معدات رياضية

1.تطبيق مواد ألياف الكربون المركبة في مجال الرياضة والترفيه وعمليات التصنيع الرئيسية

نشأ استخدام ألياف الكربون في المنتجات الرياضية في سبعينيات القرن العشرين. في ذلك الوقت، ركز الجميع على صناعة الطيران والفضاء والصناعات العسكرية. بعد كل شيء، جذبت مثل هذه المجالات الراقية، وخاصة سباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي، والأقمار الصناعية، والمركبات الفضائية، وبرامج الهبوط على القمر خلال تلك الفترة، انتباه العالم.

لفترة طويلة، نجحت مواد ألياف الكربون المركبة في اختراق مختلف مجالات السلع الرياضية بنجاح، كما تعد السلع الرياضية أيضًا القطاع الصناعي لتطبيق وتطوير ألياف الكربون بعد الفضاء.

أصبحت المواد المركبة من ألياف الكربون هي المادة المفضلة في صناعة الأدوات الرياضية نظرًا لوزنها الخفيف وقوتها العالية ومقاومتها الممتازة للتعب. يأتي الإلهام لسوق الأدوات الرياضية من ألياف الكربون من جيم فلود في الولايات المتحدة، المعروف باسم إديسون الجولف. في عام 1972، اكتشف جيم فلود أن استخدام مضارب ألياف الكربون يمكن أن يضرب كرات الجولف لمسافة أبعد بمقدار 30 ياردة من المضارب الحديدية. بعد ذلك، تم الترويج لألياف الكربون في رياضات أخرى كبديل للمواد المعدنية، مثل تنس الريشة والتنس والبيسبول والتزلج على الألواح والتزلج وركوب الدراجات والتجديف والرماية وغيرها من الرياضات، بالإضافة إلى الرياضات الترفيهية مثل صيد الأسماك.

 

2. مزايا المواد المركبة من ألياف الكربون في المعدات الرياضية

مع تقدم المجتمع، يتحسن أسلوب حياة الناس باستمرار. لقد تغلغلت الرياضة في حياة كل منا. كما أصبحت طرق التدريب الصحية والعلمية محور اهتمام الناس. أصبحت متطلبات المعدات الرياضية أعلى وأعلى. كما يتوسع سوق المعدات الرياضية الجديدة، كما أصبحت متطلبات المواد المستخدمة في المعدات الرياضية أعلى وأعلى. إن مزايا ألياف الكربون من حيث الوزن والقوة تجعلها المادة المفضلة للمعدات الرياضية الجديدة. ونتيجة لذلك، أصبحت ألياف الكربون تستخدم على نطاق واسع بشكل متزايد في مجال المعدات الرياضية. ما هي مزايا ألياف الكربون في المعدات الرياضية:

(1) خفيفة الوزن

باستثناء الرياضات الخاصة التي تتطلب وزنًا، عندما يستخدم الناس معدات رياضية للتمرين، كلما كانت المعدات الرياضية أخف وزنًا، كان ذلك أفضل. يمكن للوزن الخفيف تمكين الممارسين من أداء أفضل، مثل مضارب التنس والنوادي والدراجات والزلاجات وما إلى ذلك. حتى بعض المعدات التي تعتمد على قوة غير القوة البشرية لتحريكها، مثل سيارات السباق والقوارب الشراعية، تتطلب أيضًا وزنًا خفيفًا، مما يمكن أن يقلل من متطلبات الطاقة ويوفر الوقود. تتمتع ألياف الكربون بمزايا لا يمكن الاستغناء عنها في هذا الصدد.

(2) خصائص ميكانيكية جيدة

لا يمكن تجاوز القوة النوعية ومعامل المرونة النوعي لمواد ألياف الكربون من قبل مواد أخرى. خصائصها الميكانيكية الفريدة تلبي احتياجات المعدات الرياضية وهي خيار ممتاز للمعدات الرياضية. يتم معالجة مركبات ألياف الكربون بشكل أساسي بالراتنج وتشكيلها، مما يمكن أن يلعب دورًا أكبر في تصميم المعالجة.

(3) السلامة والنظافة وحماية البيئة

لا تتمتع مواد ألياف الكربون المركبة بالعديد من المزايا فحسب، بل إنها أيضًا مادة صديقة للبيئة مع ضمان النظافة والسلامة. إنها مواد جديدة ذات خصائص خاصة. بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية الجيدة والمرونة القوية والسلامة العالية، فهي أيضًا موارد قابلة لإعادة التدوير. إنها صديقة للبيئة للغاية وسهلة إعادة التدوير، مع تقليل التكاليف وتوفير الموارد. ستصبح هذه الخصائص مزايا مواد ألياف الكربون المركبة في الاستخدام الواسع النطاق لمعدات الرياضة.

(4) اللدونة العالية

اللدونة هي أحد الشروط الأساسية لتصنيع المعدات الرياضية. تتمتع المواد البلاستيكية والمواد المركبة من ألياف الكربون بدرجة معينة من اللدونة. يمكن معالجة وتشكيل البلاستيك وسبائكه بطرق عديدة (النفخ، والحقن، والبثق، والتشكيل الحراري، وما إلى ذلك)، ثم تطبيقها على المعدات الرياضية. بالمقارنة مع المواد الشائعة الأخرى، تتمتع بلدونة أفضل. مع تطور صناعة الرياضة في بلدي، يمكن معالجة المواد المطبقة في مجال المعدات الرياضية بطرق أكثر لتحسين أداء المعدات الرياضية.

(5) مقاومة جيدة للشيخوخة

في التطبيقات الفعلية، تكون المعدات الرياضية في الغالب في الهواء الطلق وتتأثر بسهولة بالبيئات الطبيعية مثل أشعة الشمس والعواصف الرعدية. في الوقت نفسه، يمكن للمواد مثل الأكسجين والأوزون والغازات الحمضية في الغلاف الجوي أن تلحق الضرر بها أيضًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن التغيرات في درجات الحرارة ستتسبب في شيخوخة المعدات الرياضية وتشققها وتغير لونها وما إلى ذلك. لذلك، تحتاج المعدات الرياضية إلى مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة الشيخوخة عند استخدامها، وخاصة في البيئات المفتوحة. المتطلبات في هذا الصدد أكثر صرامة. إذا كانت مقاومة الشيخوخة ضعيفة، فسيؤثر ذلك بشكل خطير على عمر خدمة المعدات.

3. استخدام مواد ألياف الكربون المركبة في المنتجات الرياضية والترفيهية

يمكن تقسيم استخدام منتجات ألياف الكربون الرياضية إلى اتجاهين رئيسيين. الأول هو الرياضات التنافسية، والتي تؤكد بشكل أساسي على الدقة العالية والأعلى والأسرع. والثاني هو اللياقة البدنية والترفيه اليومي، والذي يتطلب نسبة أداء وتكلفة مناسبة. في الوقت الحاضر، المنتجات ذات أكبر استهلاك لألياف الكربون في مجال المنتجات الرياضية هي:

(1) الدراجات الهوائية

الفولاذ هو المادة الأطول عمراً للدراجات. يتمتع بمرونة جيدة وتكلفة منخفضة، ولكن بسبب كثافته العالية، من السهل الصدأ والتعب. سبائك الألومنيوم هي مادة شائعة الاستخدام في السوق. إنها خفيفة الوزن ولا تصدأ، لكن مرونتها ضعيفة للغاية، ومن السهل أن تتعب، وراحة الركوب ليست جيدة. كثافة سبائك المغنيسيوم أقل من سبائك الألومنيوم، وأدائها الأساسي مماثل لأداء سبائك الألومنيوم. مقاومة التعب لسبائك التيتانيوم أفضل من المواد المعدنية الأخرى، لكن السعر مرتفع والجاذبية النوعية ليست مفيدة. تتميز مواد ألياف الكربون المركبة بقوة عالية ومرونة جيدة وكثافة خفيفة ومقاومة للتآكل. تتميز الدراجات المصنوعة من مواد ألياف الكربون المركبة بالخصائص التالية:

أ. تقليل الوزن الإجمالي للدراجة بشكل فعال

تبلغ كثافة المواد المركبة القائمة على راتنج ألياف الكربون 1.6 فقط بشكل عام. إنها تشكل خُمس الفولاذ فقط ويمكنها تقليل الوزن بنحو 40% مقارنة بالألمنيوم. هناك مقولة في صناعة الدراجات مفادها أنه إذا تم تقليل الوزن بمقدار 1 جرام، يمكن زيادة السعر بمقدار دولار واحد. إطار الدراجة المصنوع من ألياف الكربون أخف بمقدار ربع من إطار سبائك الألومنيوم. يمكن أن يقلل الوزن الخفيف من فقدان الطاقة البدنية وبالتالي زيادة سرعة الركوب.

ب. صلابة الجسم الكلية العالية

إن الإطار ذو الصلابة الجيدة يساعد على تحويل قوة الدفع ويحسن أداء التعامل مع الدراجة. إن هيكل الدراجة المصنوعة من ألياف الكربون المركبة قوي ولا يتشوه بسهولة. وقد أثبتت الممارسة أن صلابة إطارها ليست أقل من صلابة إطار الفولاذ الموليبدينوم.

ج. مقاومة جيدة للصدمات

لا يرتبط التردد الطبيعي للهيكل بالشكل الهيكلي فحسب، بل يتناسب أيضًا مع مربع معامل المرونة المحدد للمادة. يمكن للتردد الطبيعي العالي تجنب الضرر المبكر الناجم عن الرنين في ظل ظروف العمل. يُقال إن الاختبارات التي أجريت على إطارات من نفس الشكل والحجم أظهرت أن اهتزاز إطار سبيكة الألومنيوم يستغرق 9 ثوانٍ للتوقف، بينما تستغرق مادة ألياف الكربون المركبة ذات التردد الطبيعي العالي للغاية 2.5 ثانية فقط للتوقف. يقلل التخميد الجيد للمادة المركبة من نتوءات الدراجة ويحسن راحة الركوب.
د. سلامة جيدة

المصفوفة في المواد المركبة من ألياف الكربون هي مرحلة مستمرة تحيط بألياف الكربون المستقلة، وتشكل نظامًا ديناميكيًا غير مؤكد. عندما تتأثر المادة، عندما ينكسر عدد صغير من الألياف، سيتم إعادة توزيع الحمل بسرعة على الألياف غير المنكسرة، بحيث يمكن للهيكل الاستمرار في تحمل الحمل، مما يحسن بشكل كبير من سلامة الركوب. من الصعب ملاحظة علامات واضحة لفشل التعب للمواد المعدنية العامة، وغالبًا ما يكون فشلها مفاجئًا، في حين أن إطارات ألياف الكربون المركبة تتمتع بمقاومة تعب جيدة جدًا، ويمكن ملاحظة علامات واضحة قبل الفشل. أظهرت الدراسات أن إطارات ألياف الكربون المركبة يمكنها تحمل أكثر من مليون اختبار تصادم.

هـ. زيادة حرية التصميم الهيكلي

تتميز المواد المركبة من ألياف الكربون بخصائص التباين الخواص. ويمكن استخدام هذه الخاصية في المواد المركبة لترتيب الألياف ووضعها وفقًا لاتجاه وحجم الحمل على الدراجة أثناء القيادة. كما أن مرونة تصنيع المواد المركبة تساعد في تصميم الهياكل ذات الأشكال المختلفة. على سبيل المثال، يمكن تصميم الدراجات الانسيابية وفقًا للمبادئ الديناميكية الهوائية، وهي جميلة وعملية، ويسهل تحقيق أفضل أداء من حيث التكلفة. و. مقاومة جيدة للتآكل

تتمتع المواد البوليمرية بمقاومة جيدة للأحماض والقلويات والأجواء الصناعية، لذلك تتمتع هياكل الدراجات المصنوعة من مواد مركبة من ألياف الكربون بمقاومة ممتازة للتآكل الحمضي والقلوي.

 

 

أطلقت شركة صناعة السيارات الرياضية الفرنسية Bugatti وشركة صناعة الدراجات الهولندية PG أخف دراجة في العالم. استوحى تصميم الدراجة من سيارة سباق Bugatti Chiron الرياضية. مصنوعة من مواد مركبة من ألياف الكربون، ويبلغ وزنها 11 رطلاً فقط (حوالي 4.99 كجم). وفقًا لمجلة American Architectural Digest، فإن 95٪ من الدراجة مصنوعة من مواد مركبة من ألياف الكربون.

تستخدم الجامعة التقنية التشيكية في براغ عملية لف الألياف الأوتوماتيكية، جنبًا إلى جنب مع تقنية الحلقة المتكاملة (ILT) التي تم تطويرها من خلال توصيل أنبوب الألياف المستمر لإنتاج إطارات الدراجات وأجزاء المكونات ذات الصلة. ILT هي عملية تجمع بين العناصر المركبة الهيكلية (مثل الأنابيب وأجزاء التوصيل). يتم تشكيل جميع الأجزاء في قطعة واحدة ثم تجميعها.

 

 

مزايا قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون المركبة

نظرًا لخصائصها خفيفة الوزن والصلابة العالية، فهي تحظى بإشادة واسعة النطاق. في عملية الصيد، تنعكس مزايا قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون في الجوانب التالية:
·نظرًا لأن قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون أخف وزنًا وأرق، فيمكن التحكم فيها بسهولة بيد واحدة؛
·بسبب وزنه الخفيف، فإنه يمكن أن يمنع المستخدمين من الشعور بالتعب؛
·يمكن لألياف الكربون أن تجعل قضبان الصيد أطول، وقضبان الصيد الأطول تعني إمكانية تغطية منطقة صيد أوسع؛
·تعد قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون أكثر حساسية للأسماك؛

لقد جعلت قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون الصيادين أكثر حماسة عامًا بعد عام، كما جعلت قضبان الصيد المصنوعة من ألياف الكربون الصيد نشاطًا ترفيهيًا شائعًا بدلاً من رياضة أساسية، مما أدى بلا شك إلى خلق سوق جديد لمجال ألياف الكربون.