船用復合材料的應用(碳纖維/玻璃鋼/芳綸)

船用復合材料,尤其是應用于船體結構的復合材料,以聚合物基復合材料為主,按結構可分為層合板(纖維增強復合材料)和夾層結構復合材料兩大類型,其中含三個方面重要復合物:增強材料、樹脂(即基體)和芯層材料。
  
按照承載部位不同可分為:主承力結構、次承力結構、非承力結構等。按照功能可分為:結構、阻尼、聲學(包括吸聲、隔聲、透聲)、隱身(包括吸波、透波、反射、頻選)、防護等五大系列材料。
  
性能的優越性主要體現在:輕質高強,能有效提高船體的儲備浮力;結構功能一體化,在滿足結構承載的情況下性能可設計,通常具有聲學、雷達、減振、防護、低磁等其他性能,一般的材料成型過程同樣是結構成型過程;耐腐蝕,可滿足高鹽、高濕、紫外線等苛刻海洋環境要求;耐老化,可滿足船舶的長壽命要求。
  
目前碳纖維復合材料已經廣泛應用于航空航天、體育休閑、汽車工業、環境能源、土木工程等領域,其應用范圍幾乎是無處不在,其中,在小船、游艇、大型艦艇以及其他船舶領域,碳纖維的應用正在取得進展。碳纖維是用于船舶領域的理想材料,因為它可以減少船體振動,保持船舶之間良好的無線通信環境等。
用用
此外,使用碳纖維的重要原因是這種材料可以通過減輕重量,提高船舶的速度和燃油經濟性。例如,通過采用碳纖維增強復合材料(CFRP)替代玻璃纖維復合材料(GFRP),可使船體的重量降低。
  
碳纖維及其復合材料在游艇中的應用,通過在上層結構與甲板裝置中使用CFRP,可進一步減輕重量、提高船舶的穩定性;碳纖維傳動軸也可以實現減輕重量、減少震動;碳纖維在螺旋槳葉片中也有潛在的廣泛應用。
  
早在上世紀40年代,美國海軍就運用復合材料來建造小型艦艇,從此掀開了船舶建造新的篇章,其在上世紀50年代中期就規定16m以下的船艇須用復合材料制造。隨著材料科學的發展、施工方法和應用形式的改進,1994年美國利用復合材料建成長達68.3米的“復仇者”級掃雷艇。1996年建造的深潛探海艇,其外殼采用的就是石墨纖維增強的復合材料,艇的下潛深度可達6096m。2006年制造的代號M80的“短劍”(Stiletto)是新型高速隱形試驗快艇,是碳纖維一次成型的大船體,由于工藝無焊接、無鉚接,大幅度實現了船只的整體輕量化,在艇長24.4m,寬12.2m的情況下,吃水僅0.9m,排水為67t,使快艇能夠輕易獲得較高航速。美國洛杉磯級核潛艇也采用新型的復合材料制造聲納導流罩,其長7.6m,大直徑8.1m,且性能優良。美國海軍還將軍事裝備艦船向傳統的氣墊船發展。常規氣墊船采用類似飛機上的鋁質硬式殼體為基礎材料,而美國全地形海陸兩棲氣墊船公司(ATLAS氣墊船)開發出一種名為AH-100-P的全復合材料的氣墊船,設計可容納150名乘員。
 
作為亞洲復合材料艦船制造大國,早在1953年日本就開始建造玻璃鋼船,到了上世紀70年代日本的漁船開始廣泛的使用玻璃鋼,自此之后,日本每年都會制造上萬艘玻璃鋼漁船并且技術越來越完善。如今日本的玻璃鋼產量居前列,僅海洋機動漁船的玻璃鋼用量就占76.3%。同時在碳纖維等高性能復合材料的研制以及生產中,日本在國際上也占據著重要的地位,其高性能船舶、比賽用艇及豪華游艇現以廣泛的采用高性能碳纖維復合材料。
  
碳纖維有高強度和高模量兩類,具有高剛度、高屈服強度、高彎曲強度的特性,一般用于高性能、高速度船舶的制造。日本碳纖維銷售各地,主要用于高速快艇、高性能賽艇、豪華游艇等船艇制造。
  
芳綸纖維高比強、高韌性、抗沖擊、可防彈的特性,用于對受拉、受動載荷、防彈要求高的船艇構件。由于壓縮彎曲強度低,不適用于高壓縮、高彎曲的船殼制造,只適用于嚴格限重的艦船。
  
船艇制造中考慮成本時,在滿足設計要求的前提下,出現了使用混雜纖維復合材料的設計方法。多種纖維增強材料的混雜使用,克服了單一纖維復合材料的某些缺點,改善物理力學性能,進一步提高材料的可設計性。通過增強材料形成的二維、三維織物,可根據設計需要進行制造,滿足艦船的強度、層內、層間性能,進一步實現艦船輕質高強要求
 
因復合材料重量輕,美國海軍計劃在動力艙中采用玻璃增強酚醛復合材料,包括船用柴油機的氣缸、缸蓋、油底殼、凸輪罩、支承滾軸、調速鏈輪以及水泵、油泵、滑車等。
  
水面艦艇的一些機械元件也可采用復合材料制造,在減輕船體重量的趨勢中,推進系統的動力傳輸部件的減重也提到了議事日程。典型的是在2或4臺高速柴油機通過減速齒輪箱驅動噴水推進器的高速船上,無論柴油機與齒輪箱之間,還是齒輪箱和噴水推進裝置之間的距離都縮短了。尤其是在雙體船狹小的空間里要求錯落布置4臺柴油機,前部柴油機中發出的功率必須通過后部的柴油機傳輸出去。因此,這就要求配備重量輕、部件少的傳動裝置。而采用由碳纖維管材料的驅動軸,能夠輕而易舉地達到減輕傳動部件重量的目的。
  
CFRP驅動軸的主要優點包括:明顯地減輕了驅動軸的重量;臨界速度高,長軸系上通常不需要布置軸承,減少了軸承的數量,降低了成本,減輕了軸系,減少了部件,節省了軸承支撐件的成本以及減輕了重量;耐腐蝕、低磁信號、電信號、抗磨損,可降低結構和空氣中的噪聲達520dB。(來源:易復材/復材新天地)
 
造船業接單量連續三年第二,七年,市場前景可期;船舶與海洋工程為實現“碳達峰 碳中和”雙碳目標,對于輕量化、零排放、新燃料船型設計與應用有迫切需求,在此需求中,復合材料是應用潮流所趨。
  
故此,為全面貫徹落實十四五規劃,助力船舶與海洋工程完成雙碳目標的歷史性任務,學習交流國內外船舶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、廣東漁船漁機漁具行業協會與復材網定于2022年3月27-29日在廣東?珠海共同主辦“2022船舶復合材料應用高峰論壇暨新工藝·新材料·新應用工廠現場演示會”,邀請船舶與海洋工程的專家學者深度探討交流新船型、新材料、新應用。
  
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,發揮復合材料與制品優勢,助推船舶與海洋工程的繁榮發展。
  
同時,論壇期間還將安排參觀海星游艇集團、亞光科技集團股份有限公司(原名:太陽鳥游艇股份有限公司)等四家企業,現場學習船艇復合材料制造工藝。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
  復合材料信息網
  船舶工業行業協會船艇分會
  廣東漁船漁機漁具行業協會
  協辦單位
  海星游艇集團
  亞光科技集團股份有限公司(原名:太陽鳥游艇股份有限公司)
  大會議題
  船舶與復合材料市場應用現狀及未來發展方向
  合材料在船舶雙碳戰略中的優勢與案例分析
  超40米運維船復合材料技術研發與難點攻關
  復合材料在漁船中的應用挑戰與變革方向
  碳纖維復合材料在新船型中的應用
  零排放新燃料船舶中的復合材料部件應用與設計
  復合材料在船舶與海上風電的防腐防護優勢與案例分析
  雙碳目標新船型復合材料規范與標準
  復合材料在船舶低成本高效生產現狀與發展趨勢
  玻璃纖維在游艇應用上的技術現狀與研發進展
  復合材料制品模具設計技術前沿與痛點解決方案
  復合材料脫模技術進展與前沿應用
  復合材料真空導入工藝技術解析與應用探索
  復合材料PET芯材研發進展與應用案例
  復合材料制品打磨技術現狀與發展趨勢
  復合材料舊船回收問題的解決與方向
  報告嘉賓
  華承昌
  圖片
  船舶工業行業協會船艇分會秘書長
  船舶工業行業協會船艇分會秘書長,《游艇業》雜志主編,長期從事游艇產業研究。
  報告題目:
  游艇產業的現狀及發展趨勢
  報告大綱:
  1.游艇的定義和產業鏈
  2.游艇產業現狀
  3.歐盟游艇產業現狀
  4.意大利游艇產業現狀
  5.美國游艇產業現狀
  6.游艇產業現狀及趨勢
  參觀企業
  海星游艇集團(Heysea Yachts Groups)
  總部設在香港,生產基地位于位于江門市新會區,創始人和管理層擁有近20年專業游艇建造經驗,擁有一支優秀的研發設計團隊及匯聚豐富經驗的品質控制、工藝管控以及熟練專業技術工人的隊伍。公司業務主營研發、設計及生產中大型游艇及帆船,旗下產品主要分為游艇、超級游艇及帆船三大板塊,將國際上新科技和時尚元素迅速應用在船艇上,帶給船東匠心獨具的品質體驗和海上高貴生活方式的愉悅享受。海星具備強大的研發、設計及建造能力,個性化定制中大型游艇,是國內家獲得船級社(CCS)游艇型號認證的廠家、有豐富的意大利船級社(RINA)認證、CE認證、香港海事署認證經驗。
  亞光科技集團股份有限公司(原名:太陽鳥游艇股份有限公司)
  致力于高技術船用電子、船用裝備及其產品的研發、設計、生產。是軍工電子、微波雷達、智能船艇系統解決方案提供商。公司注冊資本6億元,擁有湖南長沙、廣東珠海和四川成都三個工業園區,公司員工人數2500人。太陽鳥智能船艇產品共有三大系列:特種艇(從10m-80m)20個規格,30種型號;商用艇(從10m-90m)20個規格,50種型號;游艇(從6m-60m)30種規格,60種型號。產品銷售覆蓋三十二個省,其中為華為公司、格力電器等知名企業提供產品與服務。公司自主品牌已成功進入國際市場,出口至美國、英國、意大利、西班牙、澳大利亞、東南亞、中東以及非洲與美洲等和地區。
  擬邀請參會單位
  1. 造船企業與風電企業
  2. 國內外復合材料制品生產商及復合材料設計單位
  3. 國內外復合材料生產供應商
  4. 國內外復合材料應用工裝及設備供應商
  5. 船舶復合材料科研院所
  日程安排
  03月27日
  (星期日)
  13:00-21:00
  大會報道,對接交流.
  03月28日
  (星期一)
  大會當天
  09:00-12:00
  14:00-18:00
  19:00-21:00
  船舶復合材料市場分析報告.
  船舶新材料、新技術、新應用報告.
  歡迎晚宴,商務洽談.
  03月29日
 ?。ㄐ瞧诙?/div>
  08:30-15:00
  參觀企業,針對復材工廠實際生產中遇到的問題展開探討.
  時間 / 地點
  時間:2022年3月27日—29日
  地點:廣東珠海
  相關事項
  會務費標準
  復材網會員:3000元/人,非會員3800/人
 ?。ê肯嚓P會議資料、會議通行證及會議用餐).
  注:住宿由會務組統一安排, 費用自理.
  會務費請按要求提前匯入指定賬戶,會務組統一開具發票,開票資料請發郵箱 :frp@cnfrp.com
  報名方式
微信截圖_20211221103525