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聚合物浮标:更加安全和稳定
时间:2016-01-11 17:18:00来源:科研出版社
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提要:乘坐轮船出海时,有时可以看到海面上那一个个浮动的东西,就是浮标。这些浮标有很大的作用,过去的浮标多用钢制成,存在许多问题。如今学者们研究了许多钢制浮标的替代物,例如聚合物浮标。
聚合物浮标:更加安全和稳定

浮标是一种浮在海面上的结构,或是通过重量固定在河床的结构,用来标示诸如暗礁和浅海这样的障碍,还可以在船舶航行的过程中指示航线方向。一般来说,浮标的常规材料是钢制的,存在几个问题。第一,考虑到船舶和钢制浮标之间的碰撞,钢制轻型浮标存在着安全风险。第二,钢制浮标透露出盐水这样的腐蚀环境,钢的氧化和腐蚀会带来海洋污染。第三,由于钢制浮标较为沉重,需要太多的维护成本。

许多国家都已经认识到这些问题,了解到钢制浮标的局限性。许多关于浮标的研究都希望找到轻便且环保的新材料。韩国学者指出,在韩国政府的研究中,进行了低成本、环保型浮标的基础研究和设计工作。韩国政府正在努力制作一些功能先进、重量轻、安全和有特殊用途的浮标。比如有学者研究了聚合物浮标,检查高分子材料应用的可行性,塑料浮标及性能,填充有聚乙烯、聚氨酯泡沫的塑料浮标等等。

在韩国釜庆国立大学的Young Whan Park等几位学者的这项研究中,从传统的钢制浮体研制出了新型的聚乙烯浮体。聚合物浮体采用的是模块类型那部分。为了评价该部分的强度,进行了结构分析模拟,考虑应力、位移和拉力。为了能在海滨应用这一新浮标,需要对稳定性进行检查。浮标的稳定性需要比较重心、浮力、振荡周期、风吹的倾斜角度、潮流等。文章发表在科研出版社英文期刊《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》(材料科学与化学工程)上。(具体计算过程查看原文

图1:韩国标准浮标

1:韩国传统的标准轻型浮标

图2:使用聚合物的标准浮标

2:换用聚合物材料的浮标

研究发现,聚合物浮体最多可以减少44.1%的重量,压力为基础材料压力的25%,最大位移和拉力值与浮体的总长度相比都太小,在安全范围内。因此,与传统的浮标相比,每个值都到了改善,变得更加稳定。新的聚合物浮体可以改善浮体的安全性和稳定性。

文章链接:http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?PaperID=62605

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作者系刘静竹

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