水面艦艇

美國海軍水面艦艇使用復合材料的時間比較短，但是海岸探雷船MHC - 51號是個例外。由于復合材料能減輕艦艇的重量、減少建造、維護和整個生命周期的成本，近美國海軍對復合材料的興趣正日漸濃厚。海軍正在考慮在主要和次要受荷載結構上使月復合材料，如船體、上層建筑和機座、機械部件：管道、閥門、泵和熱交換系統；附屬部件：格柵、樓梯、立柱、通風管道和垃圾處理系統。這些應用已經推動相關研究和原型的發展以驗證其可生產性、成本效益、損傷容限、防潮性、失效行為、設計標準和火災中的性能。在某些領域，特殊戰爭的需要也推動了復合材料船舶的使用。

　　巡邏艇

　　海軍擁有大量近岸特戰艇，主要是海軍預備役部隊使用。在1965—1973年間，美國海軍建造了超過500艘內河巡邏艇。這些32 ft長的玻璃鋼船體上具有陶瓷裝甲和采用能夠在淺水中航行的噴水推進系統。

　　不是所有的美國海軍玻璃鋼巡邏船都取得了很好的經濟效益。20世紀80年代早期，為了支持美國海陸空軍( SEAL)，Uniflite建造了36艘使用玻璃鋼／凱夫拉的特戰巡邏艇，以后這些艇退出了市場。The Sea Viking是一種長為35ft的、裝備了導彈的多任務巡邏船。該項目遭受到了很大的設計和資金問題，包括艘船的重量增加到了不可接受的地步，導致它的建造商SanDiego的RMI船廠都退出了市場。

　　瑞典的Smuggler船廠從1971年起建造了類似船。該船的船東包括瑞典海軍和印度海岸警衛隊。

　　Willard Marine力美國海軍和美國海岸警衛隊建造船舶已經有超過30年的歷史了。從1980年起，該廠按照70多份政府規格書建造了大約700艘船。根據規格書，Willard船廠使用的是傳統的建造方法：幾乎都是采用手工的方法制作固態或者夾層層合材料，有時使用浸漬機。他們有效使用50 000 ft2的場地，采用封閉的生產管理方法，每年生產100艘，使公司保持長期穩定的經營。該公司主要生產私人機動游艇和帆船，包括125ft長的科研船舶和現在市場上商業銷售的18,22和24ft長充氣船。

　　1988年，美國海軍與伊朗在波斯灣的沖突中，其軍艦受到了伊朗革命衛隊炮艇的威脅。在捕獲一艘這樣的船后，美國海軍使用這艘船在San Diego沿海訓練。當充分認識到這種尺寸船的能力后，美國海軍感到吃驚，認為為這種船舶花錢是值得的。而美國海軍認識到其執行任務的能力后，開始為特種船舶單位采購這種船舶。在探索這種船舶對海軍的支持方面，美國海軍稍微走在歐洲同行的后面。許多不選擇發展具有近海作戰能力的海軍，而是選擇快速重裝甲巡邏船。100 ft左右的快速巡邏船提供比小“雪茄”型船舶有更強的功能和續航力。

　　為了支持海陸空三軍，美國近為Mark V特種用途船舶主導了一次設計競賽。Halter Marine提供了一艘具有表面螺旋槳的復合材料船體的船舶和一艘具有噴水推進的鋁制船體的船舶。Peterson建造了一艘鋁制雙體船。經過來自美國Tarnpa，FL的McDill空軍基地的特戰團隊在墨西哥灣的測試后，鋁制噴水推進船被選中。雖然對復合材料船體未來的修理有一砦擔憂，該測試評估可能考慮得更多的是性能，對船體材料考慮得比較少。有一個有趣的現象，那就是由該團隊測試的絕大多數船舶是用玻璃鋼建造的。

　　反水雷艦艇

　　在1984年財政年度，美國海軍和貝爾航空( Bell Aerospace) Textron公司(現在的TextronMarine)簽訂合同，設計并建造14艘掃雷艇中的艘。這些船體是使用表面效應技術的玻璃鋼單體船。測試顯示，這些船舶不能抵御爆炸沖擊，并且重新設計也失敗了。

　　圖片

　　1986年，Intermarine USA公司獲得一份合同，研究對Lerici級船舶作出適當的改變以便其搭載美國的戰斗系統。Lerici級船舶長為50 m，采用厚度從1 in到9 in的單層艇殼，并采用無骨架設計。Savannah USA公司的Intermarine和Avondale船廠被選中為美國海軍建造這個級別的船舶。目前的計劃要求生產12艘鶚級掃雷艇（Savannah生產4艘，Avondale生產8艘）。

　　無論是結構方面還是建造方面，意大利的設計都被美國海軍廣泛研究?？紤]到美國的戰斗系統、破艙與完整穩性、振動與噪聲的要求，Lerici級的設計作了極大的改變。

　　建造細節：所有的玻璃增強主要結構采用的是E-玻璃。船體、橫艙壁和甲板用的是密度為1.4 kg/m2的機織粗紗布。紡成的機織粗紗布是采用粗紗沿緯線方向增強的，并且粗紗是成簇狀的。與傳統的機織粗紗布相比，這種處理具有纖維絨毛般的外表，提高了屢間的抗剪強度。上部建筑是由一種叫“Rovimat”的材料建造的，這種材料是由中斷的線墊縫合到機織粗紗布而組成的，并采用半白動化的浸漬機（在層合過程中使用）縫臺這兩層織物以提高其性能。Rovimat的密度是1200 g/m2（400 g/m2的氈片重量，800 g/m2的機織粗紗布重量）。樹脂采用高等級增韌間苯二（甲）酸船用聚酯樹脂。該材料被特別配制出具有高的韌性，以抵御一定程度的沖擊荷載，并能滿足建造要求。該合成材脂不會像別的聚酯合成樹脂一樣具有脆性斷裂的特征，這使得其在承受水下爆炸沖擊時具有優秀的性能。層合材料和紡戰機織粗紗布相結合后，其具有良好的抗振動和抗沖擊能力。樹脂的配制被優化以改進可生產性。重要的是長的、低放熱量的凝膠時間（長達4h）和大幅度延長的時間用來產生主要的黏結性能。

　　多年來，瑞典和意大利海軍一直用復合材料建造掃雷艇。在瑞典研究復合材料掃雷艇期間，瑞典海軍聯合澳大利亞皇家海軍、美國海軍研究沖擊載荷。模擬魚雷爆炸的沖擊載荷作用在板格上，以研究待用的纖維增強塑料材料和船舶結構。例如：

　　●不同形狀和不同的高度／寬度比的骨架；

　　●環氧樹脂框架；

　　●噴附成形材料；

　　●起皺褶的層合材料；

　　●不同的夾層密度和厚度的夾心材料；

　　●不同類型的修補；

　　●板格上的重量支架和熔深；

　　●在沖擊中防火層的黏附力；

　　●雙曲表面的效果；

　　●栓住框架和沒栓住骨架的縮尺板。

　　大量的測試證明無骨架的剛性泡沫夾心材料的玻璃鋼夾層結構具有良好的抗沖擊荷載能力，能建造出良好的船舶并提高船員的生存能力力。瑞典的沖擊測試研究證明當設計合理時，復合材料可以承受和減弱大的沖擊荷載。雖然掃雷艇夾層結構的設計和性能問題已經解決了，但是絕大多數新訂制的掃雷艇采用單層厚殼結構。

　　位于Morgan，LA的飛船公司主要是建造鋁和鋼結構的船廠。一份和埃及海軍的合同創造了該船廠建造復合材料船的機會。3艘I00ft的這種船已經交付。由于這個項目的工程師為美國海軍在資源和研究工作方面提供了許多幫助，使得美國海軍在中等規模的船廠中建造復合材料結構成為可能。

　　構件

　　復合材料制造船舶煙囪也在美國海軍水面艦隊所作的研究范圍內，非結構性的船舶構件也正在被考慮采用復合材料來替換。兩種類型的先進非結構性艙壁正在美國海軍艦船上使用：一種是具有鋁制面薄板的鋁制蜂窩結構所構成；一種E玻璃玻璃鋼外殼加芳綸夾層所構成。

　　美國海軍水面作戰中心和Carderock承包一艘船舷側的復合材料基礎的建造項目。開放的設計競賽吸引了手工鋪設、樹脂傳遞模塑、拉擠成形和纖維纏繞等為亮點的建議書。由Brunswick Defence公司提交的纖維纏繞建造的原型被選中，從某種程度上來看，此方案被選中的原因是其制造工藝似乎更適合長期生產。該基礎已經成功地通過了沖擊測試。

　　艦船上復合材料推進軸正在被研發，以替代占到船舶總重量2%的大而沉重的鋼制推進軸。玻璃和碳纖維增強環氧樹脂復合材料的軸和傳統的鋼制軸相比預計可以減輕75%的重量，且具有耐腐蝕、有較低的軸承荷載、降低磁性特征、更能抗疲勞、較大的柔韌性、良好的振動阻尼和在全生命周期內有較小的使用成本等優點。

　　1966年，美國海軍研究了水翼艇的優勢。美國海軍的實驗性水翼艇(PCH -1)Highpoint被用來作為減輕重量方面的研究。與HY80鋼相比，使用玻璃鋼能減小44%的總重量，使用鈦合金能減小36%的總重量，使用HY130鋼能減小24蟛的總重量。在20世紀70年代中期，美國海軍對水翼艇上應用先進的石墨一環氧樹脂復合材料的控制襟翼和箱型梁單元進行了評估。

　　近美國海軍在機械上使用復合材料的項目
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項目	目標	現狀
標準系列離心水泵	適應海軍標準設計的可購性；可交換的泵部件；提高性能和提高浸濕復合材料部件的可靠性。	根據與IDP的合同，原型已經在1992年3月開始生產。
玻璃鋼管道系統	發展技術基礎和設計規范以在150Fo和200psi的情況下，在非重要系統中大程度的利用MIL-P-24608A玻璃鋼管道材料；減少全生命周期中銅-鎳和鋼在海水中腐蝕而產生的費用。	完成了設計實踐說明書，統一的工藝過程說明和指導。正在進行防火隔離材料優化。
復合材料球狀閥	發展適合在150Fo和200psi下金屬和非金屬管道系統中，且維護工作少，成本可以接受的球狀閥和流量閥。	商業閥門的實驗室中的評估已完成；船上評估正在進行中；已經完成其海洋用途的策略分析。
復合材料空氣流通管道	研發不會被腐蝕的、防火的、重量輕的復合材料管道，以代替受到日益嚴重腐蝕危害的鍍鋅鋼管和鋁管。	于1993年2月在水面船舶上次使用，嘗試在CG-47級FY95上安裝；GLCC現階段正在優化加工過程和防火硬化性能。
復合材料彈性機器支撐架	發展重量輕、耐腐蝕、減震的復合材料彈性機械支座。	復合材料原型通過了高沖擊性能測試，接近完成，要求在輕載荷和中等載荷情況下的伸長測試。
復合材料柴油引擎	發展使用金屬、聚合物、陶瓷模型復合材料的具有重量輕、低磁特征的柴油機。	ONR，GLCC和私人柴油機制造商組成團隊加速研發。
復合材料推進軸	發展重量輕、耐腐蝕、可以進行聲學和磁性特征優化的推進軸。	大外徑、短軸、50000馬力AOE復合材料部分已經通過實驗室測試，結果令人鼓舞。
復合材料螺母、螺栓、梯子、爐格、屏幕、水泵葉輪	為美國化學處理工業開發復合材料以解決污物箱和飛機甲板上的鋼和銅-鎳長期的腐蝕問題。	根據2-5年的經驗，絕大多數船上的部件獲得了成功。

造船業接單量連續三年第二，七年，規模宏大、前途廣闊的市場有著更高的復合材料與產品需求；造船業的復合材料應用處于起步階段，復合材料產品供不應求，更多的前沿科技成果亟待產業化。為了全面貫徹落實十四五規劃，推動船舶與海洋工程復合材料產業鏈優化升級，學習交流國內外船舶與海洋工程復合材料及制品的先進技術、前沿工藝與市場趨勢，船舶工業行業協會船艇分會與復材網定于2022年3月27-29日在廣東?珠海共同主辦“2021船舶與海洋工程復合材料應用高峰論壇 暨工廠現場演示培訓會”邀請船舶與海洋工程領域的專家學者深度探討交流，重點學習交流該領域復合材料技術現狀、應用現狀與市場發展趨勢。

　　
本次論壇主題是"船舶與海洋工程輕量化"。論壇將由船舶工業行業協會船艇分會秘書長做行業報告，并邀請知名船企技術專家、科研院所專家學者做專業報告，使與會代表客觀深入了解該領域復合材料應用現狀，講技術，談應用，析市場，構建一個“材料—制品—裝備—終端市場”無縫對接的全產業鏈優化平臺。論壇還計劃展示國內科研院校的部分復合材料制品科研成果，搭建起研產對接平臺，有利于企業頂層設計及調整規劃，在國內大循環市場競爭中占據優勢。

　　
同時，論壇期間還將安排參觀江龍船舶、太陽鳥游艇兩家船企，現場學習復合材料制品的生產過程。誠邀國內外復合材料領域專家、學者、企業家和行業同仁蒞臨大會，共謀復材新未來。

　　
主辦單位

　　船舶工業行業協會船艇分會

　　復合材料信息網

　　
協辦單位

　　征集中

　　
大會議題

　　玻纖復合材料在船舶與海洋工程領域應用現狀與趨勢

　　碳纖維復合材料在船舶與海洋工程中應用現狀與機遇

　　船舶各部件新材料研發進展與國際前沿情報

　　船舶與海洋工程復合材料制品創新設計與產業化研究

　　船舶復合材料低成本高效生產現狀與發展趨勢

　　船舶復合材料生產模具設計制造研究

　　船舶與海洋工程復合材料市場分析與趨勢

　　船舶與海洋工程復合材料制品科研成果展示對接

　　復合材料深海環境試驗與腐蝕防護技術

　　復合材料廢舊船舶回收研究

　　

時間：2022年3月27日-29日

　　
相關事項

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