العمق الفني وقدرات حل المشكلات للختم القابل للنفخ المقولب المتكامل في السيناريوهات القصوى/الخاصة
السيناريو 3: الختم عند درجة حرارة منخفضة لسفن الأبحاث القطبية (-50 درجة مئوية إلى درجة حرارة الغرفة)
1. التحديات القصوى
التقصف في درجات الحرارة المنخفضة والتمدد/الانكماش الحراري: تصل البيئات القطبية إلى درجات حرارة منخفضة تصل إلى -50 درجة مئوية، مما يجعل الأختام المطاطية التقليدية عرضة للتقصف والكسر. علاوة على ذلك، فإن التمدد الحراري والانكماش أثناء دورة درجة الحرارة (على سبيل المثال، من -50 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية) يمكن أن يتسبب في ارتخاء سطح الختم.
منع تسرب نشارة الجليد: قد تستقر نشارة الجليد المتكونة من مياه البحر المتناثرة أثناء ملاحة السفينة في فجوات الختم القابلة للنفخ، مما يؤدي إلى خدش سطح الختم.
2. الاختراقات التكنولوجية
ابتكار المواد: يتم استخدام مزيج من مطاط السيليكون (VMQ) ومطاط الفلوروسيليكون (FVMQ). من خلال التحكم في كثافة التشابك للسلاسل الجزيئية، يتم خفض درجة حرارة التزجج (Tg) إلى -60 درجة مئوية، مما يضمن المرونة (معامل المرونة ≥10MPa) حتى عند -50 درجة مئوية. تؤدي إضافة عامل تقوية من السيليكا بحجم ميكرون (SiO₂) إلى تحسين مقاومة المواد للتآكل (فقدان تآكل أكرون ≥0.01 سم مكعب/1.61 كم)، ومقاومة تآكل رقائق الثلج.
التحسين الهيكلي: تم تصميم هيكل مانع للتسرب لتخزين الطاقة الزنبركية، مع زنبرك من الفولاذ المقاوم للصدأ مدمج في شفة الختم القابلة للنفخ. أثناء الانكماش في درجات الحرارة المنخفضة، يوفر الزنبرك شدًا مسبقًا (≥50N)، مما يضمن الاتصال المستمر بسطح الختم.
تمت إضافة أخدود توجيه مضاد لرقائق الجليد؛ تم تصميم أخدود مائل بزاوية 45 درجة على الحافة الخارجية للختم لتوجيه رقائق الثلج للانزلاق، مما يمنع تراكمها.
3. نتائج التنفيذ
التحقق من البيانات: في مشروع تجديد سفينة الأبحاث "Xuelong"، بعد 1000 دورة حرارة من -50 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية، بقي معدل تسرب الختم ≥0.005 لتر/دقيقة، ولم يظهر سطح الختم أي ضرر بعد اختبار اختراق رقاقة الثلج (تأثير رقاقة ثلج 500 جرام).
توسيع التطبيق: تم توسيع هذه التكنولوجيا لتشمل ناقلات الغاز الطبيعي المسال في القطب الشمالي، مما أدى إلى خفض تكاليف الصيانة السنوية لكل سفينة بنسبة 75٪، وحصلت على شهادة من جمعية التصنيف الصينية (CCS).