دانشکده تحصیلات تکمیلی
سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی
عنوان :
بررسی سطوح نانو در کاهش ضریب اصطکاک در جریان و افزایش مقاومت سطح
چکیده :
حفظ بدنۀ کشتی ها و زیردریایی ها در مقابل آسیب های ناشی از چسبیدن خزه ها و سخت پوستان
دریایی به همان اندازهحفظ و نگهداری آن در برابر عوامل خورنده اهمیت دارد .پوشش های ضد خزه
معمولی برای اینکه در برابر رشد گیاهان وجانوران دریایی روی سطح مقاوم باشند لازم است که مقدار
کنترل شده ای از مواد سمی به داخل آب وارد نمایند تا تخم خزه ها و قارچ ها و جانوران دریایی را قبل
از رشد و تکثیر و انتشار بر روی سطح نابود نماید.
فناوری های نوین در زمینۀ نانوفناوری تاثیر به سزایی بر پوشش های ضدخزه داشته و منجر هب نوآوری
هایی در این حوزه گردیده است .با فناوری نانو می توان به سطحی هوشمند با مولکول های دستکاری
شده رسید که غیرسمی بوده و خواص ضد خزه دارد.
فناوری نانو در پوشش های سطحی خواصی از قبیل انرژی سطحی، هدایت بارهای الکتریکی، تخلخل، تر
شوندگی، اصطکاک، زبری و فعالیت شیمیایی و برهم کنش با میکروارگانیسمها را کنترل نموده و به این
صورت قابلیت ارائه پوشش ضدخزه با ویژگی های ممتازی از قبیل :عدم سمییت، تاثیر بر روی طیف
وسیعی از موجودات دریایی، دوستدار محیط زیست، دوام بالا و غیره را ایجاد می نماید .با استفاده از این
سیستم ها می توان میزان سوخت مورد مصرف را تا 40٪ کاهش داد و در سال معادل7⁄5 میلیون دلار صرفه
جویی کرد.
این فناوری قابلیت تسخیر بازار تا70٪ حجم فروش جهانی را دارد و با توجه به ممنوعیت استفاده از
پوشش های حاوی قلع( تری بوتیل تین TBT تا ) سال 2008 ، مراکز تحقیقاتی موسسات بزرگ پوشش ها
به طراحی و ساخت پوشش های ضدخزه با فناوری نانو پرداخته اند.
فناوری نانو رنگ های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می نماید که با توجه به
طول عمر شناورها و دوام بیش از 20 سال این رنگ ها بر بدنه شناورها و تجهیزات زیر دریایی می توان
این امر را به معنای مادام العمر بودن این رنگ دانست.
مقدمه :
روکش های مورد استفاده در بدنه شناورها و تجهیزات زیر دریا باید در مقابلPH آب دریا، املاح،
عوامل خورنده، نفوذ آب و رشد جلبکها مقاوم باشد .همچنین، باید دارای ویژگی پوشش های بالای سطح
آب باشد و در برابر عوامل محیطی مانند تابش نور، رطوبت هوا،عوامل فیزیکی و …مانند ضربه امواج مقاوم
باشند.
اخیراً چندین تحقیق راجع به مقاومت به خوردگی مواد نانو ساختاری ( نانو کامپوزیت ها، پوشش های
نازک در مقیاس نانو، نانو ذرات و…) صورت گرفته است . مواد رد مقیاس نانو، خواص فیزیکی، شیمیایی و
شیمی فیزیکی بی نظیری از خود نشان می دهند و این می تواند سبب بهبود مقاومت به خوردگی در مقا
یسه با همین مواد در حالت تولید گردد . همچنین روشن شده است که نانو ذرات به علت سطح ویژه
بالایشان، توزیع یکنواختی روی ماده زمینه داشته وبا استفاده از حداقل ماده مصرفی می توان به
حداکثربازده پوششی رسید.
تمام روکش های جامد از ترکیبی از نانو ذرات یا میکروذرات تشکیل شده اند .رنگ های معمولی ازیک
بخش جامد(رزین، پرکننده، رنگدانه، خشک کننده و افزودنی های دیگر و) یک جزء حامل مایع تشکیل
می شوند . حامل رنگ می تواند یک حلال آلی فرار یا آب باشد . اگر آب به عنوان حامل به کار رود،
اجزای دیگری همانند آمونیاک برای حفظ حالت سوسپانسیونی رنگ به، آن اضافه می شود .
معمولاً پوشش دهی بخش های مختلف شناور دریایی با دو هدف اصلی حفاظت در برابر خوردگی و ایجاد
خواص ویژه انجام می شود .سطح شناور در محیط دریا در معرض آب نمک، نور خورشید، سایش، باد و
باران، شوکهای گرمایی، موجودات زنده دریایی و سایر عوامل پیشبینی نشده دیگر قرار می گیرد .هر
بخش از سطح شناور در معرض نوعی شرایط خاص قرار دارد .به همین دلیل برای هر بخش باید پوششی
را انتخاب کرد که جوابگوی نیازهای ویژه آن محیط باشد .یکی از مهمترین بخشهای شناور، قسمت غوطه
ور در آب یا زیر بدنه آن است .در این بخش، نشست و رشد موجودات زنده روی بدنه که با عنوان آلودگی
زیستی (bio-fouling) یا خزه بستن شناخته شده، همواره به عنوان مشکلی اساسی مطرح بوده است .
رسوب ترکیبات دریایی روی بدنه باعث کاهش قابلیت مانور، کاهش سرعت، افزایش مصرف سوخت و
تغییر کارایی عمومی شناور می شود . این پدیده همچنین باعث افزایش نیروی مقاومت(drag force)
و انتشار صوتی کشتی ها و زیردریایی ها و در نتیجه افزایش هزینه ها نیز می شود .مقدار دقیق این
هزینه ها بستگی به اندازه و نوع شناور و محیط دریا دارد.پوشش های اعمال شده در بخش مغروق شناور،
براساس ویژگیهای سطحی آن، اثرهای متفاوتی بر اصطکاک شناور با آب و در نتیجه بر مقاومت
اصطکاکی شناور دارند .مقاومت اصطکاکی درصدی از مقاومت کل وارد بر شناور را تشکیل می دهد .
سهم مقاومت اصطکاکی در مقاومت کل از عوامل مختلفی مانند اندازه و سرعت حرکت شناور اثر می
پذیرد .مثلاً در کشتی های باربر و تانکرها، مقاومت اصطکاکی 80 – 90درصد مقاومت کل و در
شناورهای تندرو حداکثر 30 درصد مقاومت کل را تشکیل می دهد
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند