት መጠን ያለው ሲሆን 1200°ሴ የሚደርስ ፈጣን የሙቀት መጠን መቋቋም ይችላል። ፒኤች 2-12 በሆነባቸው አሲዳማ እና አልካላይን አካባቢዎች የጥንካሬ ማቆየት መጠኑ ከ90% በላይ ሲሆን ይህም ከመስታወት ፋይበር በእጅጉ የተሻለ ነው (ይህም በፒኤች 4-9 አካባቢዎች 30% ጥንካሬውን ያጣል)።

• ሚዛናዊ የሜካኒካል ባህሪያት፡ የመሸከም ጥንካሬው 3500-4800 MPa (ከተለመደው የብረት ሪባር 3-4 እጥፍ) ይደርሳል፣ እና የመለጠጥ ሞዱለስ 80-110 GPa ነው። ጥግግቱ 2.6-2.8 ግ/ሴሜ³ ብቻ ሲሆን ይህም 1/3 የሚሆነው ብረት ሲሆን ጥንካሬውን ከቀላል ክብደት ጋር ያጣምራል።

• አረንጓዴ የህይወት ዑደት፡ ጥሬ እቃው ተፈጥሯዊ ድንጋይ ነው፣ የምርት ሂደቱ ምንም አይነት መርዛማ ተጨማሪዎችን አይጠቀምም፣ እና ከተጣለ በኋላ በተፈጥሮ ሊበላሽ ይችላል። ሙሉ የህይወት ዑደቱ የካርቦን አሻራ ከመስታወት ፋይበር በ40% ያነሰ ሲሆን ለመሠረተ ልማት "ዱዋል ካርቦን" መስፈርቶችን ያስማማል።

2. የመሠረተ ልማት እድገቶች፡ ከ"ማጠናከሪያ እና ጥገና" እስከ "አዲስ የግንባታ ማሻሻያዎች"

የባሳልት ፋይበር ከአዳዲስ የግንባታ ፕሮጀክቶች ባህላዊ የመሠረተ ልማት ማጠናከሪያ ወደ መዋቅራዊ ማሻሻያ አድጓል፣ የተሟላ የማመልከቻ ሰንሰለትም ፈጥሯል፡

• የድልድይ ማጠናከሪያ፡ የአገልግሎት እድሜን ያራዝማል እና የጥገና ወጪዎችን ይቀንሳል።

  ባህላዊ የድልድይ ማጠናከሪያ የሚወሰነው በብረት ሳህን ትስስር (ለዝገት ተጋላጭ) ወይም በተለመደው FRP (ደካማ የአየር ሁኔታ መቋቋም) ላይ ነው። የባሳልት ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር (BFRP) የተዋሃዱ ቁሳቁሶች "በቂ ያልሆነ የዝገት ተሸካሚ" ችግርን በሁለት መፍትሄዎች ይፈታሉ፡ "የብረት ሪባን መተካት BFRP ሪባር" እና "BFRP የጨርቅ ማጣበቂያ ማጠናከሪያ።" ለምሳሌ፣ የወንዝ ተሻጋሪ ድልድይ በመርከቧ ወለል ንጣፍ ውስጥ ያለውን ባህላዊ የብረት ሪባር ለመተካት BFRP ሪባርን ተጠቅሟል። ይህ ክብደትን በ40% ከመቀነሱም በላይ በወንዝ ጨው ምክንያት የሚመጣውን የብረት ሪባር ዝገት ከመከላከል ባለፈ የድልድዩን የአገልግሎት ዘመን ከ50 ዓመት ወደ 100 ዓመት በማራዘም ዓመታዊ የጥገና ወጪዎችን በ60% ቀንሷል። ሌላ አሮጌ የኮንክሪት ድልድይ የተጠናከረው 2ሚሜ ውፍረት ያለው የBFRP ጨርቅ ሲሆን ይህም የመታጠፊያ አቅሙን በ35% ጨምሯል እና የማጠናከሪያ ጊዜውን ከ15 እስከ 7 ቀናት አሳጥሮታል፣ ይህም የትራፊክ መስተጓጎልን ይቀንሳል።

• የመንገድ ምህንድስና፡- የስንጥቅ መቋቋምን ያሻሽላል እና ከባድ ጭነት ያላቸውን ፍላጎቶች ያሟላል።

  የባሳልት ፋይበር (0.3%-0.5% በክብደት) ወደ ሀይዌይስ መሰረታዊ ንብርብር እና ከባድ ጭነት መንገዶች መጨመር የፋይበሩን "ድልድይ ውጤት" በመጠቀም የስንጥቅ ስርጭትን ሊገታ ይችላል። ይህም የመንገድ ወለል የስንጥቅ መቋቋምን በ25% እና የመበላሸት መቋቋምን በ30% ያሻሽላል። ይህንን ቴክኖሎጂ ከተተገበረ በኋላ፣ በሻንክሲ ግዛት የሚገኝ የድንጋይ ከሰል ትራንስፖርት መስመር የመንገድ አገልግሎት ህይወቱን ከ5 እስከ 8 ዓመታት ሲዘረጋ ዓመታዊ የጥገና ኢንቨስትመንትን ከ2 ሚሊዮን ዩዋን በላይ ቀንሷል። በተጨማሪም፣ የባሳልት ፋይበር የሚተላለፉ መንገዶችን ለማጠናከር ይጠቅማል። የአየር ሁኔታ መቋቋም አቅሙ የሚተነፍሰው መዋቅር ከ -30°ሴ እስከ 60°ሴ ባለው የሙቀት መጠን ለውጥ ምክንያት እንዳይሰበር ያረጋግጣል፣ እና የመተሳሰር መጠኑ ለረጅም ጊዜ ከ 80% በላይ ሆኖ ይቆያል፣ ይህም ለ "ስፖንጅ ከተሞች" ግንባታ አስተዋጽኦ ያደርጋል።

• የባህር መሠረተ ልማት፡ የጨው ርጭት ዝገትን የሚቋቋም እና የግንባታ ወጪዎችን የሚቀንስ።

  የባህር ዳርቻዎች፣ የባህር አቋራጭ ዋሻዎች እና ሌሎች መዋቅሮች ለረጅም ጊዜ ለከፍተኛ የጨው ርጭት እና ለማዕበል መሸርሸር የተጋለጡ ናቸው። ባህላዊ የብረት መዋቅሮች ተደጋጋሚ የዝገት ማስወገድ እና መቀባት ያስፈልጋቸዋል (በዓመታዊ የጥገና ወጪ ከ10 ዩዋን/ሜ² በላይ)። ሆኖም፣ የባሳልት ፋይበር ኮምፖዚት መገለጫዎች (እንደ BFRP ቧንቧዎች እና ክምር ያሉ) በጨው ርጭት አካባቢ ከ1000 ሰዓታት በኋላ የጥንካሬ ማቆየት መጠን 95% አላቸው እና ምንም አይነት ፀረ-ዝገት ጥገና አያስፈልጋቸውም። በሼንዘን ውስጥ የሚገኝ የባህር እርባታ ምሰሶ የብረት ክምር ከመጠቀም ይልቅ የBFRP ክምርዎችን ተጠቅሟል። የአንድ ክምር ዋጋ 15% ከፍ ያለ ቢሆንም፣ አጠቃላይ የህይወት ዑደት ወጪ (ከ50 ዓመታት በላይ) በ40% ቀንሷል፣ በብረት ክምር ዝገት ምክንያት የሚመጣውን የባህር ብክለትም ይከላከላል።

3. ባለብዙ ኢንዱስትሪ መስፋፋት፡ ከመሠረተ ልማት ወደ አዲስ የኃይል እና የመከላከያ መስኮች

የባሳልት ፋይበር የአፈጻጸም ጥቅሞች ወደ አዳዲስ የኃይል እና ከፍተኛ ደረጃ መከላከያ መስኮች ዘልቀው በመግባት "አንድ ቁሳቁስ፣ ብዙ አጠቃቀሞች" የሚሉ አተገባበር ገጽታዎችን ይፈጥራሉ፡

• አዲስ ኃይል፡ የንፋስ ተርባይን ምላጭዎች የባሳሌት እና የመስታወት ፋይበሮችን ድብልቅ ማጠናከሪያ ይጠቀማሉ፣ ይህም ከሙሉ የካርቦን ፋይበር መፍትሄ ጋር ሲነጻጸር ወጪዎችን በ50% ይቀንሳል። እንዲሁም የአሸዋ መሸርሸርን የመቋቋም አቅም በ40% ያሻሽላል፣ ይህም በሰሜን ምዕራብ ቻይና እና በመካከለኛው እስያ ለሚገኙ ከፍተኛ አሸዋማ አካባቢዎች ተስማሚ ያደርገዋል። በተጨማሪም፣ ለፎቶቮልታይክ ማያያዣዎች የBFRP መገለጫዎች ክብደትን በ60% ይቀንሳሉ፣ እና የዝገት መቋቋም ችሎታቸው የተራራውን ዕድሜ ከ10 እስከ 25 ዓመታት ያራዝማል፣ ይህም የፀሐይ እርሻዎችን የአሠራር እና የጥገና ወጪዎችን ይቀንሳል።

• የመከላከያ መሳሪያዎች፡ ከባሳልት ፋይበር የተሠሩ የእሳት መከላከያ ብርድ ልብሶች 1200°ሴ የሙቀት መጠንን መቋቋም የሚችሉ እና መርዛማ ጋዞችን ሳይለቁ የእሳት ቃጠሎን በብቃት ያግዳሉ። ከባሳልት ፋይበር ጨርቅ የተሠሩ ጥይት መከላከያ ጃኬቶች የገጽታ ጥግግት 200 ግራም/ሜ² ብቻ ያላቸው ሲሆን የNIJ IIIA የጥይት መከላከያ ደረጃን ያገኛሉ፣ ክብደቱም ከአራሚድ ጥይት መከላከያ ጃኬቶች 20% ቀለል ያለ ነው።

የካርቦን ፋይበር፡ ቀላል ክብደት ያላቸው ጥቅሞች የአቪዬሽንን "ቅልጥፍና እና የካርቦን ቅነሳ" ይመራሉ

"ከብረት 6 እጥፍ የሚበልጥ የተወሰነ ጥንካሬ እና 1/4 የብረት ጥግግት ብቻ" ያለው የካርቦን ፋይበር በ"ክብደት መቀነስ፣ የኃይል ቆጣቢነት እና የልቀት ቅነሳ" መካከል ያለውን ግጭት ለመፍታት በአየር በረራ ኢንዱስትሪ ውስጥ ቁልፍ ቁሳቁስ ሆኗል። አፕሊኬሽኖቹ ከአውሮፕላን መዋቅራዊ ክፍሎች እስከ የሞተር ክፍሎች ድረስ ያለማቋረጥ እየጠለቁ ሲሆን ወደ አዳዲስ የኃይል ተሽከርካሪዎች እና ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው መሳሪያዎችም እየሰፉ በመምጣታቸው የብዙ ኢንዱስትሪዎች ቀላል ክብደት ያለው ማሻሻያ እያደረጉ ነው።

1. ዋና ባህሪያት፡- ለአቪዬሽን "ኮር ዝቅተኛ-ካርቦን ቁሳቁስ"

የአቪዬሽን ኢንዱስትሪው "ቀላል ክብደት፣ ከፍተኛ አስተማማኝነት እና የድካም መቋቋም" ፍላጎት ከካርቦን ፋይበር ባህሪያት ጋር ፍጹም በሆነ መልኩ ይጣጣማል፡

• እጅግ በጣም ቀላል ክብደት; የT800-ደረጃ የካርቦን ፋይበር ጥግግት 1.7 ግ/ሴሜ³ ሲሆን ይህም 60% የአሉሚኒየም ቅይጥ (2.8 ግ/ሴሜ³) ብቻ ነው። ለአውሮፕላን መዋቅራዊ ክፍሎች መጠቀም ከ30%-50% የክብደት መቀነስን ሊያሳካ ይችላል፣ ይህም የነዳጅ ፍጆታን በቀጥታ ይቀንሳል (የአቪዬሽን መረጃ እንደሚያሳየው ለእያንዳንዱ 1% የክብደት መቀነስ ዓመታዊ የነዳጅ ፍጆታ በ0.7%-1% ይቀንሳል)።

• ከፍተኛ የድካም መቋቋም፡ የካርቦን ፋይበር ውህዶች የድካም ዕድሜ 10⁷ ዑደቶችን ሊደርስ ይችላል፣ ይህም ከአሉሚኒየም ቅይጥ 3-5 እጥፍ ነው። ይህም የአውሮፕላን መዋቅራዊ ክፍሎችን የጥገና እና የመተካት ድግግሞሽን ይቀንሳል እንዲሁም የጠቅላላውን አውሮፕላን የአገልግሎት ዘመን ያራዝማል።

• ጠንካራ የዲዛይን ብቃት; የፋይበር አቀማመጥ ማዕዘኖችን (0°/±45°/90°) በማስተካከል፣ የክፍሎቹ ሜካኒካል ባህሪያት እንደ ፊውሴጅስ እና ክንፎች ያሉ ውስብስብ የጭነት ተሸካሚ መዋቅሮችን ፍላጎቶች ለማሟላት ሊበጁ እና ሊሻሻሉ ይችላሉ።

2. የአቪዬሽን ግኝቶች፡ ከ"መዋቅራዊ ክፍሎች" እስከ "የሞተር ክፍሎች"

በአቪዬሽን ውስጥ የካርቦን ፋይበር አተገባበር ከጭነት-አልባ ክፍሎች (እንደ ውስጣዊ ፓነሎች) ወደ ዋና የጭነት-ተሸካሚ ክፍሎች ተሻሽሏል እና ወደ ከፍተኛ የሙቀት መጠን የሞተር ክፍሎች እየተስፋፋ ሲሆን የአውሮፕላን ቅልጥፍና ማሻሻያዎች ዋና አንቀሳቃሽ ሆኗል፡

• የአውሮፕላን መዋቅራዊ ክፍሎች፡- ክብደትንና የነዳጅ ፍጆታን ይቀንሳል፣ የበረራ ክልልን ያራዝማል።

  ቦይንግ 787 ድሪምላይነር እንደ ፊውሴሌጅ እና ክንፎች ላሉ ዋና ዋና የጭነት ተሸካሚ መዋቅሮች የካርቦን ፋይበር ኮምፖዚት ቁሳቁሶችን ይጠቀማል፣ ውህዶቹም የአውሮፕላኑን ክብደት 50% ይይዛሉ። ይህም 15% አጠቃላይ የክብደት ቅነሳ (ወደ 2.3 ቶን አካባቢ)፣ የነዳጅ ቆጣቢነት 20% መሻሻል እና ከባህላዊው 12,000 ኪ.ሜ እስከ 15,000 ኪ.ሜ የሚዘልቅ ክልል ያስገኛል። የኤርባስ ኤ350 XWB የካርቦን ፋይበር ክንፍ "አንድ-ቁራጭ ሻጋታ" ሂደትን ይጠቀማል፣ ይህም ለባህላዊ የአሉሚኒየም ቅይጥ ክንፎች ከ1,500 ክፍሎች ወደ 800 ይቀንሳል። ይህ ክብደትን በ40% ከመቀነስ ባለፈ የመገጣጠሚያ ስህተቶችን ይቀንሳል፣ ይህም የበረራ መረጋጋትን ያሻሽላል።

  በሀገር ውስጥ ትላልቅ የአውሮፕላን ዘርፎች፣ የ C919 የተሻሻለው ስሪት እንደ ዋናው የክንፍ ጨረር እና ጅራት ባሉ ክፍሎች ላይ በማተኮር የካርቦን ፋይበር ውህዶች ቁሳቁሶችን አጠቃቀም ከ12% ወደ 25% ለማሳደግ አቅዷል። ይህም የአውሮፕላኑን ክብደት በ8% እና ዓመታዊ የነዳጅ ፍጆታን በአንድ አውሮፕላን በ600 ቶን እንደሚቀንስ ይጠበቃል፣ ይህም ከአገር ውስጥ የአቪዬሽን ኢንዱስትሪ ዝቅተኛ የካርቦን ፍላጎት ጋር ይጣጣማል።

• የሞተር ክፍሎች፡- ከፍተኛ የሙቀት መጠን ማሻሻያዎች፣ የአፈጻጸም ማነቆዎችን የሚሰብሩ።

  ባህላዊ የአቪዬሽን ሞተር ክፍሎች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ባላቸው ቅይጥ (እንደ ኒኬል ላይ የተመሰረቱ ቅይጥ) ላይ የተመሰረቱ ሲሆኑ እነዚህም ከባድ እና የተወሰነ የሙቀት መቋቋም (በ1100°ሴ አካባቢ) አላቸው። ሆኖም ግን፣ የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የሴራሚክ ማትሪክስ ውህዶች (C/C-SiC) ክብደትን በ40% በመቀነስ 1600°ሴ የሙቀት መጠንን መቋቋም ይችላሉ። የGE አቪዬሽን GE9X ሞተር የካርቦን ፋይበር ድብልቅ የአየር ማራገቢያ ምላጭ ይጠቀማል፣ ይህም የአሉሚኒየም ቅይጥ ክብደትን ከ3.5 ኪ.ግ ወደ 2.1 ኪ.ግ ይቀንሳል። የአድናቂው ዲያሜትር 3.4 ሜትር ይደርሳል፣ ይህም የግፊት-ወደ-ክብደት ጥምርታን በ15% ያሻሽላል። የፕራት እና ዊትኒ PW1100G ሞተር የካርቦን ፋይበር ድብልቅ የአየር ማራገቢያ መያዣ ይጠቀማል፣ ክብደቱን በ30% ይቀንሳል፣ የውጤት መቋቋምን በ25% ይጨምራል፣ ይህም በውጭ ነገር መምጠጥ ምክንያት የሚደርሰውን ጉዳት አደጋ ይቀንሳል።

3. ባለብዙ ኢንዱስትሪ መስፋፋት፡ ከአቪዬሽን እስከ ቀላል ክብደት አብዮት በአውቶሞቢሎች እና በከፍተኛ ደረጃ መሳሪያዎች

የካርቦን ፋይበር ቀላል ክብደት ጥቅሞች በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ እየታዩ ናቸው፣ ይህም በአዳዲስ የኃይል ተሽከርካሪዎች እና ከፍተኛ ደረጃ ባላቸው መሳሪያዎች ውስጥ የአፈጻጸም ማሻሻያዎችን ያመጣል፡

• አዳዲስ የኃይል ተሽከርካሪዎች፡ የቴስላ ሳይበርትራክ የካርቦን ፋይበር ሞኖኮክ አካል ክብደቱን በ30% ይቀንሳል፣ ይህም ከ480 ኪ.ሜ እስከ 650 ኪ.ሜ ያራዝማል። የNIO ET7 የካርቦን ፋይበር ጣሪያ እና የሰውነት ስር ጋሻዎች የተሽከርካሪውን ክብደት በ50 ኪ.ግ ይቀንሳሉ፣ የፍሬን ርቀትን በ0.5 ሜትር ያሳጥራሉ፣ እና የሰውነትን የመጎንጎል ጥንካሬ (እስከ 50,000 N·m/°) ያሳድጋሉ፣ ይህም የአያያዝ አፈጻጸምን ያሻሽላል።

• ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው መሳሪያዎች; ከካርቦን ፋይበር ውህዶች የተሠሩ የኢንዱስትሪ ሮቦቶች ክንዶች ክብደትን በ60% እና የእንቅስቃሴ ንቅናቄን በ50% ይቀንሳሉ፣ ይህም የቦታ ትክክለኛነትን ከ ±0.1ሚሜ እስከ ±0.05ሚሜ ያሻሽላል። ይህ የ3C ኤሌክትሮኒክስ እና የመኪና ክፍሎች ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው የመገጣጠም መስፈርቶችን ያሟላል። ለድሮን ፊውሴሌጅዎች የካርቦን ፋይበር ውህዶችን መጠቀም የበረራ ጊዜን ከ1 ሰዓት እስከ 2.5 ሰዓታት ያራዝማል፣ ይህም የረጅም ጊዜ ፍተሻዎችን እና የሎጂስቲክስ አቅርቦትን ፍላጎቶች ሊያሟላ ይችላል።