খবর

একটি ফাইবার-ক্ষত চাপবাহী জাহাজের ভেতরের স্তরটি মূলত একটি আস্তরণের কাঠামো, যার প্রধান কাজ হল ভিতরে সঞ্চিত উচ্চ-চাপ গ্যাস বা তরলের ফুটো রোধ করার জন্য একটি সিলিং বাধা হিসাবে কাজ করা, একই সাথে বাইরের ফাইবার-ক্ষত স্তরটিকেও রক্ষা করা। এই স্তরটি অভ্যন্তরীণ সঞ্চিত উপাদান দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না এবং বাইরের স্তরটি একটি রজন-রিইনফোর্সড ফাইবার-ক্ষত স্তর, যা মূলত চাপবাহী জাহাজের বেশিরভাগ চাপ বহন করতে ব্যবহৃত হয়।

একটি ফাইবার-ক্ষত চাপবাহী জাহাজের গঠন: যৌগিক পদার্থের চাপবাহী জাহাজ প্রধানত চারটি কাঠামোগত আকারে আসে: নলাকার, গোলাকার, বৃত্তাকার এবং আয়তক্ষেত্রাকার। একটি বৃত্তাকার জাহাজে একটি নলাকার অংশ এবং দুটি মাথা থাকে। ধাতব চাপবাহী জাহাজগুলি সরল আকারে তৈরি করা হয়, অক্ষীয় দিকে অতিরিক্ত শক্তি মজুদ থাকে। অভ্যন্তরীণ চাপের অধীনে, একটি গোলাকার জাহাজের অনুদৈর্ঘ্য এবং অক্ষাংশীয় চাপ সমান হয় এবং এটি একটি নলাকার জাহাজের পরিধিগত চাপের অর্ধেক। ধাতব পদার্থের সমস্ত দিকে সমান শক্তি থাকে; অতএব, গোলাকার ধাতব জাহাজগুলি সমান শক্তির জন্য ডিজাইন করা হয় এবং একটি নির্দিষ্ট আয়তন এবং চাপের জন্য ন্যূনতম ভর থাকে। একটি গোলাকার জাহাজের চাপ অবস্থা আদর্শ, এবং জাহাজের প্রাচীরকে সবচেয়ে পাতলা করা যেতে পারে। তবে, গোলাকার জাহাজ তৈরিতে বেশি অসুবিধার কারণে, এগুলি সাধারণত শুধুমাত্র মহাকাশযানের মতো বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়। রিং-আকৃতির পাত্র শিল্প উৎপাদনে বিরল, তবে কিছু নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে তাদের কাঠামো এখনও প্রয়োজনীয়। উদাহরণস্বরূপ, সীমিত স্থানের পূর্ণ ব্যবহার করার জন্য মহাকাশযান এই বিশেষ কাঠামো ব্যবহার করে। আয়তাকার পাত্রগুলি মূলত সীমিত স্থানের ব্যবহার সর্বাধিক করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন অটোমোবাইলের জন্য আয়তাকার ট্যাঙ্ক গাড়ি এবং রেলওয়ে ট্যাঙ্ক গাড়ি। এই পাত্রগুলি সাধারণত নিম্ন-চাপ বা বায়ুমণ্ডলীয়-চাপের জাহাজ হয় এবং হালকা ওজন পছন্দ করা হয়।

কম্পোজিট ম্যাটেরিয়াল প্রেসার ভেসেলের গঠনের জটিলতা, এন্ড ক্যাপ এবং তাদের বেধের আকস্মিক পরিবর্তন, এবং এন্ড ক্যাপগুলির পরিবর্তনশীল বেধ এবং কোণ ডিজাইন, বিশ্লেষণ, গণনা এবং ছাঁচনির্মাণে অনেক অসুবিধার সৃষ্টি করে। কখনও কখনও, কম্পোজিট ম্যাটেরিয়াল প্রেসার ভেসেলগুলিকে কেবল এন্ড ক্যাপগুলিতে বিভিন্ন কোণ এবং গতি অনুপাতের সাথে ঘুরানোর প্রয়োজন হয় না, বরং কাঠামোর উপর নির্ভর করে বিভিন্ন ঘুরানোর পদ্ধতিরও প্রয়োজন হয়। একই সাথে, ঘর্ষণ সহগের মতো ব্যবহারিক কারণগুলির প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। অতএব, কেবলমাত্র একটি সঠিক এবং যুক্তিসঙ্গত কাঠামোগত নকশাই ওয়াইন্ডিং উৎপাদন প্রক্রিয়াটিকে সঠিকভাবে পরিচালনা করতে পারে।যৌগিক উপাদানচাপবাহী জাহাজ, যার ফলে ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এমন হালকা যৌগিক উপাদানের চাপবাহী জাহাজ পণ্য তৈরি হয়।

ফাইবার-ক্ষত চাপ জাহাজের জন্য উপকরণ

প্রধান ভার বহনকারী উপাদান হিসেবে ফাইবার-ক্ষত স্তরের উচ্চ শক্তি, উচ্চ মডুলাস, কম ঘনত্ব, তাপীয় স্থিতিশীলতা, ভাল রজন ভেজাযোগ্যতা, ভাল ঘূর্ণন প্রক্রিয়াকরণযোগ্যতা এবং অভিন্ন ফাইবার বান্ডেল শক্ততা থাকতে হবে। হালকা ওজনের কম্পোজিট চাপবাহী জাহাজের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত রিইনফোর্সিং ফাইবার উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে কার্বন ফাইবার, পিবিও ফাইবার, অ্যারামিড ফাইবার এবং অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের পলিথিন ফাইবার।

কার্বন ফাইবারএটি একটি তন্তুযুক্ত কার্বন উপাদান যার প্রধান উপাদান হল কার্বন। এটি উচ্চ তাপমাত্রায় জৈব তন্তুর পূর্বসূরীদের কার্বনাইজ করে তৈরি হয় এবং এটি একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন তন্তু উপাদান যার কার্বনের পরিমাণ ৯৫% এর বেশি। কার্বন ফাইবারের চমৎকার বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটির উপর গবেষণা ১০০ বছরেরও বেশি আগে শুরু হয়েছিল। এটি একটি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-মডুলাস এবং কম-ঘনত্বের উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ক্ষত তন্তু উপাদান, যা প্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য দ্বারা চিহ্নিত করা হয়:

১. কম ঘনত্ব এবং হালকা ওজন। কার্বন ফাইবারের ঘনত্ব ১.৭~২ গ্রাম/সেমি³, যা ইস্পাতের ঘনত্বের ১/৪ এবং অ্যালুমিনিয়াম খাদের ঘনত্বের ১/২ এর সমান।

2. উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস: এর শক্তি ইস্পাতের চেয়ে 4-5 গুণ বেশি এবং এর স্থিতিস্থাপক মডুলাস অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির চেয়ে 5-6 গুণ বেশি, যা পরম স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধার প্রদর্শন করে (ঝাং এরিয়ং এবং সান ইয়ান, 2020)। কার্বন ফাইবারের প্রসার্য শক্তি এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস যথাক্রমে 3500-6300 MPa এবং 230-700 GPa পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

৩. তাপীয় প্রসারণের কম সহগ: কার্বন ফাইবারের তাপীয় পরিবাহিতা ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায়, যা এটিকে দ্রুত শীতলকরণ এবং উত্তাপের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী করে তোলে। কয়েক হাজার ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা হওয়ার পরেও এটি ফাটবে না এবং ৩০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে অ-জারণকারী পরিবেশে এটি গলে যাবে না বা নরম হবে না; তরল তাপমাত্রায় এটি ভঙ্গুর হয়ে যাবে না।

৪. ভালো জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা: কার্বন ফাইবার অ্যাসিডের প্রতি নিষ্ক্রিয় এবং ঘনীভূত হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের মতো শক্তিশালী অ্যাসিড সহ্য করতে পারে। অধিকন্তু, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলিতে বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, বিষাক্ত গ্যাস শোষণ করার ক্ষমতা এবং নিউট্রন সংযমের মতো বৈশিষ্ট্যও রয়েছে, যা এগুলিকে মহাকাশ, সামরিক এবং অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য করে তোলে।

অ্যারামিড, সুগন্ধযুক্ত পলিফথালামাইড থেকে সংশ্লেষিত একটি জৈব তন্তু, 1960 এর দশকের শেষের দিকে আবির্ভূত হয়েছিল। এর ঘনত্ব কার্বন ফাইবারের তুলনায় কম। এটি উচ্চ শক্তি, উচ্চ ফলন, ভাল প্রভাব প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতার অধিকারী এবং এর দাম কার্বন ফাইবারের মাত্র অর্ধেক।আরামিড ফাইবারপ্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি রয়েছে:

১. ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। অ্যারামিড ফাইবার হল একটি নমনীয় পলিমার যার প্রসার্য শক্তি সাধারণ পলিয়েস্টার, তুলা এবং নাইলনের তুলনায় বেশি। এর দৈর্ঘ্য বেশি, হাতের নরম অনুভূতি এবং স্পিনেবিলিটি ভালো, যার ফলে এটি বিভিন্ন সূক্ষ্মতা এবং দৈর্ঘ্যের তন্তুতে তৈরি করা যায়।

২. চমৎকার শিখা প্রতিরোধক এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা। অ্যারামিডের সীমিত অক্সিজেন সূচক ২৮-এর বেশি, তাই এটি শিখা থেকে সরানোর পরেও জ্বলতে থাকে না। এর তাপীয় স্থিতিশীলতা ভালো, এটি ২০৫℃ তাপমাত্রায় ক্রমাগত ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ২০৫℃-এর বেশি তাপমাত্রায়ও উচ্চ শক্তি বজায় রাখে। একই সাথে, অ্যারামিড ফাইবারগুলির পচনশীল তাপমাত্রা উচ্চ, উচ্চ তাপমাত্রায়ও উচ্চ শক্তি বজায় রাখে এবং কেবল ৩৭০℃-এর বেশি তাপমাত্রায় কার্বনাইজ হতে শুরু করে।

৩. স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য। অ্যারামিড ফাইবারগুলি বেশিরভাগ রাসায়নিকের প্রতি চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, অজৈব অ্যাসিডের বেশিরভাগ উচ্চ ঘনত্ব সহ্য করতে পারে এবং ঘরের তাপমাত্রায় ভালো ক্ষার প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে।

৪. চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। এর অসাধারণ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যেমন অতি-উচ্চ শক্তি, উচ্চ মডুলাস এবং হালকা ওজন। এর শক্তি ইস্পাত তারের চেয়ে ৫-৬ গুণ, এর স্থিতিস্থাপক মডুলাস ইস্পাত তার বা কাচের ফাইবারের চেয়ে ২-৩ গুণ, এর শক্ততা ইস্পাত তারের দ্বিগুণ এবং এর ওজন ইস্পাত তারের চেয়ে মাত্র ১/৫। সুগন্ধি পলিমাইড ফাইবারগুলি দীর্ঘকাল ধরে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ফাইবার উপকরণ, যা প্রাথমিকভাবে মহাকাশ এবং বিমান চলাচলের চাপবাহী জাহাজের জন্য উপযুক্ত এবং গুণমান এবং আকৃতির জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।

১৯৮০-এর দশকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে মহাকাশ শিল্পের জন্য তৈরি যৌগিক পদার্থের জন্য একটি শক্তিশালী উপাদান হিসেবে PBO ফাইবার তৈরি করা হয়েছিল। এটি হেটেরোসাইক্লিক অ্যারোমেটিক যৌগ ধারণকারী পলিমাইড পরিবারের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল সদস্যদের মধ্যে একটি এবং এটি একবিংশ শতাব্দীর সুপার ফাইবার হিসাবে পরিচিত। PBO ফাইবারের চমৎকার ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে; এর শক্তি, স্থিতিস্থাপক মডুলাস এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সমস্ত তন্তুর মধ্যে সেরা। অধিকন্তু, PBO ফাইবারের চমৎকার প্রভাব প্রতিরোধ ক্ষমতা, ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এটি হালকা ও নমনীয়, যা এটিকে একটি আদর্শ টেক্সটাইল উপাদান করে তোলে। PBO ফাইবারের নিম্নলিখিত প্রধান বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

১. চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য। উচ্চমানের PBO ফাইবার পণ্যগুলির শক্তি ৫.৮ GPa এবং একটি ইলাস্টিক মডুলাস ১৮০ GPa, যা বিদ্যমান রাসায়নিক তন্তুগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ।

2. চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতা। এটি 600℃ পর্যন্ত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে, যার সীমিত সূচক 68। এটি আগুনের শিখায় পুড়ে যায় না বা সঙ্কুচিত হয় না এবং এর তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং শিখা প্রতিরোধ ক্ষমতা অন্য যেকোনো জৈব তন্তুর চেয়ে বেশি।

একবিংশ শতাব্দীর অতি-উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ফাইবার হিসেবে, PBO ফাইবারের অসাধারণ ভৌত, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর শক্তি এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস অ্যারামিড ফাইবারের দ্বিগুণ, এবং এটি মেটা-অ্যারামিড পলিঅ্যামাইডের তাপ প্রতিরোধ এবং শিখা প্রতিরোধ ক্ষমতা ধারণ করে। এর ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি অ্যারামিড ফাইবারের চেয়ে সম্পূর্ণরূপে ছাড়িয়ে যায়। 1 মিমি ব্যাসের PBO ফাইবার 450 কেজি পর্যন্ত ওজনের একটি বস্তু তুলতে পারে এবং এর শক্তি ইস্পাত ফাইবারের চেয়ে 10 গুণ বেশি।

অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের পলিথিন ফাইবারউচ্চ-শক্তি, উচ্চ-মডুলাস পলিথিন ফাইবার নামেও পরিচিত, এটি বিশ্বের সর্বোচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি এবং নির্দিষ্ট মডুলাসযুক্ত ফাইবার। এটি পলিথিন থেকে তৈরি একটি ফাইবার যার আণবিক ওজন 1 মিলিয়ন থেকে 5 মিলিয়ন। অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের পলিথিন ফাইবারের প্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

১. উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি এবং উচ্চ নির্দিষ্ট মডুলাস। এর নির্দিষ্ট শক্তি একই ক্রস-সেকশনের ইস্পাত তারের দশ গুণেরও বেশি এবং এর নির্দিষ্ট মডুলাস বিশেষ কার্বন ফাইবারের পরেই দ্বিতীয়। সাধারণত, এর আণবিক ওজন ১০ এর বেশি হয়, যার প্রসার্য শক্তি ৩.৫ জিপিএ, স্থিতিস্থাপক মডুলাস ১১৬ জিপিএ এবং প্রসারণ ৩.৪%।

২. কম ঘনত্ব। এর ঘনত্ব সাধারণত ০.৯৭~০.৯৮ গ্রাম/সেমি³, যা এটিকে জলের উপর ভাসতে সাহায্য করে।

৩. বিরতিতে কম প্রসারণ। এর শক্তিশালী শক্তি শোষণ ক্ষমতা, চমৎকার প্রভাব এবং কাটা প্রতিরোধ ক্ষমতা, চমৎকার আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অতিবেগুনী রশ্মি, নিউট্রন এবং গামা রশ্মির বিরুদ্ধে প্রতিরোধী। এটি উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি শোষণ, কম ডাইইলেক্ট্রিক ধ্রুবক, উচ্চ তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ সংক্রমণ এবং রাসায়নিক ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, পাশাপাশি ভাল পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং দীর্ঘ নমনীয় জীবন ধারণ করে।

পলিথিন ফাইবারের অনেক উন্নত বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদর্শন করেউচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ফাইবারবাজার। অফশোর তেলক্ষেত্রে মুরিং লাইন থেকে শুরু করে উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন হালকা ওজনের যৌগিক উপকরণ পর্যন্ত, এটি আধুনিক যুদ্ধক্ষেত্রে, সেইসাথে বিমান, মহাকাশ এবং সামুদ্রিক ক্ষেত্রে অসাধারণ সুবিধা প্রদর্শন করে, প্রতিরক্ষামূলক সরঞ্জাম এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।