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當(dāng)?shù)溣瓮Ч具€在從以往經(jīng)驗(yàn)中消化吸收人們對(duì)于前四艘25 米長(zhǎng)的Cat/ 小水線面雙體船技術(shù)的反饋時(shí)（Cat的意思是這些船舶同樣也可以作為雙體船使用），他們也開(kāi)始與固瑞特公司合作，重新考慮船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，探討是否能夠使船的重量更輕。多虧了此次二次優(yōu)化考慮，第五艘船的重量比之前的都輕15%，此后的船也亦是如此。
固瑞特公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師David Olsen 解釋道：“通過(guò)開(kāi)發(fā)一種更為適宜的結(jié)構(gòu)布局，我們以一種安全的方式，成功地做到了減少船板的表面數(shù)量和內(nèi)核厚度。船舶結(jié)構(gòu)的有限要素模型，使我們能夠辨認(rèn)出關(guān)鍵的、能適當(dāng)支持其結(jié)構(gòu)的初級(jí)負(fù)載路徑和位置，同時(shí)也能讓我們辨識(shí)出次關(guān)鍵的要素——這些要素的重量可以更輕，在某些情況下甚至可以減輕至零。”
除了二次考慮減輕重量，舵手室也被重新設(shè)計(jì)，其重量同樣被減輕。因?yàn)檫@樣會(huì)降低船體的重心和橫搖力矩。除此之外，從橋上看，舵手室的全方位視野也增強(qiáng)了。
固瑞特公司早已開(kāi)始為早期船舶的船體和甲板供應(yīng)完整的材料包。注入夾層結(jié)構(gòu)的材料包括PrimeTM 20LV 型環(huán)氧樹脂以及不同形式的預(yù)切、預(yù)裝的Gurit CorecellTM構(gòu)造泡沫。為了盡量減少圍繞在泡沫板接口處切口的樹脂攝取量，固瑞特公司特地推出了雙向切割Corecell M 型構(gòu)造泡沫。預(yù)裝型構(gòu)造泡沫對(duì)于建立二維的模型起到了很大的作用，當(dāng)然對(duì)船體水下浮筒的三維模型的構(gòu)造也能起到很大幫助——它更為復(fù)雜，并且需要更厚的構(gòu)造泡沫層。
很多個(gè)零散的原材料隨后都會(huì)與注入殼結(jié)合，這過(guò)程中使用了固瑞特公司Spabond 340V 結(jié)構(gòu)膠；而Ampreg22 結(jié)構(gòu)膠則會(huì)在材料的二次結(jié)合以及濕式冷燙過(guò)程中派上用場(chǎng)。
Michael Nielsen 是丹麥游艇公司的復(fù)合材料技術(shù)部經(jīng)理。他對(duì)《增強(qiáng)塑料》表示，每一艘船的甲板都主要由放置在真空吸附平臺(tái)上的平板組成，它們隨之會(huì)被稍加處理成型，然后結(jié)合在一起。然而每艘船的船體因有復(fù)雜的彎曲度而會(huì)被輸注到兩種凹模中，一種適用于船體的下部，另一種適用于上部——即“甲板”部分。
在強(qiáng)調(diào)輸注過(guò)程中需要付出多大耐心時(shí)，他解釋道：“光是準(zhǔn)備好所有的材料就需要2 到3 周的時(shí)間——需要準(zhǔn)備的東西有泵、真空管線和密封裝置等等。接下來(lái)，關(guān)鍵的輸注過(guò)程本身需要8到10個(gè)小時(shí)。然后，初固化過(guò)程通常在室溫20 攝氏度下進(jìn)行，之后，后固化程序在室溫65 攝氏度下進(jìn)行，并且會(huì)持續(xù)7 到10 小時(shí)。加熱過(guò)程是借助空氣對(duì)流進(jìn)行的。熱空氣被抽入一種帳篷形的大容器，這其中就包含了相應(yīng)的模型。精確的分區(qū)控制以及延展性強(qiáng)的熱電偶控制下的溫度可以確保夾層的每一個(gè)部分都被全面灌注以及固化。”
每個(gè)船體的夾層中都包含了一種優(yōu)良的外部玻璃纖維，即“研磨層”。人們可以有選擇性的研磨和拋光這種夾層——但是這個(gè)過(guò)程是在船體脫模之后進(jìn)行的，因?yàn)檫@樣的話人們就可以直接應(yīng)用后保護(hù)性的涂料了，并且還避免了對(duì)于凝膠漆的有關(guān)高要求。
由于丹麥游艇公司的席執(zhí)行官Patrick Von Sydow 對(duì)于之前與固瑞特公司合作生產(chǎn)的代船舶非常滿意，所以他又一次指派固瑞特公司為其第二代產(chǎn)品——32 米長(zhǎng)的Cat/ 小水線面雙體船提供全套的材料包。這次的產(chǎn)品專注于為油、氣、風(fēng)電場(chǎng)以及其它工業(yè)服務(wù)。所有的第二代船舶都依據(jù)了國(guó)際海事組織的高速艇碼設(shè)計(jì)，并遵守了挪威船級(jí)社為代的四艘船設(shè)定的載客規(guī)章制度和德國(guó)勞埃德船級(jí)社為第二代船舶設(shè)定的載客制度。另外，第二代船舶還達(dá)到了25 年的使用壽命。
“游艇之根”
就像這個(gè)名字一樣，丹麥游艇公司使用碳纖維復(fù)合材料的經(jīng)驗(yàn)是從高端游艇的制造中來(lái)的，其經(jīng)驗(yàn)扎根于這些高端游艇——當(dāng)然也包括超級(jí)游艇。盡管超級(jí)游艇的主人們可以買的起這些游艇，并且沉湎于新、潮的技術(shù)中，完全不在意金錢支出多少，但是相比之下丹麥游艇公司卻更傾向于游艇能燃油量更少，維護(hù)費(fèi)用更少，重量更輕以及廢氣排放量更少、加之小功率、但安裝上卻很合適的發(fā)動(dòng)機(jī)。尤其當(dāng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境限制游艇的使用時(shí)（例如游艇在歐盟的限制廢氣排放區(qū)域行駛），以上這些因素顯得更為重要。
商業(yè)船舶的操作員對(duì)于以上提到的游艇優(yōu)勢(shì)就有更大的需求了。他們其中已經(jīng)有很多人愿意為碳纖維復(fù)合物能夠給予的這些優(yōu)勢(shì)而額外支付的費(fèi)用。然而，這些優(yōu)勢(shì)也有其限制條件。有意思的是，丹麥游艇公司沒(méi)有采用能夠生產(chǎn)高級(jí)游艇的預(yù)浸材料生產(chǎn)技術(shù)，而是為其Cat/ 小水線面雙體船采用了輸注技術(shù)。輸注技術(shù)運(yùn)用的很廣，原因是價(jià)格相對(duì)更低廉。
無(wú)論如何，運(yùn)營(yíng)經(jīng)理Steve Smith 還是為船舶經(jīng)營(yíng)者的趨向感到惋惜。因?yàn)樗J(rèn)為現(xiàn)在的游艇經(jīng)營(yíng)者都過(guò)于注重初始投資。正如他所說(shuō)：“假設(shè)碳纖維更為昂貴，那么與玻璃鋼、鋁或是鋼制材料這些費(fèi)用相比，游艇這個(gè)行業(yè)更為注重的是購(gòu)置成本。但是這其中不包括壽命周期成本。”
他還解釋說(shuō)，在燃料上節(jié)省的花費(fèi)可以在游艇的壽命期限內(nèi)節(jié)省上萬(wàn)美元，并且可節(jié)省的花費(fèi)還在逐漸增加。在有嚴(yán)格規(guī)定的環(huán)境中行駛時(shí)，也會(huì)節(jié)省一些費(fèi)用。此外，丹麥的碳纖維船舶的設(shè)計(jì)可以縮短停機(jī)維護(hù)和檢修時(shí)間，因此游艇會(huì)做到全天候可靠工作。并且游艇的生產(chǎn)也提高了產(chǎn)量。這種游艇無(wú)論在什么樣的天氣狀況下都能夠出海，這種特性已成為一種傳奇。
市場(chǎng)銷售經(jīng)理意Orazio Pollaci 還補(bǔ)充說(shuō)，有些高官們已經(jīng)適應(yīng)了使用與先進(jìn)飛機(jī)、一級(jí)方程式汽車相同成本的材料。而這些人應(yīng)該牢記：除了一些部件需要特定的高級(jí)材料外，實(shí)際上到2020年，碳質(zhì)材料成本將會(huì)降低，甚至比1970 年還低80%。
除了輕重量外，夾層結(jié)構(gòu)也同樣具有其他顯著的性能。它不僅具有堅(jiān)硬牢固的特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)冗余——這源于表層船板。因此如果有意外情況導(dǎo)致進(jìn)水的話，水不會(huì)只穿透一個(gè)船板，而是會(huì)將兩個(gè)船板都穿透。如果有損壞的情況發(fā)生，已熟悉修復(fù)玻璃鋼的技術(shù)，需要與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的修復(fù)技術(shù)大體一致。
Steve Smith 引用了一個(gè)例子，在一場(chǎng)暴風(fēng)雨中，曾有一艘碳纖維Cat/ 小水線面雙體船因撞上海港圍墻而受到了損毀。此次事故造成船體大面積開(kāi)裂。盡管夾層結(jié)構(gòu)中外層的碳纖維船板上有裂痕，但是船體并未進(jìn)水。后來(lái)一個(gè)專家團(tuán)隊(duì)試圖修復(fù)夾層結(jié)構(gòu)，他們找到一個(gè)溫度可控的環(huán)境，在受損區(qū)域周圍臨時(shí)搭起了帳篷。除了修復(fù)外，加上挪威船級(jí)社的檢查和清理工作，在三天之內(nèi)就完成了修復(fù)任務(wù)。
制作質(zhì)量對(duì)于丹麥游艇公司和實(shí)現(xiàn)其培養(yǎng)技能的目標(biāo)來(lái)講至關(guān)重要。覆膜機(jī)操作者和作業(yè)人員會(huì)參加一些內(nèi)部培訓(xùn)，他們除了能夠?qū)W到制作工藝以外，還能學(xué)到：對(duì)于企業(yè)來(lái)講，技術(shù)、材料的不斷完善，結(jié)構(gòu)重量的不斷減輕是需要大家持續(xù)關(guān)注的內(nèi)容。車間管理人員則注意到：來(lái)自于使用玻璃鋼的各企業(yè)以及其他使用傳統(tǒng)復(fù)合物企業(yè)的覆膜機(jī)更喜歡由碳制造物提供的更干凈、更為舒適的“工作環(huán)境”。
另一個(gè)同樣采取SWATH 之路的公司是英國(guó)的科特魯克有限公司（CTruk Ltd）。但在此公司船舶的結(jié)構(gòu)夾層中，占主導(dǎo)地位的是玻璃纖維，灌注的是樹脂。CTruk 公司稱混合結(jié)構(gòu)船通常都比焊接鋁合金船有更好的水動(dòng)外形、更輕的重量，所以能夠支持更高速度和更節(jié)約燃料的船舶——而速度和燃料對(duì)于船舶能夠行駛更遠(yuǎn)的路程來(lái)說(shuō)是格外重要的。像丹麥游艇公司一樣，在采取SWATH 方法的時(shí)候，CTruk 公司已經(jīng)牢牢記住了英國(guó)的“第三輪規(guī)定”：風(fēng)電場(chǎng)會(huì)離海岸更遠(yuǎn)，天氣狀況也會(huì)更糟糕。圍繞輪和第二輪風(fēng)電場(chǎng)工作的復(fù)合材料雙體船——包括人人皆知的C20T型船，已有四年的操作經(jīng)驗(yàn)了。這些經(jīng)驗(yàn)讓CTruk 公司深深地了解到海洋所能帶來(lái)的影響。公司經(jīng)理也了解了船舶的性能實(shí)際上還能夠進(jìn)一步拓展——至少可以超過(guò)應(yīng)付1.5 米海浪的標(biāo)準(zhǔn)，去應(yīng)對(duì)2.5 米高的海浪。
那時(shí)人們普遍認(rèn)為SWATH 將會(huì)是佳答案——常見(jiàn)的雙體服務(wù)船在重要的海況中緩和船體晃動(dòng)能力不足這種船的三分之一。這種形式能在高海位時(shí)成功轉(zhuǎn)移人或物，而且對(duì)于那些遙遠(yuǎn)的風(fēng)電場(chǎng)來(lái)講，CTruk 公司的船舶也能夠被吊到風(fēng)電場(chǎng)附近的母船，即供應(yīng)船上。用這種方式人員也能夠被順利地轉(zhuǎn)移。這種船同樣也引起了海上油氣作業(yè)的興趣。
在轉(zhuǎn)移人員或者裝備時(shí)，小水線面雙體船同樣要求借助更小的力來(lái)保持渦輪過(guò)渡片以支撐住船舶。Stuart Richardson 是斯蓋普公司（Skipper）的所有者以及茨文德公司（CWind）的聯(lián)名業(yè)主。他表示他對(duì)CTruk 公司生產(chǎn)的船舶特性印象十分深刻——因其可以穩(wěn)固、可靠的膠著在渦輪機(jī)的梯子上。
CarboCAT 型雙體船
盡管如此，瑞典船舶制造商考庫(kù)姆公司（Kockums AB）( 考庫(kù)姆公司屬于蒂森克虜伯集團(tuán)) 以及瑞士設(shè)計(jì)公司芬特里海洋公司（Fintry Marine AG） 在幾年前共同決定：在開(kāi)發(fā)一種快捷服務(wù)船只（這種船只能夠完成近海的繁重任務(wù)）時(shí)，他們將不會(huì)使用復(fù)雜的小水線面雙體船。然而，他們后來(lái)確實(shí)也為其CarboCAT 型雙體船的結(jié)構(gòu)選擇了碳纖維復(fù)合材料。23 米長(zhǎng)的CarboClyde商用作業(yè)船2010 年開(kāi)始為波羅的海一號(hào)近海風(fēng)電場(chǎng)工作。人們普遍認(rèn)為CarboClyde 是只完全采用碳纖維復(fù)合材料建造技術(shù)制造的商用作業(yè)船，完全由挪威船級(jí)社分類。
出于經(jīng)濟(jì)和可支持性的考慮，CarboCAT 設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)： 其公司聲稱會(huì)降低20% 的燃料消耗以及多達(dá)25% 的維修費(fèi)用。另外還將延長(zhǎng)船只的使用壽命，提高船只的生產(chǎn)力，減少排放量等等。船舶制造商考庫(kù)姆公司因能為維斯比級(jí)巡邏艦和其它軍艦生產(chǎn)快捷碳纖維夾層而廣為人知。此公司使用自主研發(fā)的名為KVASI 的真空導(dǎo)入工藝來(lái)生產(chǎn)船舶。此種船的航海速度能達(dá)到每小時(shí)25 海里、同時(shí)能承載8 噸的材料和12-24 名技術(shù)人員，關(guān)鍵就在于它自身的長(zhǎng)處以及輕重量的船體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)如今，這種船只已是奧普斯海洋有限公司（Opus Marine GmbH）的租賃艦隊(duì)，主要在德國(guó)的海域進(jìn)行工作。
其它碳纖維服務(wù)船只也或在生產(chǎn)，或預(yù)期會(huì)生產(chǎn)出來(lái)。丹麥的圖科海洋公司（Tuco Marine）以其碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)而出名。此公司已開(kāi)發(fā)出更小的離岸風(fēng)電運(yùn)營(yíng)船作為子船，以從離陸地較遠(yuǎn)、停在或者靠近風(fēng)電場(chǎng)的母船處進(jìn)行操作。
此公司的新型ProZero 系列包括11 米長(zhǎng)和13 米長(zhǎng)的船舶，它們分別作為服務(wù)專用船和船員轉(zhuǎn)移船來(lái)為海上風(fēng)電場(chǎng)工作。它們都可以通過(guò)母船上的吊柱從單點(diǎn)懸掛裝置上吊起。這個(gè)特點(diǎn)因?yàn)樘祭w維結(jié)構(gòu)的輕重量而更加的便捷。或者，在母船末端的下水滑道也可以發(fā)動(dòng)或者重新啟動(dòng)服務(wù)專用船和船員轉(zhuǎn)移船。
加拿大新斯科舍省的拖網(wǎng)漁船設(shè)計(jì)公司已在海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域指導(dǎo)設(shè)計(jì)出了一系列的新設(shè)計(jì)。由其設(shè)計(jì)的20 米、26 米、30 米、35 米長(zhǎng)的雙體工作船（即Carbon-Cats 系列）都具有真空灌注的夾層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用的是碳纖維/ 環(huán)氧表層船板以及凱芙拉（Kevlar）構(gòu)造泡沫核心。據(jù)一名發(fā)言人透露：“碳纖維與鋁相比，硬度是其十倍，重量卻輕一半以上。一旦有一天我們發(fā)現(xiàn)了如何制造能與鋁制船相匹敵的船只，我們一定會(huì)使用碳纖維。并且碳纖維的獲得方式也是相當(dāng)容易的。”
這種設(shè)計(jì)有一種有趣的特點(diǎn)，就是船只可以提高自身速度。在船體之間有一個(gè)金屬薄片系統(tǒng)：一旦船只達(dá)到特定速度，此系統(tǒng)就會(huì)操控將船抬起，高過(guò)海面，以減少船體浸水體積。人們通常認(rèn)為碳纖維是唯一足夠強(qiáng)硬、彈力也強(qiáng)的材料，以在延長(zhǎng)的使用壽命內(nèi)承載受到金屬薄片系統(tǒng)影響的高負(fù)荷工作。
一直以來(lái)，美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)都在尋找商業(yè)伙伴，以為其徑向海上風(fēng)電場(chǎng)服務(wù)船建立一個(gè)內(nèi)部建造系統(tǒng)。
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