Nowoczesne technologie w ochronie przed ciepłem i hałasem na przykładzie produktów TEKNOFIBRA®

W ramach przygotowania samolotu Risen do bicia światowego rekordu prędkości producent zadbał o izolację komory silnika matami Teknofibra®, bez zagłębiania się w szczegóły techniczne tego materiału. Skuteczność mat przerosła jednak jego oczekiwania. W tym artykule przyjrzymy się dokładniej ich właściwościom, analizując główne cechy tego „materiału trzeciego tysiąclecia” .

TECHNOLOGIA IZOLACJI

W dziedzinie motoryzacji do izolacji termicznej zawsze stosowano bardzo różne materiały i metody, w zależności od elementów silnika i ich średniej temperatury roboczej. Materiały firmy Teknofibra® od wielu lat są szeroko stosowane w sportach wyczynowych. Osłony termiczne chronią najbardziej delikatne części pojazdów, utrzymując niskie temperatury w przypadku dużego obciążenia termicznego.

Maty Teknofibra® izolują termicznie niezbędne obecnie komponenty elektroniczne, zachowując ich prawidłowe działanie w każdej sytuacji. Dzięki swoim unikalnym cechom na rynku Teknofibra® jest obecnie integralną częścią wielu pojazdów  odnoszących największe sukcesy zespołów w całym sektorze samochodów wyścigowych i supersamochodów.

Bliska współpraca z najbardziej prestiżowymi markami doprowadziła  technologię produkcji do konkurowania na absolutnym poziomie doskonałości w każdym zakątku świata. Od Formuły 1 po Formułę Indy, Nascar, Super Cars, Rally i innych. Przyczyniamy się do tworzenia zwycięskich samochodów i nowych rekordów sportowych.

 W dziedzinie lotnictwa, gdzie lekkość jest jednym z fundamentów prawidłowego projektowania, problemy z izolacją termiczną i akustyczną często należy rozważać z różnych punktów widzenia, począwszy od przepływów zapewniających wydajne chłodzenie, a skończywszy na materiałach izolacyjnych do ochrony konstrukcji (np. wykonanej z kompozytów). Włoska firma Teknofibra® opracowała ekskluzywny materiał izolacyjny, testowany przez długi czas na zawodach i zoptymalizowany do zastosowań lotniczych. Jest to filc o bardzo wysokich właściwościach izolacji termicznej i akustycznej, połączony z jednej strony z odbijającą ciepło powłoką aluminiową, a z drugiej strony pokryty specjalną warstwą samoprzylepną odporną na temperatury do 250°C .

Filc jest odporny na wibracje, nie pali się i nie wydziela toksycznych substancji w przypadku pożaru. Jest niezwykle lekki, o ciężarze właściwym równym około 1/3 w porównaniu do konwencjonalnych materiałów, takich jak np. maty z włókna szklanego. „Rdzeń” filcu to splot  składający się z krótkich włókien węglowych, które poddawane są innowacyjnej obróbce, na końcu której zmniejsza się gęstość nasypowa, a przewodność cieplna spada od 0,4 do zaledwie 0,029 W/mK i zwiększa izolacyjność akustyczną. Jej wysoka skuteczność została potwierdzona poprzez testy zgodności z normą ISO 2685:1992.

Mata TEKNOFIBRA 8020

Zgodnie z zastosowaniami opracowano trzy różne rodzaje filców: „Black”, optymalny dla bardzo wysokich temperatur, typowych dla układów wydechowych i turbosprężarek; „White”, który zapewnia optymalną izolacyjność termiczną dla średnich temperatur, aż do 140°C. Do zastosowań lotniczych, bazując na doświadczeniach wyniesionych z zawodów, przygotowano filc „Grey” Teknofibra® 8020, który ma właściwości termoizolacyjne bardzo podobne do „Black”, ale o lepszym przewodnictwie cieplnym i zdolności do wytrzymywania ciągłych wysokich temperatur na dłużej. Jego zastosowanie na pokładzie jest uniwersalne - do turbosprężarek i układów wydechowych, przerywaczy płomienia, kabli i rur, kanałów powietrznych, a także do budowy (jak to miało miejsce w samolocie Risen) komór chłodniczych chroniących np. delikatne elementy elektroniczne.

Posiada również wysokie właściwości dźwiękochłonne i może być stosowany zarówno jako okładzina komory silnika jak i kabiny. Na podstawie licznych przeprowadzonych badań laboratoryjnych opracowaliśmy jedno optymalne rozwiązanie do zabezpieczania ram kompozytowych i innych konstrukcji nośnych. Na przykład użyliśmy ramy kompozytowej o grubości 6 mm pokrytej Teknofibrą 140, z przerywaczem płomienia ze stali nierdzewnej 0,05 mm i szczeliną wentylacyjną 10 mm. W obecności otwartego płomienia o temperaturze 1100°, powłoka umożliwia nieograniczoną ekspozycję na źródło ciepła, patrz rys. 5  (czarna linia wykresu odnosi się do zabezpieczonej powierzchni); w przypadku pustej przestrzeni niewentylowanej izolacja jest gwarantowana przez 15 minut.

Innym ciekawym przypadkiem jest zachowanie aluminiowego airbox (rys. 6) z powłoką izolacyjną z matą Teknofibra® (rys.8),  i bez niej (rys.7),: w ciągu około 15 minut lotu poziomego różnica temperatur powietrza dolotowego wynosi średnio 12°C mniej z zastosowaną izolacją , przy wzroście masy jedynie o około 63 gramów.

Teknofibra® jest również dostępna z materiałem formowalnym: w tym przypadku z kawałkami filcu o grubości od 8 do 20 mm, usztywnionymi aluminiową siatką. Dzięki specjalnym zestawom samoprzylepnym do szybkiej instalacji, w tym przypadku z doskonałą izolacją akustyczną, listwę dopasowującą można również zainstalować w odstępie od ścian, które chroni, w odległości do 20 mm.

Test Skyleader 600

Wynik zastosowania 4 mm maty 8020 po obu stronach ściany ognioodpornej Skyleader 600 jest bardzo interesujący. Modyfikacja wykonana głównie w celu izolacji akustycznej, dała zaskakujące wyniki, jeśli chodzi o izolację termiczną ściany sąsiadującej z pedałami w kabinie. Wolne metalowe części wewnątrz kabiny również zostały zakryte, z wyjątkiem tych zamontowanych i już zamkniętych (rys.9).

Do badań termicznych zainstalowano trzy sondy, jedną w odległości 10 cm od przegrody w komorze silnika, drugą w kabinie na wysokości pedałów (2 cm od przegrody) oraz zewnętrzny OAT. Wyniki testów (rys.6) wykazały, że bez zabezpieczenia temperatura na poziomie pedałów w przybliżeniu odpowiada temperaturze w komorze silnika, a więc w przypadku pożaru w komorze silnika pedały szybko staną się bezużyteczne, gdyż wysoka temperatura odbierze pilotowi możliwość wykonywania manewrów nogami.

Przy zastosowanej izolacji, temperatura za przegrodą jest zdecydowanie niższa niż w komorze i pozostaje stała, co nawet w przypadku pożaru pozwala utrzymać sterowność statku do momentu lądowania awaryjnego.

Nie sposób też nie wspomnieć o innych ważnych akcesoriach jakimi są otuliny na przewody (rys.11).

Występują w kilku wersjach i mogą pełnić wiele funkcji:

• Pomagają w dostarczaniu paliwa do silnika o jak najniższej temperaturze;
• Odciążają układy chłodzenia (przewody nie są narażone na przyśpieszone starzenie, a płyny nie są zbędnie nagrzewane od rozgrzanych elementów silnika
• Zabezpieczają elementy instalacji elektrycznej przed działaniem nadmiernej temperatury.

Przykłady zastosowania otulin przedstawione są na rys. 12 oraz rys. 13.

Teknofibra® jest dystrybuowana na terenie Polski przez firmę 3D Innowacje Mariusz Karasek.
Zapraszamy na prezentację produktów TEKNOFIBRA® na targach Aero Friedrichshafen 2023 w dniach 19-22 kwietnia. Pawilon B3 miejsce 405. Będzie tam można również obejrzeć wspomniany w artykule samolot Risen.

Materiały do artykułu pochodzą ze zbiorów TEKNOFIBRA®.

Artykuł sponsorowany