ضربه گیرهای لاستیکی در بنادر جنوب

ضربه گیر های دریایی ابزار هایی هستند که در سیستم های ضربه گیری دو وظیفه اصلی را بر عهده دارند:

1ـ به عنوان یک سپر از برخورد بدنه شناورهای دریایی با اسکله در هنگام پهلو گیری جلوگیری می کند.

2ـ شوک هایی که در خلال عملیات بندری رخ می دهد، جذب می کند. ضربه گیر های دریای بسته به نوع طراحی انواع متفاوتی دارند که علاوه بر ابعاد ضربه گیر، عواملی نظیر ماکزیمم نیروی عکس العمل، ماکزیمم تغییر مکان، و میزان جذب انرژ در انتخاب انواع ضربه گیر ها نقش اساسی دارند. 

برای تأمین میزان جذب انرژی توسط یک ضربه گیر، آن را در نیروهای مختلف تحت اندازه گیری قرار می دهند و منحنی نیروی عکس العمل ـ تغییر مکان (منحنی مزیتی) آن به دست می آید و سطح زیر منحنی میزان جذب انرژی ضربه گیر را در تغییر مکان های مختلف نشان می دهد. (در پیوست یک مراحل یک نمونه از این روش اندازه گیری آمده است.) برخی از انواع ضربه گیر های دریایی لاستیکی و منحنی های مزیتی آن ها در پیوست دو به عنوان نمونه آمده است (1). همان طور که در شکل منحنی مزیتی ضربه گیر ها نیز مشخص شده است اگر میزان تغییر شکل به حدی باشد که مقطع حفره ای ضربه گیر بسته شود نیروی عکس العمل به شدت افزایش می یابد و تغییر شکل قابل تراکم الاستیک ضربه گیر رابری به صورت یک افزایش ناگهانی در میزان بار واکنش دهنده بر ضربه گیر پس داده خواهد شد. لذا همیشه در طراحی ها میزان نیروی عکس العمل را باید تا حدی منظور داشت که منجر به بسته شدن مقاطع حفره ای ضربه گیر نشود.

برای این منظور دانستن نیرویی که توسط یک شناور دریایی در هنگام پهلو گیری به ضربه گیر وارد می شود در انتخاب و ساخت ضربه گیر ضروریست. معمولاً این انرژی از حاصل ضرب انرژی سینتیکی کشتی در یک سری ضرائب خاص به صورت ذیل محاسبه می شود (2):

؟؟؟؟؟؟؟

که:

E: انرژی که توسط کشتی وارد می شود (و باید به وسیله سیستم ضربه گیر جذب شود)

W: گنجایش جا به جایی کشتی

V: سرعت پهلو گیری کشتی

g: شتاب جاذبه

C:ضریب دوری از مرکز (اکثراً 0/5 فرض می شود)

C: ضریب جرمی هیدوردینامیکی ( معمولاً بین 1/3 تا 1/8 است)

C: ضریب هندسی شکل (معمولاً بین 0/8 تا 1/0 است)

C: ضریب نرمی (معمولاً بین 0/9 تا 1/0 است)

اطلاعات بیشتر در مورد طراحی و محاسبات آن در مرجع (2) آمده است.

فندر اسکله

مواد مورد استفاده جهت ساخت ضربه گیر لاستیکی عبارت اند از: 

کائوچو Bayer, AP 447, E/P : 70/30 : EPDM

کربن بلک (N550): دوده اهواز

روغن پارافنیک: 840 بهران

ZnO: پارس پرتو ایران

اسید استئاریک: Chem. Malaysia

گوگرد شرکت تابان پودر

Bayer: (بنزتیازول سولفامید - 2 - سیکلوهگزیل - N) CBS

Bayer : (مرکاپتوبنزوتیازول - 2) MBT

Bayer: (فنیا دی آمیل - P - فنیل N' - ایزوپروپیل - N) IPPD

برای اختلاط اجزاء آمیزه و خرد کردن کائوچوی خام از بنبوری استفاده گردیده و عملیات شکل دهی و پخت به صورت روش قالب گیری فشاری انجام شده زمان اختلاط در بنبوری حدود 20 دقیقه و دمای پخت 15°C و زمان پخت حدود 19 دقیقه می باشد.

استحکام کشتی، درصد ازدیاد طول در پارگی مطابق ASTM D412 و مانایی فشاری مطابق ASTM D395 و سختی طبق ASTM D2240 انجام شد و فرتوتی در 70°C به مدت 168 ساعت در کوره هوا انجام شد.

نتایج و بحث: 

در طراحی یک فرمول جهت ساخت یک شربه گیر رابری، باید همه ی اجزاء آمیزه به درستی و به میزان معینی، با توجه به خواص نهایی محصول و شرایط محیطی و کاربردی مورد نظر انتخاب شود.

در طراحی یک فرمول جهت ساخت یک شربه گیر رابری، باید همه ی اجزاء آمیزه به درستی و به میزان معینی، با توجه به خواص نهایی محصول و شرایط محیطی و کاربردی مورد نظر انتخاب شود.

به علت کاربرد ضربه گیر در شرایط محیطی جنوب (زطوبت و دمای بالا در اکثر فصول) کائوچو انتخابی باید علاوه بر جنبه های اقتصادی و پایداری فیزیکی (مقاومت حرارتی خوب) و شیمیایی ( مقاومت خوب در برابر ازن و اکسیژن و آب)، خاصیت جذب انرژی مورد نظر را دارا می باشد. لازم به ذکر است که خاصیت جذب انرژی به طور مستقیم با حرارت اندوزی رابطه دارد و آن افزایش دمای لاستیک است وقتی که در معرض تغییر شکل در اثر اعمال یک نیروی خارجی قرار می گیرد. در واقع انرزی مصرف شده برای تغییر شکل هنگامی که لاستیک به شکل اولیه اش باز می گردد، به طور کامل پس داده نمی شود و انرژی تلف شده به صورت بالا رفتن دمای قطعه لاستیکی خود را نشان می دهدد و این امر در ضربه گیر های رابری هنگامی که در اثر برخورد شناورهای دریایی تحت تغییر شکل قرار می گیرند کمک می کند نیروی عکس العمل کمتری را به بدنه شناورها وارد ساز. کائوچوی EPDM (اتیلن پروپیلن دی ان رابر) به علت ویژگی خوب مقاومت حرارتی و ازنی و خاصیت ضد آبی و همچنین خواص کانیکی مناسب، به عنوان پایه و کائوچوی آمیزه رابری انتخاب شد. EPDM ها همچنین می توانند چند برابر حجم اولیه (تا 8 برابر) پر کننده بپذیرد که این امر موجب کاهش قیمت محصول می شود. همچنین به دلیل داشتن درصد غیر اشباعیت کم (حداکثر غیر اشباعیت حدود 15%) از مقاومت خوبی در برابر ازن و اکسیژن برخوردار است. خلاصه کاملی از خواص و عملکرد های پلیمر های EPDM در جدول زیر آمده است (3):

کائوچوی EPDM گرید های مختلفی دارد که بسته به نوع کاربرد و خواص محصول مورد نظر انتخاب می گردند. در انتخاب نوع EPDM، سه پارامتر اساسی نقش دارند، که فاکتور اول وزن مولکولی EPDM است. هر چه وزن ولکولی پلیمر بیشتر باشد خصوصیات تنش ـ کرنش بالتری ارائه می دهد ولی مشکل فرآیند پذیری را بیشتر می نماید و نیز هرچه توزیع وزن مولکولی  باریک تر باشد خواص مکانیکی بهتری ایجاد می شود. دومین پارامتر تعیین کننده در انتخاب EPDM میزان درصد اتیلن است. با افزایش میزان اتیلن خاصیت ترموپلاستیکی افزایش یافته و بهبود خواص کششی را موجب می شود ولی مانایی فشاری رابر افزایش یافته و انجام عملیات مخلوط کردن توسط غلطک دوتایی مشکل می شود. پارامتر سوم میزان غیر اشباعیت پلیمر است که با افزایش آن مقاومت شیمیایی در برابر حلال ها و سرعت پخت افزایش یافته و مانایی فشاری و مقاومت در برابر ازن و اکسیژن و حرارت کاهش می یابد (4). از دیگر اجزاء رابری پر کننده ها می باشند که علاوه بر نقش پر کنندگی و کاهش قیمت می تواند موجب بهبود خواص نیز گردد. در اینجا از دوده به عنوان پر کننده استفاده می شود که در اکثر آمیزه ها رابری برای افزایش خواص مکانیکی به کار می رود. دوده ها در اندازه و ساختمان متفاوت اند. معمولاً دوده هایی که اندازه کوچکتر، فرآیند پذیری مشکل تر و استحکام محصول بیشتری را موجب می شوند.منظور از استحکام در حقیقت به معنای افزایش قدرت کسسی، مقاومت سایشی و مقاومت در برابر پارگی می باشد. هر چه ساختمان دوده بالاتر باشد، مدول کشسانی بالاتر و ازدیاد طولی کمتری در محصول به وجود میآید. میزان افزایش دوده نیز سبب کاهش ازدیاد طولی قابل توجهی می شود و سختی محصول را افزایش می دهد. در اینجا به علت کاهش مشکل فرآیند پذیری توأم با بهبود استحکام از اندازه دوده متوسطی ( N550) استفاده می شود این امر موجب می شود که قابلیت پراکندگی دوده که در یکنواختی خواص و استحکام محصول از پارامتر های اساسی می باشد تحت تأثیر افزایش استحکام کاهش قابل ملاحظه ای نداشته باشد و در واقع سعی در انتخاب و ایجاد و یک حد بهینه می باشند.

روغن ها از دیگر اجزاء آمیزه می باشند که علاوه بر نقش تسهیل کردن فرآیند پذیری آمیزه، در افزایش پراکندگی سایزاجزاء و خصوصاً دوده مؤثرند. از روغن های نفتالینی عموماً بیشتر به عنوان روغن فرآیند EPDM استفاده می شود ولی برای کاربرد هایی که نیازمند مقاومت در درجه ی حرارت های بالا می باشد روغن های پارافینی با فراریت م استفاده می شود لازم به ذکر است که در کاربرد هایی که محصول در دمای 10 درجه سانتی گراد یا کمتر قرار می گیرد، و EPDM داراری اتیلن بالا می باشد روغن های پارافینی بیرون می زنند که در این حالت از مخلوطی از روغن های پارافینی و نفتالینی استفاده می شود. در فرمولاسیون ضربه گیر به علت کاربرد آن در دمای بالا و نیاز به مقاومت حرارتی مناسب از روغن پارافینی استفاده می شود.

انتخاب عوامل پخت رابر بعد از انتخاب کائوچو مهم ترین قسمت در آمیزه کاری می باشد  که بدون انتخاب مناسب عوامل پخت چه از نظر نوع و چه از نظر مقدار آمیزه به خواص و خصوصیات مطلوب مورد نظر نمی رسد. برای پخت EPDM در مقابسه با پخت پراکسیدی، بیشتر از پخت گوگردی استفاده می شود پخت گوگردی پختی است که در آن اتصالات شیمیایی بین زنجیره ها از اتم های گوگرد تشکیل شده باشد. سیستم پخت گوگردی شامل سه جزء مختلف است که عبارتند از: 

1ـ عامل شبکه ای                    2ـ شتاب دهنده                          3ـ فعال کننده

در این فرمولاسیون گوگرد عامل فعال کننده، MBT و CBS شتاب دهنده و اکسید روی و اسید استاریک فعال کننده می باشند. این سیستم پخت به گونه ای انتخاب شده است که زمان ایمنی فرآیند طولانی را دارا باشد که این امر به یکنواختی دمای پخت در هنگام پخت کمک می کند و استفاده از آن ها به گونه ای است که پدیده برگشت را به تأخیر می اندازد. استفاده از اکسید روی به عنوان فعال کننده  نیز علاوه بر فعال کنندگی مقاومت حرارتی محصول را افزایش می دهد. از آنجایی که احتمال وجود پیوند دوگانه غیر اشباغ در آمیزه پخت شده می باشد و با توجه به شرایط آب و هوایی می بایست از یک عامل حفاظت کننده در مقابل حمله ازن استفاده نمود که در این راه از IPPD استفاده می شود البته IPPD علاوه بر حقاظت از فرآورده در مقابل حمله ازن از تجزیه و تلاشی حرارتی و اکسایشی و نیز پدیده خستگی جلوگیری می نماید.

بعد از انتخاب اجزای آمیزه رابری باید آن ها را مخلوط و بعد پخت نمود زمان و نحوه اختلاط باید به نحوی باشد که یکنواختی و پراکندگی اجزاء در همه آمیزه یکسان باشد تا خواص یکسان را در همه قسمت های آمیزه پخت شده موجب شود. انتخاب روش وارونه برای اختلاط کائوچو های EPDM که با مقادیر زیادی دوده و روغن باید آمیزه کاری شود بهترین روش اختلاط است. بعد از اختلاط مدت زمانی لازم است تا درجه حرارت معین (دمای پخت) فعل و انفعالات شیمیایی صورت یرد  و خواص فیزیکی لازم برای محصول نهایی پدید آید لازم به ذکر است که همه خواص فیزیکی یک فرآورده لاستیکی در یک زمان به حداکثر مقدار خود نمی رسد بنابراین زمانی باید انتخاب شود که مهمترین خواص مورد نظر به مقدار مطلوب خود برسد. با انجام آزمایش رثومتری در دمای 15 درجه سانتی گراد حدود 19 دقیقه بدست آمد. عملیات شکل دهی و پخت به صورت قالب گیری فشاری  انجام شد که در این روش شکل دهی و پخت به طور همزمان انجام می گیرد. با توجه به حجیم و ضخیم بودن ضربه گیر رابری اعمال حرارت باید به گونه ای باشد که حرارت اعمال شده در تمام نقاط یکسان و تا عمق آمیزه نفوذ کند.

اندازه گیری خواص فیزیکی ضربه گبر در پژوهشکده پلیمر پژوهشگاه صنعت نفت انجام شد و جدول خواص زیر بدست آمد: 

با مقایسه خواص اندازه گیری شده با خواص فیزیکی ارائه شده از سوی یکی از تولید کنندگان ضربه گیر لاستیکی خارجی (پیوست 3) مشاهده می شود که خواص فیزیکی فرمولاسیون ارائه شده به نحو مطلوبی جهت ساخت یک ضربه گیر مناسب می باشد بعد از ساخت ضربه گیر با ابعاد mm(1000 و400و 400) و با قطر استئانه تو خالی 200mm و به وزن 150kg (پیوست 4) آزمایش پرس ضربه گیر انجام گرفت (پیوست 1) و منحنی مزیتی ضربه گیر بدست آمد 

 

آدرس دفتر مرکزی: اصفهان، خیابان امام خمینی، بعد از شهرک قدس، روبروی اداره برق شمال غرب

مدیریت: وحید محمدحسینی

شماره همراه : ۰۹۱۳۱۰۹۰۶۴۰

کارشناس فروش : 09139154626

شماره تماس دفتر: ۰۳۱۳۳۲۰۸۴۳۰

شماره فکس: ۰۳۱-۳۳۲۴۸۵۰۵