નાના યુએવી સ્ટ્રક્ચર્સમાં બેસાલ્ટ ફાઇબર લાગુ કરવાની શક્યતા

ના ગુણધર્મોની ઝાંખી બેસાલ્ટ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પોલિમર (બીએફઆરપી)

5 મીમી જાડા પલ્ટ્રુડેડ શીટને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, તેના લાક્ષણિક ભૌતિક પરિમાણો નીચે મુજબ છે: - તાણ શક્તિ: ≥500 MPa

- સ્થિતિસ્થાપકતાનું મોડ્યુલસ: ≥40 GPa

- ઘનતા: 1.8–2.0 ગ્રામ/સેમી³

- વિરામ સમયે વિસ્તરણ: 2.5–3.0%

- કાટ પ્રતિકાર: ઉત્તમ (એસિડ, આલ્કલી અને યુવી કિરણોત્સર્ગ સામે પ્રતિરોધક)

- થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક: કોંક્રિટ જેવું જ; સારું નીચા-તાપમાન પ્રદર્શન

નાના યુએવી સ્ટ્રક્ચર્સમાં એપ્લિકેશનનું શક્યતા વિશ્લેષણ

1. ફાયદા

• વજન ઘટાડવાની ક્ષમતા: એલ્યુમિનિયમ એલોય (2.7 g/cm³) કરતા ઓછી ઘનતા સાથે, તે માળખાકીય વજન ઘટાડવાને સક્ષમ બનાવે છે, જેનાથી ઉડાન સહનશક્તિ અને ચાલાકીમાં સુધારો થાય છે.
• ચોક્કસ તાકાત અને ચોક્કસ મોડ્યુલસ: ચોક્કસ તાકાત (તાકાત/ઘનતા): ≈250–280 MPa·cm³/g, એલ્યુમિનિયમ એલોય (≈140) કરતા ચડિયાતું પરંતુ કાર્બન ફાઇબર (≈600) કરતા ઓછું.
• ચોક્કસ મોડ્યુલસ (મોડ્યુલસ/ઘનતા): ≈20–22 GPa·cm³/g, એલ્યુમિનિયમ એલોય સાથે તુલનાત્મક પરંતુ કાર્બન ફાઇબરના માત્ર એક તૃતીયાંશ.
• વાઇબ્રેશન ડેમ્પિંગ લાક્ષણિકતાઓ: કાર્બન ફાઇબર કરતાં વધુ ડેમ્પિંગ ગુણાંક, ફ્લાઇટ સ્પંદનો ઘટાડે છે અને સેન્સર સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે. • ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પારદર્શિતા: સંચાર સંકેતોમાં દખલ કરતું નથી, જે તેને રડાર અથવા એન્ટેના કમ્પાર્ટમેન્ટ માટે યોગ્ય બનાવે છે.
• પર્યાવરણીય પ્રતિકાર: ભેજવાળી ગરમી અને કાટ સામે પ્રતિરોધક, દરિયાઈ અથવા ઔદ્યોગિક વાતાવરણમાં UAV માટે યોગ્ય.

2. ભલામણ કરેલ એપ્લિકેશનો

• મધ્યમથી ઓછા ભારવાળા માળખાં: ફ્યુઝલેજ ફ્રેમ્સ, લેન્ડિંગ ગિયર સપોર્ટ, વિંગ રિબ્સ.
• લોડ-બેરિંગ ન હોય તેવા ઘટકો: એન્ટેના માઉન્ટ્સ, બેટરી ટ્રે, સેન્સર હાઉસિંગ.
• ખાસ વાતાવરણ માટેના ઘટકો: કૃષિ યુએવી, દરિયાઈ યુએવીના હલ પર જંતુનાશક દ્રાવણના સંપર્કમાં આવતા ભાગો.

કાર્બન ફાઇબર (CFRP) સાથે ખર્ચ-પ્રદર્શનની સરખામણી

સરખામણી: બેસાલ્ટ ફાઇબર (BFRP) કાર્બન ફાઇબર (CFRP) વિરુદ્ધ

ખર્ચ-અસરકારકતા દૃશ્ય વિશ્લેષણ

1. ઓછી કિંમતના પ્રાથમિકતાવાળા ડ્રોન (દા.ત., નિરીક્ષણ, કૃષિ ડ્રોન): – BFRP કેટલાક એલ્યુમિનિયમ એલોય ઘટકોને બદલી શકે છે, જેની કિંમત CFRP કરતા 30-50% ઓછી હોય છે અને શ્રેષ્ઠ કાટ પ્રતિકાર હોય છે, જે ઉચ્ચ એકંદર ખર્ચ-અસરકારકતા પ્રદાન કરે છે.
2. ઉચ્ચ કઠિનતા અને હળવા વજનના ડિઝાઇનની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો (દા.ત., રેસિંગ ડ્રોન, એરિયલ ફોટોગ્રાફી ડ્રોન): – CFRP સ્થિતિસ્થાપકતાના મોડ્યુલસમાં નોંધપાત્ર ફાયદો આપે છે, જે એરોડાયનેમિક વિકૃતિ ઘટાડે છે; વધુ ખર્ચાળ હોવા છતાં, તેનું પ્રદર્શન બદલી ન શકાય તેવું છે.
3. ખાસ કાર્યાત્મક આવશ્યકતાઓ સાથેના કાર્યક્રમો: જો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પારદર્શિતા અથવા ડેમ્પિંગ/વાઇબ્રેશન ઘટાડો જરૂરી હોય, તો BFRP ચોક્કસ ઘટકો (દા.ત., રડાર ડોમ) માટે પૂરક સામગ્રી તરીકે સેવા આપી શકે છે.
4. ટેકનિકલ પડકારો અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન દિશાઓ
5. હાઇબ્રિડ સ્ટ્રક્ચર ડિઝાઇન: BFRP + CFRP લેમિનેટ: ખર્ચ અને કામગીરીને સંતુલિત કરવા માટે ઉચ્ચ કઠિનતા આવશ્યકતાઓવાળા વિસ્તારોમાં સ્થાનિક રીતે કાર્બન ફાઇબર મૂકે છે.
6. પ્રક્રિયામાં સુધારો: જટિલ માળખાં બનાવવાની ક્ષમતા વધારવા માટે BFRP પ્રિપ્રેગ્સ અથવા 3D-પ્રિન્ટેડ ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ સામગ્રીનો વિકાસ કરો.
7. જોડાવાની ટેકનોલોજી: સાંધાની કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે એડહેસિવ-રિવેટેડ કમ્પોઝિટ સાંધા અથવા અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગ અપનાવો.

ઉપરોક્ત વિશ્લેષણના આધારે, BFRP નાના UAV માં મધ્યમ-થી-ઓછા-લોડ સ્ટ્રક્ચર્સ માટે યોગ્ય છે અને વજન ઘટાડવા, કાટ પ્રતિકાર અને ભીનાશ/કંપન ઘટાડવાની દ્રષ્ટિએ એપ્લિકેશન મૂલ્ય પ્રદાન કરે છે; જો કે, ઉચ્ચ કઠિનતાની જરૂર હોય તેવા વિસ્તારોમાં તેને ટાળવું જોઈએ. જો કઠિનતા એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ નથી પરંતુ ખર્ચ છે, તો BFRP CFRP કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સારી ખર્ચ-અસરકારકતા પ્રદાન કરે છે.

વધુમાં, ખર્ચને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે BFRP/CFRP હાઇબ્રિડ ડિઝાઇનનો વિચાર કરી શકાય છે.

મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ (FEA) નો ઉપયોગ ચોક્કસ ઘટકો (જેમ કે એરફ્રેમ) નું અનુકરણ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે, જેમાં ડેટાના આધારે સામગ્રીની પસંદગીને આગળ વધારવા માટે સમાન સલામતી પરિબળો હેઠળ BFRP અને CFRP ના વજન અને કિંમતની તુલના કરવામાં આવે છે.