船用碳纖維復合材料的發(fā)展趨勢變化
2020-03-11
早期碳纖維復合材料都是應用在小型巡邏艇和登陸艦上。相對差的制造質量和船體剛度限制了船舶的長度不能超過15m，排水量不超過20t。近年來，隨著復合材料設計、制備成本的降低，以及力學性能提高，復合材料開始在大型艦船，如獵雷艇和輕型護衛(wèi)艦上得到應用。隨著技術的發(fā)展，船舶的長度呈穩(wěn)定的增加趨勢，現(xiàn)在已有80—90m的全復合材料海軍艦船。
美國是復合材料科學技術發(fā)展最先進，復合材料應用最廣、用量最大的國家，在船舶復合材料的應用方面，其規(guī)模和技術都走在世界前列。美國海軍于1946年采用聚酯玻璃鋼建成了交通艇，是世界上第一艘復合材料艦船，隨后又制造了玻璃鋼登陸艇、工作船等。
進入21世紀后，美國進一步加強了復合材料在船舶建造的應用，采用新型高強碳纖維/乙烯基樹脂的夾心層結構，取代傳統(tǒng)玻璃纖維等低強度纖維，建成的新型船舶穩(wěn)定性高、航速快，并具有隱身、反潛、反水雷能力。歐洲復合材料船舶工業(yè)也十分發(fā)達。
20世紀60年代中期，英國采用玻璃鋼先后制造了450t的大型掃雷艇和625t的獵雷艇，1973年采用復合材料建造了全玻璃鋼反水雷艇，其成功應用推動了復合材料的迅速發(fā)展，20世紀90年代，英國成功應用碳-?；祀s纖維建造了摩托艇、巡邏艇等，隨著技術的發(fā)展，近年來還成功應用回收塑料瓶再加工材料建造艦船，不僅降低了成本，還符合材料生物降解以及循環(huán)利用的發(fā)展方向。20世紀90年代瑞典成功研制了世界上第一艘復合材料隱形試驗艇，并逐步發(fā)展形成了以高性能碳纖維和夾芯結構為特點的建造方式，開發(fā)建造了集先進復合材料技術和隱身技術于一體的系列輕型驅逐艦，已成功下水服役。
20世紀90年代瑞典成功研制了世界上第一艘復合材料隱形試驗艇，并逐步發(fā)展形成了以高性能碳纖維和夾芯結構為特點的建造方式，開發(fā)建造了集先進復合材料技術和隱身技術于一體的系列輕型驅逐艦，已成功下水服役。
日本自20 世紀50 年代起就開始建造玻璃鋼船，在高性能船、賽艇和豪華游艇建造方面取得了不俗的成績。進入21 世紀，日本開始研究制造高性能復合材料軍用船舶，目前已成功建成第一艘玻璃鋼復合材料掃雷艇并投入使用。
我國復合材料在船舶方面的研發(fā)應用起始于1958 年，第一艘玻璃鋼工作艇誕生于上海。在20世紀70年代中期曾研制過一艘總長近39m的掃雷試驗艇，此后對GRP/CM反水雷艦艇的研發(fā)工作就中斷了十多年。20世紀90年代以來，隨著技術發(fā)展與工藝引進，我國采用復合材料生產(chǎn)了大量游艇、帆船、救助艇，以及公安、武警、海監(jiān)、海關等航速較高的巡邏艇、執(zhí)法艇、緝私艇等準軍事艇，但迄今為止還未設計建造一艘高科技含量的海軍反水雷艦艇。
與國外相比，目前我國船用復合材料應用范圍和規(guī)模仍然較小，但借著碳纖維復合材料在國內(nèi)高速發(fā)展的東風，國內(nèi)船用碳纖維復合材料的發(fā)展令人側目。其碳纖維復合材料聲納導流罩、碳纖維復合材料雷達天線罩等都已形成較為成熟的應用。
由此可以看出國內(nèi)在碳纖維復合材料船用方面擁有非常大的潛力，雖然整體與國外還存在一定差距，不過相信在眾多材料人的努力下，未來國內(nèi)船用復合材料的發(fā)展差距一定會逐漸縮短，甚至超越。
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