Aplikasi Bahan Komposit Kelautan (Serat karbon/fiberglass/aramid)
Saat ini, bahan komposit serat karbon telah banyak digunakan di ruang angkasa, olahraga dan rekreasi, industri otomotif, energi lingkungan, teknik sipil dan bidang lainnya, dan jangkauan aplikasinya hampir di mana-mana. Di antara mereka, di kapal kecil, kapal pesiar, kapal besar dan bidang kapal lainnya, Aplikasi serat karbon sedang berkembang. Serat karbon adalah bahan yang ideal untuk aplikasi kelautan, karena dapat mengurangi getaran lambung kapal, menjaga lingkungan komunikasi nirkabel yang baik antar kapal, dll.
Selain itu, alasan terpenting untuk menggunakan serat karbon adalah karena bahan tersebut dapat meningkatkan kecepatan dan penghematan bahan bakar kapal dengan mengurangi bobot. Misalnya, dengan mengganti komposit serat kaca (GFRP) dengan komposit yang diperkuat serat karbon (CFRP), bobot lambung dapat dikurangi.
Penerapan serat karbon dan material kompositnya di kapal pesiar, melalui penggunaan CFRP pada peralatan suprastruktur dan dek, dapat lebih mengurangi bobot dan meningkatkan stabilitas kapal; poros penggerak serat karbon juga dapat mengurangi berat dan mengurangi getaran; serat karbon di bilah baling-baling Ada juga potensi aplikasi yang luas.
Pada awal 1940-an, Angkatan Laut AS menggunakan bahan komposit untuk membangun kapal kecil, yang membuka babak baru dalam konstruksi kapal. Pada pertengahan-1950, ditetapkan bahwa kapal di bawah 16m harus terbuat dari bahan komposit. Dengan perkembangan ilmu material, peningkatan metode konstruksi dan bentuk aplikasi, pada tahun 1994, Amerika Serikat menggunakan material komposit untuk membangun kapal penyapu ranjau kelas "Avenger" sepanjang 68,3-meter. Kapal eksplorasi selam yang dibangun pada tahun 1996 terbuat dari bahan komposit yang diperkuat serat grafit untuk cangkangnya, dan kedalaman menyelam kapal dapat mencapai 6096m. "Stiletto" dengan kode nama M80 yang diproduksi pada tahun 2006 adalah speedboat uji siluman berkecepatan tinggi terbaru dan lambung terbesar yang dibentuk oleh serat karbon pada satu waktu. Dengan panjang 24,4m dan lebar 12,2m, draft hanya 0,9m dan perpindahan 67t, yang memungkinkan speedboat dengan mudah mendapatkan kecepatan yang lebih tinggi. Kapal selam nuklir Amerika Serikat kelas Los Angeles juga menggunakan material komposit jenis baru untuk membuat kubah sonar, yang panjangnya 7,6m, diameter maksimum 8,1m, dan memiliki kinerja yang sangat baik. Angkatan Laut AS juga mengembangkan kapal yang dilengkapi militer menjadi hovercraft tradisional. Hovercraft konvensional menggunakan cangkang kaku aluminium yang mirip dengan pesawat sebagai bahan dasarnya, sedangkan American All Terrain Amphibious Hovercraft Company (ATLAS Hovercraft) telah mengembangkan hovercraft semua-komposit yang disebut AH-100-P, yang dirancang untuk menampung 150 awak.
Sebagai negara besar dalam pembuatan kapal komposit di Asia, Jepang mulai membangun kapal FRP sejak tahun 1953. Pada tahun 1970-an, kapal nelayan Jepang mulai banyak menggunakan FRP. Sejak itu, Jepang telah memproduksi puluhan ribu kapal nelayan FRP setiap tahun. semakin sempurna. Saat ini, produksi FRP Jepang menempati urutan teratas di dunia, dan konsumsi FRP kapal penangkap ikan bermotor laut saja mencapai 76,3 persen . Pada saat yang sama, dalam pengembangan dan produksi bahan komposit berkinerja tinggi seperti serat karbon, Jepang juga menempati posisi penting di dunia. Kapal performa tinggi, kapal balap, dan kapal pesiar mewahnya sekarang banyak menggunakan material komposit serat karbon performa tinggi.
Serat karbon memiliki dua jenis kekuatan tinggi dan modulus tinggi. Ini memiliki karakteristik kekakuan tinggi, kekuatan luluh tinggi dan kekuatan lentur tinggi. Ini umumnya digunakan dalam pembuatan kapal berkinerja tinggi dan berkecepatan tinggi. Serat karbon Jepang dijual di seluruh dunia dan terutama digunakan dalam pembuatan speedboat berkecepatan tinggi, perahu balap berkinerja tinggi, yacht mewah, dan perahu lainnya.
Serat aramid memiliki karakteristik kekuatan spesifik tinggi, ketangguhan tinggi, ketahanan benturan dan antipeluru, dan digunakan untuk komponen kapal dengan persyaratan tinggi untuk tarik, beban aktif, dan antipeluru. Karena kekuatan lentur tekan rendah, tidak cocok untuk pembuatan lambung kompresi tinggi dan lentur tinggi, dan hanya cocok untuk kapal dengan batas berat yang ketat.
Ketika mempertimbangkan biaya dalam pembuatan kapal, di bawah premis untuk memenuhi persyaratan desain, metode desain menggunakan bahan komposit serat hibrida telah muncul. Penggunaan campuran dari berbagai bahan yang diperkuat serat mengatasi beberapa kekurangan dari bahan komposit serat tunggal, meningkatkan sifat fisik dan mekanik, dan selanjutnya meningkatkan kemampuan desain bahan. Kain dua dimensi dan tiga dimensi yang dibentuk oleh bahan penguat dapat diproduksi sesuai dengan kebutuhan desain untuk memenuhi kekuatan, kinerja intra-lapisan dan antar-lapisan kapal, dan selanjutnya mencapai persyaratan bobot ringan dan kekuatan tinggi untuk kapal
Karena bobot material komposit yang ringan, Angkatan Laut AS berencana untuk menggunakan material komposit fenolik yang diperkuat kaca di kompartemen daya, termasuk silinder, kepala silinder, panci oli, penutup cam, roller pendukung, sprocket kontrol kecepatan, dan pompa air, oli pompa, dan puli mesin diesel laut. Tunggu.
Beberapa elemen mekanis kapal permukaan juga dapat dibuat dari bahan komposit, dan dalam tren untuk mengurangi berat lambung, pengurangan berat komponen transmisi daya dari sistem propulsi juga menjadi agenda. Biasanya, pada kapal berkecepatan tinggi di mana 2 atau 4 mesin diesel berkecepatan tinggi menggerakkan waterjet melalui gearbox reduksi, jarak antara mesin diesel dan gearbox atau antara gearbox dan waterjet diperpendek. Khususnya di ruang katamaran yang sempit, 4 mesin diesel harus diatur secara terhuyung-huyung, dan tenaga yang dihasilkan oleh mesin diesel depan harus disalurkan melalui mesin diesel belakang. Oleh karena itu, diperlukan transmisi dengan bobot paling ringan dan komponen paling sedikit. Penggunaan poros penggerak yang terbuat dari bahan tabung serat karbon dapat dengan mudah mencapai tujuan pengurangan berat komponen transmisi.
Keuntungan utama dari poros penggerak CFRP meliputi: secara signifikan mengurangi berat poros penggerak; kecepatan kritis tinggi, biasanya tidak perlu mengatur bantalan pada poros panjang, mengurangi jumlah bantalan, mengurangi biaya, mengurangi poros, mengurangi suku cadang, Menghemat biaya penyangga bantalan dan mengurangi berat; ketahanan korosi, sinyal magnetik rendah, sinyal listrik, anti-aus, dapat mengurangi kebisingan di struktur dan udara hingga 520dB. (Sumber: Easy Composites/Komposit Xintiandi)