Zastosowanie kompozytów w pojazdach szynowych
Różne konstrukcje wymagają zastosowania różnego rodzaju materiałów dostosowanych parametrowo do potrzeb i danych rozwiązań. Jednak technika idzie cały czas naprzód, dlatego wymagane są coraz to nowsze rozwiązania, również te dotyczące nowoczesnych rodzajów materiałów. Dziedziną, która szczególnie korzysta na takich rozwiązaniach, jest bezapelacyjnie transport. Chcemy przecież, aby był on jak najlepszy, czyli krótko mówiąc zarówno szybki, jak i bezpieczny. Właśnie dlatego w różnych rodzajach transportu wykorzystuje się rozwiązania, które umożliwiają jak najlepsze spełnienie tych dwóch oczekiwań. Jednym z nich jest wykorzystanie kompozytów. Jaką rolę pełnią one w pojazdach szynowych? Dlaczego właśnie tam sięga się po kompozyty? I co konkretnie wytwarza się z tego typu materiałów? Dzisiaj chcemy zająć się właśnie tym tematem!
Kompozyt – czym jest i skąd się wziął?
Warto zacząć od tego czym w ogóle kompozyt jest. Sama nazwa pochodzi z języka łacińskiego i oznacza “złożony”. Zatem idealnie oddaje ona formę kompozytu. Dlaczego? Otóż jest to materiał różnego typu o strukturze niejednorodnej, który złożony jest co najmniej z dwóch (lub więcej) komponentów o różnych właściwościach. Często jednym z elementów kompozytu jest spoiwo, a innymi materiały nadające całości odpowiednie oraz - w głównej mierze - pożądane cechy. Co ciekawe, chociaż wydaje nam się, że kompozyt to materiał nowoczesny, to tak naprawdę tego typu materiały znane były już tysiące lat temu. Świetnym tego przykładem jest Laka, czyli materiał stworzony przez Chińczyków 2500 lat temu. Było to ciemne drewnopochodne tworzywo używane do wyrobu naczyń oraz mebli. Laka powstawała poprzez układanie wielu warstw bardzo cienkiego papieru albo tkaniny, zalewanych następnie sokiem z sumaka mającym właściwości samoutwardzalne. W taki sposób powstawał materiał mający świetne właściwości mechaniczne - był twardy, odporny na pękanie, a przy tym bardzo lekki. Zresztą nie musimy daleko szukać, aby zrozumieć jak powszechne są dla nas kompozyty. Stal, beton czy włókno szklane to bardzo popularne materiały, które de facto są właśnie kompozytami.
Kompozyty w pojazdach szynowych – dlaczego się je stosuje?
Wróćmy jednak do naszego głównego tematu, czyli zastosowania materiałów kompozytowych w pojazdach szynowych. Dlaczego kolej powinna sięgać po kompozyty? Odpowiedź jest dość oczywista. Dzisiejsze kompozyty to materiały bardzo wytrzymałe, lekkie, a przy tym można im nadać właściwie każdy pożądany kształt. To powoduje, że transport kolejowy wchodzi niejako na wyższy poziom. Od lat robi się wszystko, aby pociągi były szybsze, a przy tym cały czas bezpieczne i właśnie kompozyty wychodzą niejako na przeciw tym oczekiwaniom. Nie trzeba opracowywać mocniejszych silników czy lepszych źródeł energii, ponieważ podobny efekt uzyskać można obniżając wagę pociągów dzięki zastosowaniu właśnie materiałów kompozytowych.
Jednak kompozyty są świetnym rozwiązaniem z jeszcze innego powodu. Jakiego? Otóż pomagają one chronić środowisko poprzez oszczędność energii, obniżenie poziomu emisji gazów cieplarnianych oraz przetwarzanie odpadów. Trzeba przyznać, że dzisiaj każda branża, również transport kolejowy, musi mierzyć się z problemami dotyczącymi ochrony środowiska. I znowu kompozyty w tym po prostu pomagają. Dla porównania powiedzmy jedynie, że energia potrzebna do wyprodukowania profili kompozytowych z włóknem szklanym zamyka się w 25% energii potrzebnej do wyprodukowania profilu stalowego i 16% energii potrzebnej do wytworzenia podobnych profili aluminiowych.
Gdzie stosuje się kompozyty w pojazdach szynowych?
Powiedzmy jeszcze, gdzie i w jakiej formie stosuje się obecnie materiały kompozytowe w pojazdach szynowych. Jak wiemy, nowoczesne pojazdy tego typu wyróżniają się nie tylko wyglądem, ale również wyposażeniem, które to pozwala na komfortowe podróżowanie. Zatem kompozyty stosowane są między innymi do budowy kabin motorniczego w pojazdach szynowych miejskich, ale także czoła normalnych pociągów. Materiał ten wykorzystywany jest także do budowy różnego rodzaju elementów wyposażenia wewnętrznego, jak na przykład moduły toaletowe, jak i zewnętrznego, czyli drzwi czy dachy. Poza tym, dzięki możliwości łatwego połączenia kompozytów ze stalą, używa się ich także do wytwarzania różnych elementów mocujących, także tych ruchomych.
