游艇的材料设计

游艇材料的研发

1简介

在奥运会和众多赛事中，赛艇是开展最早的运动项目之一。以1%秒为计时单位的赛艇比赛对船品技术含量要求严格。赛艇在水中前进，必须克服水的巨大阻力。而外形与材质起到至关重要的作用。经过数百年的发展，赛艇的外形已经越来越趋于流线化，座舱设计除了能容纳运动员外，几乎没有多余的空间。在材质方面，也由木质发展到后来的玻璃钢，再发展到今天的航空复合材料，这种复合材料制成的艇身，既轻便又坚固，是目前造艇科技的最高水平。

先进复合材料性能优异，既可大幅度减重结构材料，又兼有高耐腐蚀的特点，因此在顶级赛艇上有广泛的应用前景。应用的部位包括：船体、甲板、座舱结构、船舵等。制造过程中会大量采用RTM技术，特别是SCRIMP，即西曼复合材料树脂熔塑成形法，大规模整体成形，并多用夹层结构，芯材可用蜂窝或闭孔泡沫材料。

当今，优秀的顶级赛艇制造商已经通过不断的创新提升材料质量和耐久性，和先进的流水线生产确保了高效的生产效率和成本的降低。他们的成就包括：•将先进复合材料引入船舶结构应用中；

•将复合材料引入整体承载结构生产赛艇船体外壳；

•引进高性能预浸料，用以保护船厂环境。

船用复合材料种类繁多，且被广泛运用于各种船艇的制造上。随着亚洲及中国造船业的发展，船用复合材料发展将会十分迅速，国内企业应开展科技创新工作，积极研发新产品、新技术，以增强自身竞争力。

尽管受到金融危机的影响，亚洲造船业发展仍然十分迅速，这将给亚洲船用复合材料行业的增长带来强大的动力。日前，致力推动复合材料行业发展的法国JEC集团总裁兼首席执行官弗德瑞克米泰尔表示，虽然目前船用复合材料产量只占亚洲复合材料总产量的1%，约为2.7万吨，但随着亚洲尤其是中国造船业的发展，船用复合材料市场将有着巨大的发展潜力，船用复合材料产量的增长速度也将会十分迅速。

JEC集团最新统计数据显示，复合材料行业的重心已经从北美洲和欧洲向亚洲转移，目前亚洲复合材料年产量为270万吨，年产值已经超过了180亿欧元；到2013年，亚洲将会占据世界复合材料市场51％的份额，中国将占据世界复合资料市场43％的份额；2015年，亚洲复合材料的产量有望达到1000万吨，船用复合材料的产量也将随之上升。据弗德瑞克米泰尔介绍，船用复合材料目前种类繁多，而且被广泛应用于各种船艇的建造上，比如船体制造中所用的复合板，船舶内饰中用到的玻璃纤维及木质复合材料，渔船、游艇、双体船等一般采用玻璃纤维增强材料制造，船内厨房、卫生间等设施采用一体化复合板，一些高科技的复合材料被应用在海岸巡逻艇建造上。此外，越来越多的船用复合材料被应用在海港设备、码头、桩柱、格栏以及海上工厂等海岸线装备制造中。国家玻璃钢制品质量监督检验中心副主任张林文也强调，船用复合材料的使用范围很广。与铁、铝等材料相比，船用复合材料具有重量轻、强度高的优点，这可以大大减少船舶在航行中使用的燃料，从而减少二氧化碳的排放量。比如，将凯夫拉纤维与玻璃纤维制成混合增强材料用在对强度要求较高的高速船船体上，能使船体重量减少12%，而且完全可以满足其强度要求。此外，船用复合材料在耐腐蚀性、耐候性、抗疲劳性、压缩度和弯曲度方面也有良好的表现。

虽然亚洲船用复合材料市场的应用潜力巨大，但业界一致认为，亚洲制造商在生产技术上仍需要继续改进。比如，亚洲较多采用人工操作的方式生产复合材料，据统计，亚洲目前约有31％的复合材料是通过手工糊制工艺完成的，这可能会对工人造成伤害。针对这些问题，弗德瑞克米泰尔表示，JEC集团将采用多种形式推广轻型树脂传递模塑成型工艺、纤维缠绕成型工艺等最新工艺技术，这些工艺技术在提高产品质量的同时，也有助于改善生产环境。此外，在2010年JEC国际复合材料亚洲展等各类复合材料展会上，JEC集团还会举办技术会议，介绍复合材料最新、最尖端的技术及应用情况，并组织商务会议，为亚洲复合材料设备供应商和制造商提供交流平台。

就中国船用复合材料市场的发展状况而言，专家认为，随着中国造船业尤其是游艇产业的发展，中国船用复合材料行业发展将会十分迅速，但与欧美等国家相比还有较大差距。因此，目前，国内船用复合材料生产企业应重视技术创新，大力研发低成本纤维技术、低成本树脂技术、低成本预浸料技术、自动纤维铺放

技术，使复合材料向低成本化方向发展，增强自身的竞争力；企业在生产方面应多采取设计制造一体化技术，采用全新的设计理念和手段，提高制造过程的信息化水平，将设计和制造进一步融为一体，加快产品研制进度，提高质量，降低成本。

此外，目前许多国家已经针对复合材料制定了严格的环保标准，对此，企业应该开展对复合材料制造和使用过程中产生废弃物的回收处理和综合利用的研究工作，如开发新型低排放、易回收或可降解的原料，复合材料的回收利用技术等，顺应当前低碳经济的发展潮流，实现该行业的可持续发展。

2国外游艇情况

2.1日本

日本复合材料船艇发展很快，用玻璃钢制作的船艇可用作多种用途，造型更是各显所能，可谓千姿百态。

“浮城路”高速艇，用于濑户内海的高稳定性巡航船，1985年10月由日本三菱重工业公司研制成功。该船船体总长12.7米，宽5.4米，高1.8米，总吨位17吨，载客定员12名。“浮城号”即使在海浪中，船舱也不会摇晃。这种优点来自其独特的船体结构─客舱与主船体分离，客舱位于装有缓冲装置和油压控制装置的主船体上。缓冲装置可以吸收高速航行产生的冲击加速度，由计算机控制的油压气缸伸缩能吸收航行中的船体摇动(包括纵向、横向及上下摇动)，客舱从而可以保持平稳。这种般体设计构思，在世界上尚属于首创。

“新开6500”深潜考察船，1989年1月由日本海洋科学技术中心和三菱重工业公司神户造船厂共同研制而成。该船船体总长9.5米，宽2.7米，高3.2米，地面重量为25吨。船体外壳采用T级玻璃纤维增强塑料，由24块外层涂有胶衣、内有加强筋厚度为4毫米的镶板组成。船内的压舱水箱，采用碳纤维增强塑料制品总重约630公斤。高强度浮力材料采用特殊玻璃纤维与环氧树脂制成，比重为0.536的复合泡沫塑料，重量约为7.4吨(13.8m3)。船体外壳的成型和加工，由昭和高分子公司承担。

“音乐2号”高速滑翔艇，是供2人乘坐的海上娱乐用冲压翼型滑翔艇。1990年2月由日本三菱重工业公司研制而成。船体总长5.95米，宽4.32米,高2.65