ചെറിയ UAV ഘടനകളിൽ ബസാൾട്ട് ഫൈബർ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത
ന്റെ പ്രോപ്പർട്ടികളുടെ അവലോകനം ബസാൾട്ട് ഫൈബർ റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് പോളിമർ (ബിഎഫ്ആർപി)
ഒരു 5 മില്ലീമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള പൊടിച്ച ഷീറ്റ് ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, അതിന്റെ സാധാരണ ഭൗതിക പാരാമീറ്ററുകൾ ഇപ്രകാരമാണ്: - ടെൻസൈൽ ശക്തി: ≥500 MPa
- ഇലാസ്തികതയുടെ മോഡുലസ്: ≥40 GPa
- സാന്ദ്രത: 1.8–2.0 ഗ്രാം/സെ.മീ³
- ഇടവേളയിലെ നീളം: 2.5–3.0%
- നാശന പ്രതിരോധം: മികച്ചത് (ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, യുവി വികിരണം എന്നിവയെ പ്രതിരോധിക്കും)
- താപ വികാസ ഗുണകം: കോൺക്രീറ്റിന് സമാനം; നല്ല താഴ്ന്ന താപനില പ്രകടനം.
ചെറിയ UAV ഘടനകളിലെ പ്രയോഗത്തിന്റെ സാധ്യതാ വിശകലനം
- പ്രയോജനങ്ങൾ
- ഭാരം കുറയ്ക്കാനുള്ള സാധ്യത: അലുമിനിയം അലോയ് (2.7 g/cm³) നേക്കാൾ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിൽ, ഇത് ഘടനാപരമായ ഭാരം കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, അതുവഴി പറക്കൽ സഹിഷ്ണുതയും കുസൃതിയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
- നിർദ്ദിഷ്ട ശക്തിയും നിർദ്ദിഷ്ട മോഡുലസും: നിർദ്ദിഷ്ട ശക്തി (ശക്തി/സാന്ദ്രത): ≈250–280 MPa·cm³/g, അലുമിനിയം അലോയ് (≈140) നേക്കാൾ മികച്ചത്, പക്ഷേ കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ (≈600) കുറവാണ്.
- നിർദ്ദിഷ്ട മോഡുലസ് (മോഡുലസ്/സാന്ദ്രത): ≈20–22 GPa·cm³/g, അലുമിനിയം അലോയ്യുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്, പക്ഷേ കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ മൂന്നിലൊന്ന് മാത്രം.
- വൈബ്രേഷൻ ഡാംപിംഗ് സവിശേഷതകൾ: കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ ഉയർന്ന ഡാംപിംഗ് കോഫിഫിഷ്യന്റ്, ഫ്ലൈറ്റ് വൈബ്രേഷനുകൾ കുറയ്ക്കുകയും സെൻസർ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. • വൈദ്യുതകാന്തിക സുതാര്യത: ആശയവിനിമയ സിഗ്നലുകളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നില്ല, ഇത് റഡാർ അല്ലെങ്കിൽ ആന്റിന കമ്പാർട്ടുമെന്റുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
- പാരിസ്ഥിതിക പ്രതിരോധം: ഈർപ്പമുള്ള ചൂടിനും നാശത്തിനും പ്രതിരോധം, സമുദ്ര അല്ലെങ്കിൽ വ്യാവസായിക പരിതസ്ഥിതികളിലെ UAV-കൾക്ക് അനുയോജ്യം.
- ശുപാർശ ചെയ്യുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
- ഇടത്തരം മുതൽ താഴ്ന്ന ലോഡ് ഘടനകൾ: ഫ്യൂസ്ലേജ് ഫ്രെയിമുകൾ, ലാൻഡിംഗ് ഗിയർ സപ്പോർട്ടുകൾ, വിംഗ് റിബുകൾ.
- ലോഡ്-വഹിക്കാത്ത ഘടകങ്ങൾ: ആന്റിന മൗണ്ടുകൾ, ബാറ്ററി ട്രേകൾ, സെൻസർ ഹൗസിംഗുകൾ.
- പ്രത്യേക പരിതസ്ഥിതികൾക്കുള്ള ഘടകങ്ങൾ: കാർഷിക UAV-കളിൽ കീടനാശിനി ലായനികളിൽ സമ്പർക്കത്തിൽ വരുന്ന ഭാഗങ്ങൾ, സമുദ്ര UAV-കളുടെ ഹൾ.
കാർബൺ ഫൈബറുമായുള്ള (CFRP) ചെലവ്-പ്രകടന താരതമ്യം
താരതമ്യം: ബസാൾട്ട് ഫൈബർ (BFRP) കാർബൺ ഫൈബറിനെതിരെ (CFRP)
| അളവ് | ബസാൾട്ട് ഫൈബർ റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് പോളിമർ (BFRP) | കാർബൺ ഫൈബർ റീഇൻഫോഴ്സ്ഡ് പോളിമർ (CFRP) |
| മെറ്റീരിയൽ ചെലവ് | പ്ലേറ്റുകൾ: ഏകദേശം 60–100 യുവാൻ/കിലോ (ആഭ്യന്തര) | പ്ലേറ്റുകൾ: ഏകദേശം 150–300 RMB/kg (T300 ഗ്രേഡ്) |
| നിർദ്ദിഷ്ട ശക്തി | ഇടത്തരം (≈250) | ഉയർന്നത് (≈600) |
| നിർദ്ദിഷ്ട മോഡുലസ് | താരതമ്യേന കുറവ് (≈20) | ഉയർന്നത് (≈60-100) |
| ആഘാത പ്രതിരോധം | ഇടത്തരം (CFRP യേക്കാൾ പൊട്ടൽ കൂടുതലാണ്) | താരതമ്യേന ഉയർന്നത് (നല്ല കാഠിന്യം) |
| പ്രോസസ്സിംഗ് ചെലവ് | പൊടിച്ച പ്ലേറ്റുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ എളുപ്പമാണ്, എന്നാൽ സങ്കീർണ്ണമായ മോൾഡിംഗിന് അധിക പ്രക്രിയകൾ ആവശ്യമാണ്. | പ്രീപ്രെഗ് ഹോട്ട്-പ്രസ്സിംഗ് ചെലവ് കൂടുതലാണ്, പക്ഷേ സംയോജിത മോൾഡിംഗിന് ഇത് അനുവദിക്കുന്നു. |
| ഈട് | നല്ല ക്ഷീണ പ്രതിരോധം, മികച്ച നാശന പ്രതിരോധം. | മികച്ച ക്ഷീണ പ്രകടനം, പക്ഷേ ഗാൽവാനിക് നാശത്തിൽ നിന്ന് സംരക്ഷണം ആവശ്യമാണ്. |
| ഭാരം കുറയ്ക്കൽ | അലുമിനിയം അലോയ്യുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ 20–30% ഭാരം കുറവ്. | അലുമിനിയം അലോയ്യുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ 40–50% ഭാരം കുറവ്. |
ചെലവ്-ഫലപ്രാപ്തി സാഹചര്യ വിശകലനം
- ചെലവ് കുറഞ്ഞ മുൻഗണനാ ഡ്രോണുകൾ (ഉദാ: പരിശോധന, കാർഷിക ഡ്രോണുകൾ): – CFRP-യെക്കാൾ 30-50% കുറഞ്ഞ ചെലവും മികച്ച നാശന പ്രതിരോധവുമുള്ള ചില അലുമിനിയം അലോയ് ഘടകങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ BFRP-ക്ക് കഴിയും, ഇത് ഉയർന്ന മൊത്തത്തിലുള്ള ചെലവ്-ഫലപ്രാപ്തി വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
- ഉയർന്ന കാഠിന്യവും ഭാരം കുറഞ്ഞ രൂപകൽപ്പനയും ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ (ഉദാ: റേസിംഗ് ഡ്രോണുകൾ, ഏരിയൽ ഫോട്ടോഗ്രാഫി ഡ്രോണുകൾ): - ഇലാസ്തികതയുടെ മോഡുലസിൽ CFRP ഒരു പ്രധാന നേട്ടം നൽകുന്നു, വായുസഞ്ചാര രൂപഭേദം കുറയ്ക്കുന്നു; കൂടുതൽ ചെലവേറിയതാണെങ്കിലും, അതിന്റെ പ്രകടനം മാറ്റാനാവാത്തതാണ്.
- പ്രത്യേക പ്രവർത്തന ആവശ്യകതകളുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ: വൈദ്യുതകാന്തിക സുതാര്യത അല്ലെങ്കിൽ ഡാംപിംഗ്/വൈബ്രേഷൻ റിഡക്ഷൻ ആവശ്യമാണെങ്കിൽ, പ്രത്യേക ഘടകങ്ങൾക്ക് (ഉദാ. റഡാർ ഡോമുകൾ) ഒരു അനുബന്ധ വസ്തുവായി BFRP പ്രവർത്തിക്കും.
- സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികളും ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ദിശകളും
- ഹൈബ്രിഡ് ഘടന രൂപകൽപ്പന: BFRP + CFRP ലാമിനേറ്റുകൾ: ചെലവും പ്രകടനവും സന്തുലിതമാക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന കാഠിന്യം ആവശ്യമുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ പ്രാദേശികമായി കാർബൺ ഫൈബർ നിരത്തുന്നു.
- പ്രക്രിയ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ: സങ്കീർണ്ണമായ ഘടനകൾ രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള കഴിവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് BFRP പ്രീപ്രെഗ്സ് അല്ലെങ്കിൽ 3D-പ്രിന്റഡ് ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ വികസിപ്പിക്കുക.
- ജോയിങ് സാങ്കേതികവിദ്യ: ജോയിന്റിന്റെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് പശ-റിവേറ്റഡ് കോമ്പോസിറ്റ് ജോയിന്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ അൾട്രാസോണിക് വെൽഡിംഗ് സ്വീകരിക്കുക.
മുകളിലുള്ള വിശകലനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ചെറിയ UAV-കളിലെ മീഡിയം മുതൽ ലോ-ലോഡ് ഘടനകൾക്ക് BFRP അനുയോജ്യമാണ്, കൂടാതെ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ, നാശന പ്രതിരോധം, ഡാംപിംഗ്/വൈബ്രേഷൻ റിഡക്ഷൻ എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ ഇത് പ്രയോഗ മൂല്യം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു; എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന കാഠിന്യം ആവശ്യമുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ ഇത് ഒഴിവാക്കണം. കാഠിന്യം ഒരു നിർണായക ഘടകമല്ലെങ്കിലും ചെലവ് ആണെങ്കിൽ, CFRP-യെക്കാൾ മികച്ച ചെലവ്-ഫലപ്രാപ്തി BFRP വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
കൂടാതെ, ചെലവ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ഒരു BFRP/CFRP ഹൈബ്രിഡ് ഡിസൈൻ പരിഗണിക്കാവുന്നതാണ്.
ഡാറ്റയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് നയിക്കുന്നതിന് തുല്യ സുരക്ഷാ ഘടകങ്ങൾക്ക് കീഴിൽ BFRP, CFRP എന്നിവയുടെ ഭാരവും വിലയും താരതമ്യം ചെയ്ത്, നിർദ്ദിഷ്ട ഘടകങ്ങൾ (എയർഫ്രെയിം പോലുള്ളവ) അനുകരിക്കാനും ഫിനിറ്റ് എലമെന്റ് വിശകലനം (FEA) ഉപയോഗിക്കാം.
