کاربرد صنعت نساجی در برنامه های هوا فضا
مصرف الیاف به عنوان منبع تولید پوشاک و محصولات نساجی خانگی هنوز در بازار رونق دارد، با این حال، موج نوآوری بسیار بالایی در این صنعت به وجود آمده است که قابل استفاده در سطح زمین، درون آب و حتی فضا می باشد. همه شاهد خدمات جذاب منسوجات هستند. امروزه، نساجی یکی از مهم ترین رشته ها در توسعه محصولاتی که کاربرد های مهندسی و فنی دارند می باشد. از نظر عملکرد مواد، منسوجات را می توان در سطح میان رشته ای با اضافه کردن چندین مزیت فنی که ممکن است در یک پارچه به طور سنتی وجود نداشته باشد، مشاهده کرد.
شرکت ها و کشورهایی که هیچ محصولی از الیاف طبیعی ندارند یا در چنین فعالیت هایی بسیار ضعیف هستند، می توانند از طریق توسعه نوآورانه و تولید منسوجات مهندسی شده به دستاورد های مهم برسند. در عین حال، کشور های صنعتی، از جمله آمریکا، اروپای غربی، و ژاپن پیشرفت بهتری داشتند، با این حال، دستاورد های آسیایی چین و هند اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است.
چه چیزی باعث شده است تا مواد نساجی در خارج از مقولات خانگی در وضعیت مطلوبی قرار بگیرند! این ویژگی، عملکردی است که منجر به تولید مطلوب می شود. عوامل متعددی در حمایت از افزایش مصرف منسوجات در کاربرد های خاص وجود دارد. طی چند دهه گذشته، الیاف و پارچه، یک جایگاه اجتناب ناپذیر و بخشی جدایی ناپذیر از ساختار محصولات مختلف را به دست آورده اند.
پیشرفت در علم مواد، منجر به تاکید بیشتر در پیدا کردن جایگزین های جدید برای برتری در عملکرد کامپوزیت های موجود، شده است. در وزن سبک تر شده، انعطاف پذیر تر در استفاده، نرم تر در تماس با بدن یا اجسام، با قدرت مانند فلزات، قابل اصلاح در اندازه و شکل دلخواه هستند؛ و همه این ویژگی ها در قیمت قابل قبول، کاربرد های جدید جالبی را برای مواد نساجی فراهم کرده است. بنابراین، درک و تحقق جریانی از ساختار الیاف جدید و نوآورانه که بتوان در سطح زمین یا در عملیات زیر زمین و یا فعالیت های فضایی استفاده کرد، غیر معمول نیست.
روشن کردن ارزش پیشرفته در منسوجات، در کشورهایی که دارای رشد سنتی هستند تاثیر گذار بوده و به این کشورها کمک می کند برای درک بهتر نوآوری، تغییر دیدگاه به چیزی فراتر از نخ و پارچه خاکستری و تلاش برای تولید پیشرفته جهت توسعه اقتصادی – اجتماعی کشور.
علاوه بر این، امروزه الیاف نساجی بطور قابل توجهی در مکان هایی از جمله صنایع هوایی، هوا فضا، مراقبت های بهداشتی، خودروسازی، ساخت و سازهای جغرافیایی، حمل و نقل و محافظت فیزیکی مورد استفاده قرار می گیرند. چندین کالای نساجی و یا واحد های تولیدی آن از ساخت و طراحی کابین گرفته تا کالاهای مخصوص لباس، از جمله لباس برای خلبانان، و لباس ورودی برای شاتل فضایی وجود دارد که سهم قابل توجهی از الیاف و نساجی را در صنایع مختلف مشهود ساخته اند.
تغییرات در شرایط محیطی؛ و نیروی گرانش در عملیات های هوا فضا، الزامات خاصی را برای ایمنی و ایفای وظیفه فراهم می آورد. بنابراین، لباس های پارچه ای که روی پوست این افراد قرار می گیرند، جایگاه ویژه ای دارند.
دیدن علاقه ناسا، ایالات متحده، از طریق فعالیتهای تحقیق و توسعه در تولید و آزمایش کالاهای نساجی برای ماموریت اکتشاف مریخ، غیر معمول نیست. صنعت هوا فضا بخشی از منسوجات فنی است که محصولات نهایی نساجی را تحت پوشش قرار می دهد. که شامل منسوجات لازم برای کار در هواپیما ها، شاتل فضایی، ماموریت ماه و مریخ و حمل و نقل فضایی است.
بازار جهانی محصولات نساجی در سال ۲۰۰۰ به ۱۶.۷ میلیون تن، با ارزشی معادل ۹۲.۸۸ میلیون دلار رسید. این طرح برای سال ۲۰۱۰ به ۲۳.۷۷ میلیون تن به ارزش ۱۲۷ میلیارد دلار پیش بینی شده بود. وضعیت فناوری و هنر در اروپا و آمریکا همراه با در اختیار داشتن نیروی کار بسیار آموزش دیده و تحصیل کرده، مزیت قطعی در توسعه منسوجات فنی و سهولت ثبت آن ها در بازار را فراهم می کند. در این مناطق، محصولات نساجی زیر دسته صنایع نساجی فنی قرار دارند که ۴۰ % از کل تولید نساجی را تشکیل می دهند.
کشور های متعددی در زمینه منسوجات سنتی با زمین های زیاد و منابع محیطی تولید الیاف طبیعی به خصوص پنبه فعالیت می کنند. امروزه آگاهی و علاقه در زمینه منسوجات فنی به طور آشکار در کشور های در حال توسعه منعکس شده است، با این حال، وضعیت هند به طور قابل توجهی متفاوت است. انگیزه ایجاد شده طی ده ها سال در حال حاضر در پروژه های تحقیقاتی مهم، تخصیص های عمومی و سرمایه گذاری های خصوصی پدید آمده است.
علاقه به توسعه صنایع نساجی در هند به میزان قابل توجهی افزایش یافته، که در یازدهمین برنامه پنج ساله این کشور (آوریل 2007 – مارس 2012) منعکس شده است. چندین طرح مهم، پروژه و سرمایه گذاری برای ارتقاء بخش نساجی فنی وجود دارد. هیات ملی نساجی در سپتامبر ۲۰۰۷ راه اندازی شد. این هیات باید از اختصاص مبلغ ۱۷۰ میلیون دلار در پنج سال آینده برای توسعه صنعت نساجی فنی حدود ۱۲ تا ۱۵ میلیارد دلار استفاده کند.
رشد چشمگیر در صنعت نساجی فنی هند در مقایسه با سه دهه گذشته ایالات متحده و اروپا در دو دهه آینده پیش بینی می شود. به تازگی، اختصاص هزینه ای برابر با ۴۴۰ میلیون روپیه جهت تاسیس چهار مرکز عالی برای تشویق صنعت نساجی فنی، توسط دولت هند تصویب شد.
در پاکستان، جهت تحقق و جامه عمل پوشاندن به پیشرفت این بخش، نساجی هنوز نیازمند تشویق و پیگیری مستمر بوده و دستیابی به پیشرفت در رویکرد های مربوطه، قبل از هر چیز نقش اساسی دارد. منافع در حال توسعه کمی در مطالعات دیده می شود. در سال ۲۰۰۵، یک پروژه مطالعاتی بر روی لباس g در بخش نساجی دانشگاه NED کراچی در ارتباط با بخش هوانوردی عمومی مربوطه اجرا شد. چنین مطالعات جالبی حمایت از اهمیت موضوع را نشان می دهند و لزوما نیاز به توجیه صلاحیت دارند.
لباس G یک محصول نساجی جالب و قابل توجه در عملیات هوا فضا است. این نوع لباس به طور کلی به شکل شلوار چسبان محکم می باشد. این شلوار توسط هوانوردان پوشیده می شود تا گردش خون در سطح بالاتر از شتاب کنترل شود. شلوار g به منظور کاهش جریان خون به سمت پایین بدن انسان تحت تأثیر شتاب یا کاهش سرعت طراحی شده است؛ بنابراین وظایف مورد نظر خلبان ها با این پوشش قابل دستیابی خواهد بود.
به طور کلی، لباس G متشکل از کیسه های بادکنکی است که حاوی هوا یا مایع بوده و می تواند با استفاده از یک دریچه حساس به g تحت فشار قرار گیرد و محکم روی پاها و شکم در زیر مقادیر بالاترG ، قرار گیرد. هم چنین ممکن است به عنوان یک لباس ضد جاذبه شناخته شود که برای مقابله با حرکت سریع در برابر گرانش به کار می رود.
اصل عملکرد مطلوب لباس G ، مقاوم در برابر تخلیه خون از مغز و قسمت های بالایی بدن تا پای هوانوردان است. این اثر منجر به جلوگیری از دست رفتن هوشیاری و تغییر در سطح قابلیت دید خلبان هواپیما می شود.
اثر اولیه تجمع خون در بخش های پایین تر، سطح پایینی از بینایی است که خاکستری (= قهوه ای شدن صحنه) نامیده می شود. از دست دادن بینایی قوی تر به عنوان چشم انداز تونل شناخته می شود، و نتیجه نهایی یک اثر سیاه خاموش به نام از دست دادن هوشیاری ناشی از g می باشد (g – LOC).
تاثیرات g – LOC از سال ۱۹۱۷ شناخته شدند. با این حال در جنگ جهانی دوم، هواپیما های دارای عملکرد بالاتر مورد استفاده قرار گرفتند و این مشکل به صورت قابل توجهی شدیدتر شد. در دهه های پس از جنگ جهانی دوم، نسل بعدی این هواپیما ها افزایش قابل توجهی در میزان شتاب را تجربه کردند. از ۴.۵ g تا ۹ g تغییر یافت.
در حال حاضر، لباس های G در دسترس هستند که می توانند هوشیاری هوایی را با شتاب 9g حفظ کنند. نشانه ای در نوآوری و توسعه لباس g ممکن است در مجله Popular Science، کالیفرنیا (آمریکا) دیده شود. این مجله، در مدرسه خلبانی و نیروی هوایی یک نمونه آزمایشی اولیه را تحت عنوان لباس ضد جاذبه در توسعه تکنولوژی برتر سال ۲۰۰۰ مورد بررسی قرار داد.
اثرات فیزیکی تجربه شده توسط خلبان جنگنده، در نتیجه تغییرات سریع در شتاب، بر حرکت بدن او تاثیر می گذارد. به طور معمول، در عرض چند ثانیه، یک خلبان با وزن ۱۶۰ پوند می تواند یک افزایش نه برابری از وزن خود را به دست آورد یعنی به 1440 پوند برسد.
پارچه لباس برای فضانوردان، حوزه جالب دیگر از سهم منسوجات در عملیات فضایی است. همانا تاثیر محیطی که توسط فضانوردان تجربه شده متفاوت از موردی است که توسط خلبان ها تجربه می شود. لباس هایی که در صنایع دستی فضایی به کار می روند عموما لباس فضایی نامیده می شوند. در ماموریت هایی که در مطالعه اکتشاف فضایی دخیل هستند، از لباس های مهندسی شده استفاده می شود. به عنوان مثال، ناسا (اداره ملی هوانوردی و فضانوردی) یک کاربر مهم برای لباس تحت فشار فضایی بوده است. آپولو A۷LB اولین لباس فضایی بود که به فضانوردان کمک کرد تا در اواخر دهه ۱۹۶۰ روی سطح ماه قدم بزنند.
آپولو، Skylab، شاتل فضایی، ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) و صور فلکی از عملکرد مواد نساجی استفاده کرده و سود بردند. با این حال، همه اینها دارای ماهیت بسیار تخصصی در طراحی، توسعه مواد، ساخت، تست و تضمین کیفیت نسبت به منسوجات سنتی بودند.
در شاتل فضایی، حرکت فضانوردان اجتناب ناپذیر است، و این امر به طور قابل توجهی به طراحی و ماهیت لباس فضایی بستگی دارد. فعالیت اضافی (EVA) تحت تاثیر عملکرد مناسب لباس فضایی است. واحد تحرک شاتل فضایی (EMU) را می توان به عنوان یک لباس کمری با یک نیم تنه محکم و سخت (HUT) و با اتصالات نسبتا نرم تر از پارچه توصیف کرد. لباس EMU برای کار در جاذبه صفر طراحی و تولید شد.
برای اکتشافات سیاره ای، بهبود یافتن تحرک و خم شدن کمر برای حرکت به پایین و بالا برای زانو زدن و مطالعه ویژگی های زمین، حائز اهمیت هستند. روش ورود به عنوان یک ویژگی مطلوب در نظر گرفته می شود، و لباس فضایی از نظر انواع ورودی نامگذاری شده است. که این موارد شامل ورودی کمر، ورودی عقب، ورودی دوقطبی و ورودی نوع زیپ نرم است. ویژگی های مختلف لباس فضایی از جمله اندازه، جرم، حجم لباس، راحتی لباس و غیره، نیز از نوع ورودی ناشی می شود.
ملاحظات مربوط به وسیله نقلیه و رابط های اطراف از جمله قفل هوا، دریچه های انبار و rover سرنشین (یک وسیله نقلیه کوچک راه اندازی شده از یک مخزن و استفاده برای کاوش سطح ماه یا سیاره) در طراحی نوع ورودی مورد بررسی قرار می گیرند. الزامات ماموریت و عملکرد فضانوردان متفاوت از عملیات جاذبه صفر هستند، که در آن، EMU در ارتباط با فعالیت سیاره ای مورد استفاده قرار می گیرد.
علاقه زیادی به بهبود مستمر لباس I (آی) برای رسیدن به عملکرد مورد نظر وجود داشت. مطالعات صحرایی و تکنولوژی (RATS) به رهبری تیم پیشرفته فعالیت خارج (EVA) از مرکز فضایی ناسا با مشارکت ILC Dover انجام شد. تست صحرایی RATS ویژگی آسان پوشیدن (donning) و آسان درآوردن (doffing) از ورودی عقب را تایید کرد.
لباس های هوا فضا، موارد ویژه نساجی که در فضا کاربرد دارند، را شامل می شوند. منسوجات پارچه ای با ویژگی های خاص می توانند در تولید وسایلی که به حرکت و حمل اشیا در هوا فضا کمک می کنند مورد استفاده قرار گیرد.
چتر نجات نوعی منسوجات فضایی است که در عملیات فضایی نقش دارد. این وسیله به طور موثر در حرکات هوا فضا برای افراد و مواد دخیل است. چتر های نجات به ایمنی فرد یا ماده از فضا به سطح زمین کمک می کنند. همچنین می توانند برای کاهش سرعت افقی هواپیماها با بال ثابت نیز مورد استفاده قرار گیرند.
معرفی چتر نجات بیشتر از کشف مبتکرانه در طبیعت است، نه ابزار توسعه یافته برای بازی های زمان جنگ. تا به امروز سهم قابل توجهی در زندگی مسالمت آمیز و حمایت از حمل و نقل کالا داشته است.
جالب است که فعالیت اولیه در حال توسعه برای چتر نجات از سگ به عنوان مسافر استفاده کرده بود. بخش نساجی مورد استفاده، از کتانی ساخته شده بود که روی قاب چوبی گسترده شده بود. بعد ها از ابریشم برای سبک تر و قوی تر بودن استفاده شد. شواهدی از توسعه چتر نجات در قرن نهم وجود دارد؛ با این حال، ریشه های چتر نجات مدرن ممکن است در قرن ۱۸ (۱۷۸۳) در فرانسه باشد.
به طور کلی، چتر نجات از پارچه نازک سبک، نوار های پشتیبانی و خطوط تعلیق استفاده می کند. پارچه های نایلونی، پلی استر، کولار و الیاف نومکس (Nomex) می توانند در تولید پارچه چتر نجات استفاده شوند. ریسمان هایی که چتر نجات را به پوسته پشتی متصل می کنند از کولار ساخته شده اند.
خواص فیزیکی قابل توجهی توسط الیاف از جمله الیاف کولار و نومکس نشان داده می شود. به عنوان مثال، مقاومت الیاف کولار پنج برابر بیشتر از فولاد بر پایه وزن برابر است. مقاومت و استحکام بالا برای تولید منسوجات مهندسی شده که در آن مقاومت برای قطع کردن و شوک مورد نظر است، مفید می باشند.
انعطاف پذیری و مقاومت هوازدگی الیاف، ویژگی های جالبی را برای دستیابی به عملیات هوا فضا فراهم می کند. نیروهایی که پس از گسترش کامل خود بر چتر نجات عمل می کنند، در توسعه طراحی چتر نجات مورد بررسی قرار گرفته اند. به طور معمول، این نیرو ها را می توان از چگالی اتمسفر، سرعت، ناحیه کشش با چتر نجات و جرم محاسبه کرد.
لباس های ضد جاذبه، لباس فضایی و چتر های نجات نمونه های معدودی هستند که به طور موثر در حال خدمت به عملیات هوا فضا می باشند. با این حال، چند مورد دیگر نیز وجود دارند و بیشتر می توان آن ها را ابداع کرد. برخی موارد دیگر شامل مواد نساجی است که به عنوان بخش اصلی این هواپیما ها مورد استفاده قرار می گیرند و به طور قابل توجهی به سبک، طراحی و ساخت و ساز اضافه می شوند. این موارد به طور سنتی شامل پرده ها، پارچه های اثاثیه یا لوازم خانگی، پوشش دیوار، بالش، پوستین ها و غیره می شدند.
امروزه، الیاف به طور قابل توجهی برای عملکرد مورد نیاز در برنامه های تخصصی مصرف می شوند. در برخی از کشور های در حال توسعه، زمینه منسوجات فنی توجه چشمگیری به خود جلب کرده است. پرورش دهندگان الیاف طبیعی در حال حاضر به دنبال توسعه کار در منسوجات با عملکرد بالا هستند تا در مکان هایی مانند صنایع هوایی، شاتل فضایی، مراقبت های بهداشتی، اتومبیل سازی، سازه های جغرافیایی، حمل و نقل و حفاظت فیزیکی قابل استفاده باشند.
بدون شک این یک رویکرد واقعی برای درک اهمیت ارزش تولیدات نساجی با بازده افزایش یافته به منظور توسعه صنعتی و بهتر شدن در مقیاس بزرگتر، خواهد بود.
