سال هاست که سازه های روی عرشه کشتی های نیروی دریایی را با استفاده از کامپوزیت ها تولید می کنند. از اواسط دهه 1960 میلادی تا کنون، در اتاق های بالای عرشه ناوهای کوچک توپدار و از اوایل دهه 1970 میلادی در ابر سازه های کشتی های مین روب از کامپوزیت ها استفاده می گردد. اخیراً نیز نیروی دریایی پادشاهی فنلاند در قایق گشت زنی پر سرعت خود که رائوما نام دارد، یکی از ابر سازه های آلومینیومی را با نمونه کامپوزیت ساندویچی جایگزین نموده است. اتاق های کامپوزیتی روی عرشه، بر دو چالشی که نمونه های فولادی با آن روبرو هستند فائق آمده اند. به عبارت دیگر بر خلاف فولاد، کامپوزیت ها علاوه بر اینکه دچار خوردگی شدید نمی گردند، سبک تر نیز می باشند. به این ترتیب جایگزین شدن فولاد با کامپوزیت ها سبب گردید که وزن یک کشتی نیروی دریایی که کمتر از 20 متر طول داشت، 65% کاهش یابد.
در گذشته برای پایین آوردن وزن ابر سازه های کشتی های جنگی بزرگ، آنها را از جنس آلیاژهای آلومینیوم تولید می کردند. اما در جنگ هایی نظیر جنگ فالکلند مشاهده شد که ابر سازه های آلومینیومی نمی توانند در برابر آتش سلاح های جنگی به خوبی مقاومت کنند. از طرف دیگر چون آلومینیوم از رسانایی حرارتی بالایی برخوردار است، حتی در دمای نسبتاً پایین، نرم و سپس ذوب می شود. به علاوه در قسمت هایی که ابرسازه های آلیاژ آلومینیوم به بدنه فولادی جوش شده بودند، در اثر خستگی، ترک ایجاد می شد. ضمناً در قسمت هایی که شاه تیر مرکزی کف کشتی، بیشتر دچار کرنش خمشی می شد، تَرَک ها بیشتر رشد می کردند. در برخی کشتی های جنگی، تَرَک ها چنان عمیق و فراوان بودند که باید هرچند وقت یکبار برای تعمیر آنها هزینه زیادی صرف می شد.
در برخی کشتی های جنگی برای جلوگیری از رشد ترک ها، مناطقی که در معرض ترک خوردن قرار داشتند را تقویت می نمودند. اما این راه حل نیز گران تمام می شد ضمن اینکه گاهی لازم می شد برای اجرای آن، کشتی را از خط سرویس دهی خارج کنند. چنین چالش هایی سبب گردید که نیروی دریایی همه کشورها در تولید ابر سازه های کشتی ها به استفاده از کامپوزیت ها روی آورند.
استحکام تسلیم کامپوزیت پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه، 10 برابر فولاد است بنابراین ابرسازه های کامپوزیتی که روی بدنه فولادی کشتی ها نصب گردیده اند، در اثر خستگی کمتر دچار ترک خوردگی می گردند. لازم به ذکر است که استحکام تسلیم به مقدار تنشی گفته می شود که باعث تغییر شکل مومسان می گردد. تغییر شکل مومسان یعنی با برداشتن بار از روی یک جسم تغییر شکل ایجاد شده از بین نمی رود.
در اواسط دهه 1980 میلادی برای اولین بار کشف شد که می توان برای بدنه فولادی کشتی های جنگی بزرگ، ابرسازه های کامپوزیتی تولید نمود. از آن زمان به بعد در این زمینه تحقیقات زیادی صورت گرفت و نتیجه بیشتر آنها این بود که بهترین راه حل این است که یا ابرسازه ها را با صفحات کامپوزیتی تک پوسته تولید کنند و آنها را با قاب فولادی تقویت نمایند و یا با استفاده از صفحات کامپوزیت ساندویچی که پوسته بالایی آن تقویت شده باشد، نسبت به تولید ابرسازه های مذکور اقدام نمایند.
به علاوه این تحقیقات نشان دادند که ابرسازه های کامپوزیتی 70-15% سبک تر از نمونه های فولادی هم اندازه خود می باشند. البته میزان کاهش وزن به نوع کامپوزیت و مقدار فولاد تقویت کننده بستگی دارد. قرار است که برای نسل آینده ناو محافظ فری گیت نیروی دریایی پادشاهی نروژ، ابر سازه های کامپوزیتی تولید شود که به این ترتیب وزن ناو جدید نسبت به نمونه قبلی که ابر سازه های فولادی داشته کاهش می یابد و به 180 تن می رسد.
ادامه دارد . . .
منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت
در گذشته برای پایین آوردن وزن ابر سازه های کشتی های جنگی بزرگ، آنها را از جنس آلیاژهای آلومینیوم تولید می کردند. اما در جنگ هایی نظیر جنگ فالکلند مشاهده شد که ابر سازه های آلومینیومی نمی توانند در برابر آتش سلاح های جنگی به خوبی مقاومت کنند. از طرف دیگر چون آلومینیوم از رسانایی حرارتی بالایی برخوردار است، حتی در دمای نسبتاً پایین، نرم و سپس ذوب می شود. به علاوه در قسمت هایی که ابرسازه های آلیاژ آلومینیوم به بدنه فولادی جوش شده بودند، در اثر خستگی، ترک ایجاد می شد. ضمناً در قسمت هایی که شاه تیر مرکزی کف کشتی، بیشتر دچار کرنش خمشی می شد، تَرَک ها بیشتر رشد می کردند. در برخی کشتی های جنگی، تَرَک ها چنان عمیق و فراوان بودند که باید هرچند وقت یکبار برای تعمیر آنها هزینه زیادی صرف می شد.
در برخی کشتی های جنگی برای جلوگیری از رشد ترک ها، مناطقی که در معرض ترک خوردن قرار داشتند را تقویت می نمودند. اما این راه حل نیز گران تمام می شد ضمن اینکه گاهی لازم می شد برای اجرای آن، کشتی را از خط سرویس دهی خارج کنند. چنین چالش هایی سبب گردید که نیروی دریایی همه کشورها در تولید ابر سازه های کشتی ها به استفاده از کامپوزیت ها روی آورند.
استحکام تسلیم کامپوزیت پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه، 10 برابر فولاد است بنابراین ابرسازه های کامپوزیتی که روی بدنه فولادی کشتی ها نصب گردیده اند، در اثر خستگی کمتر دچار ترک خوردگی می گردند. لازم به ذکر است که استحکام تسلیم به مقدار تنشی گفته می شود که باعث تغییر شکل مومسان می گردد. تغییر شکل مومسان یعنی با برداشتن بار از روی یک جسم تغییر شکل ایجاد شده از بین نمی رود.
در اواسط دهه 1980 میلادی برای اولین بار کشف شد که می توان برای بدنه فولادی کشتی های جنگی بزرگ، ابرسازه های کامپوزیتی تولید نمود. از آن زمان به بعد در این زمینه تحقیقات زیادی صورت گرفت و نتیجه بیشتر آنها این بود که بهترین راه حل این است که یا ابرسازه ها را با صفحات کامپوزیتی تک پوسته تولید کنند و آنها را با قاب فولادی تقویت نمایند و یا با استفاده از صفحات کامپوزیت ساندویچی که پوسته بالایی آن تقویت شده باشد، نسبت به تولید ابرسازه های مذکور اقدام نمایند.
به علاوه این تحقیقات نشان دادند که ابرسازه های کامپوزیتی 70-15% سبک تر از نمونه های فولادی هم اندازه خود می باشند. البته میزان کاهش وزن به نوع کامپوزیت و مقدار فولاد تقویت کننده بستگی دارد. قرار است که برای نسل آینده ناو محافظ فری گیت نیروی دریایی پادشاهی نروژ، ابر سازه های کامپوزیتی تولید شود که به این ترتیب وزن ناو جدید نسبت به نمونه قبلی که ابر سازه های فولادی داشته کاهش می یابد و به 180 تن می رسد.
ادامه دارد . . .
منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت