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复材资讯·为未来的太空任务开发先进的复合材料太阳帆系统

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美国宇航局兰利研究中心的一个团队与来自美国宇航局艾姆斯研究中心、纳米航空电子公司和圣克拉拉大学机器人系统实验室的合作伙伴正在为先进复合太阳帆系统 (ACS3) 任务开发一种可展开的轻型复合材料吊杆和太阳帆系统 , 即首次将复合材料吊杆用于轨道上的太阳帆。

该系统由太阳能供电,可替代火箭推进剂和电力推进系统。依靠阳光为航天器设计提供了可能无法实现的选择。

复合材料吊杆由 12 单元 (12U) CubeSat 部署,这是一种经济高效的纳米卫星,尺寸仅为 23 厘米 x 34 厘米。与传统的金属可展开臂杆相比,ACS3 臂杆轻 75%,受热时的热变形减少 100 倍。

一旦进入太空,CubeSat 将快速部署太阳能电池阵列并展开复合材料吊臂,只需 20 到 30 分钟。方形帆由碳纤维增强的柔性聚合物材料制成,每边长约 9 米。这种复合材料是执行任务的理想选择,因为它可以卷起来以进行紧凑的存储,但仍能保持强度,并且在暴露于温度变化时能够抵抗弯曲和翘曲。机载摄像头将记录部署帆的形状和对齐情况以进行评估。

为 ACS3 任务的复合材料吊杆开发的技术可扩展到未来 500 平方米的太阳帆任务,研究人员正在努力开发大至 2,000 平方米的太阳帆。

该任务的目标包括成功组装帆并在低轨道部署复合材料起重臂,以评估帆的形状和设计的功效,并收集有关帆性能的数据,为开发更大的未来系统提供信息。   

科学家们希望从 ACS3 任务中收集数据,用于设计未来的系统,这些系统可用于载人探索任务、空间天气预警卫星和小行星侦察任务的通信。

来源:复材模压网

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来源:碳纤维生产技术
复合材料航空航天电力电子通信材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-06-18
最近编辑:25天前
碳纤维生产技术
助力国内碳纤维行业发展
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热点关注·中国重大突破!基建狂魔再添利器,制造世界最长碳纤维臂架泵车

本文摘要:(由ai生成)中国自主研发的臂架泵车技术曾助力日本福岛核电站核泄漏救援,现广泛应用于国内外摩天大楼建设。三一重工集团和中联重科等企业突破国际技术垄断,成功研发出能承受极端压力的钢材,以及世界最长的101米碳纤维臂架泵车,拥有多项技术专利,极大提升了建筑施工效率和工程质量,展现了中国在混凝土工程机械领域的先进水平。可能很少有人知道,之前日本在福岛发生核泄漏的时候,因为没有合适高度的设备,还需要寻求我们中国的设备协助。凭此设备我们还曾拿下沙特阿拉 伯的超级工程,并且一举创下了世界纪录。然而这项设备的技术之前一直被国外垄断,直到九十年代我们才研究出来。现在制造出来的产品一经问世就打破吉尼斯纪录!背后有怎样的故事?它的出现对我们的基建工程有多大的影响?今天就让蓝猫带大家了解一下吧!时间回到二零一一年,因为受到地震的影响,当时日本的福岛核电站发生了核泄漏,急切地需要给反应堆泵水进行降温措施。然而尴尬的事情是自称为工业强国的日本,在当时并没有设备可以达到这个高度,没办法只能向中国求助。核泄漏关系重大,中国方面的三一重工集团收到支援请求后,二话没说就派出了一辆六十二米的臂架泵车前往现场了救援。正是我们的帮助才阻止了这场悲剧的进一步扩散,这也说明了我们设备的重要性。要知道在上世纪九十年代的时候,我们中国还没办法自主制造这种臂架泵车,因为技术一直被国外所垄断。现如今我们不仅造出来了,而且还非常的厉害。随着近年来中国的摩天大楼一座座的拔地而起,中国的高楼在全世界的高楼前十排名中就占了一半。而这些摩天大楼动辄数百米,修建时想要把这些混凝土送上去,除了依靠专门的管道,咱们的混凝土泵车也发挥着巨大作用。它的能力就是将快速地把混凝土通过臂架系统精准地输送到指定位置,既要保证质量又能提升速度。咱们先来看看它的样子,它其实是一个利用巨大的压力然后将混凝土沿着管道连续输送的机械,其主体主要由泵体和输送管组成,它的泵体装在下方的汽车底盘上,然后就是一个可伸缩或屈折的臂架。这个臂架是制造臂架泵车的关键,因为想要把混凝土升到几十米高的高度,那么制造臂架所用到的钢板强度就有很高的要求。至少要达到六百兆帕才能承受住这么强的压力。但是之前这种材料只能从国外进口,不仅贵态度还不好,而我们又非常需要,怎么办?只能自己造!经过很长一段时间的刻苦攻关,最终掌握了这种特殊钢材的锻造方法。并且现在成功的锻造出了能承受2200兆帕的超级钢,现在已经应用在很多高端领域。这里先不多说,只能说国外想要垄断我们的技术,最终只会使得我们更加强大!在当时我们的中国民企三一重工,克服了重重困难才制造出了能承受住一千兆帕压力的钢材,也就是一块指甲盖大小的地方要承受住一头大象的力量!也就是这次突破为我国的钢材制造业打开了新的篇章,并且他们派往日本救援的就是我们自主研发的臂架泵车。到现在咱们中联重科已经研发出了101米长的臂架泵车。它的后半部分是碳纤维构成,是臂架泵车的世界吉尼斯纪录保持者。还拥有120多项技术专利,这也是人类第一次把泵车臂架做到了100米以上。这是什么概念,直观点地说就是可以将水泥送到30层楼那么高。不仅如此,它的加入还能大幅度地提高建筑施工领域整体工作效率,同时还能降低能耗。就说疫情期间,武汉火神山和雷神山医院的建造过程中,我们看到的长长的管子其实就是混凝土泵车,给人们留下了很深的印象。这次要说的这个101米长的臂架泵车,它的上装部分采用的是仿生学设计。臂架末端的四节臂为了减少压力减轻重量,所以采用了碳纤维轻量化材质,整体可以可减轻臂架重量40%以上!它不仅仅是在长度上创造了世界之最,也是首次将碳纤维技术应用到泵车上面。它所使用的的高效大排量技术加上发动机扭矩控制专利技术相互结合,最大输送量理论上能达到每小时245立方米混凝。燃油的消耗也可以降低约百分之十!足可以称得上是世界泵送能力最强的泵车,这也标志着中国企业在混凝土工程机械的研发方面达到了世界上的先进水平。一般来说在普通人的的印象里会觉得这个混凝土泵车就是个大管子,除了长点也没啥技术难度,然而事实可不是这样的。因为其实它是个非常精细的装备,在这里小编不知道大家有没有思考过一个问题,就是泵车臂架到底是轻点好还是重点好?因为从材料学的角度来看的话,这个臂架越重的话它自身的负载就会越大,负载过大的话就很容易导致自身发生形变,使得臂架的使用寿命大大缩短。而且臂架越重想要展开的话就需要更多的功率才行,所以说臂架其实越轻越好,那么问题就来了,要怎样才能实现这个目标呢?首先工程师需要从臂架的组成部分来改进,而这部分主要是由臂架、油缸和泵管这三个部分组成,所以要从这三个部分去找解决方案。一般在业内有两种方案,第一种是使用超高强度的钢材,比如视频开头的三一重工派往日本救援的的86米臂架泵车,它所有的臂架就全部采用的是超强度钢打造,最高可以承受1800兆帕的高强度。这也意味着钢板每平方厘米要能承受住18吨的压力,而另外一种解决的方案就是使用碳纤维臂架,比如中联重科的这个打破吉尼斯世界纪录的101米碳纤维臂架泵车。碳纤维材料作为新型的材料,它的强度是铁的十倍,但是其比重只有铁的四分之一,在硬度上甚至也超过钢。还有有着非常优越的抗拉强度,不仅用在超级跑车上,在很多高精尖制造业也都有它的施展空间。而在臂架泵车上使用上这种材料,将会大大减少钢制臂架的自身负载。材料问题解决了,另一个重要的问题还需要工程师去处理。因为它是要把地面的混凝土给送到高处,往上输送材料不仅需要强大的动力,如何精确的输送到指定位置也是一个技术活。这么长的管子光靠人工去指挥效率太低了,这就需要用使用计算机来控制了,方向和速度都有了保障。同时还要考虑到如何避免输送过程中所产生的晃动。这些问题都解决了,这个臂架泵车就能工作了。整个的输送过程需要涉及到泵送系统、液压系统、电控系统和臂架系统协同工作,这样才可以完成完整的泵送系统。最后将混凝土沿管道连续输送到浇筑现场,完成浇筑工作。其实对于工业领域来说,又再好地设计到了制造阶段,都逃不过工艺和材料的限制。上世纪90年代这还是被国外垄断的技术,而如今靠着咱们无数工程师的努力才拥有了碳纤维臂架技术。从没有到仿制他们,再到今天制造技术已经可以领先国际水平,不论在工程建设还是在国际救援行动中都能见到咱们国产泵车的身影。中国也因此出现了多家在全世界看来都是一流的混凝土机械设备制造公司。现在如今的中国是目前世界上唯一一个可以制造百米超长钢制臂架泵车的国家。近些年来在面对世界级的施工难题时,中国的装备完全有实力去帮他们解决。中国的工程队曾经被请到沙特阿 拉伯进行施工建设沙特阿拉 伯的第二大工业城。这可是沙漠里面的工程!要在这座沙漠新城里进行建设,最最重要的基础设施就是循环用水系统。因为循环用水系统最重要的就是供水设施的心脏,也就是泵站基座的建设,想要在这个足足有两千立方米的基座浇筑混凝土,需要连续二十小时进行,中间不能间断不然就会出大问题。面对这么大的工程量,还需要在如此短的时间完成,人工肯定是不现实,承担这次任务的两台主力装备就是中国制造的四十七米长的臂架泵车。而中国凭借着过硬的技术最终完成了这个项目,它所考验中国泵车的不仅是长时间的工作,还有世界级的极端工况,经过一个昼夜的鏖战,中国泵车成功创造了高温下连续作业的最高纪录。我国的臂架式混凝土泵车发展至今也仅仅只有30年,能有如此成果怎么能不让我们骄傲呢?为我们的工程师点赞!同时也希望大家可以长按点赞让让更多人的人看到,祝愿我们的祖国繁荣昌盛!来源: 王小杰的春天特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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