船舶复合材料国外最新进展

打造 、挂瑞 士国旗 的一艘 双体游 艇 ，２ １ ０ ０年 ３月 ３ １日下水 。
目前该船 的 ６名船 员 正在 进行 环球 航行 ，预计 用时 大 约 １０ ６ ｄ ，航程 达 ５万 ｋ ｍ。２ １ ００年 ９月 ２ ｔ ７Ｅ从摩纳 哥出发 ，穿过地
１ 现代船舶 建造 中的碳纤维复合材料
ｇｅ 有限公 司的欧洲 区技术 总监 Ｊｒｅ ｌ ｅ和 技术 销售 经 ｉｓ ｕｇｎ Ｋｉ ｍｋ
的双 体船 横跨 世界 各 大海 洋。探 险家 ｄＡ ｏｉｅ是 第一 个在 ｂｖ ｌ ｌ １８ ９ ０年划船横跨大西洋 的人 ，后来他 又横跨 了太平 洋。星球
作者 简介 ：司卫华 ，男 ，１６ ９４年生 ，副教授 ，研究方 向为船舶有机 高分 子化 学。ｊｂ ３ １ ２ ． ｏ ｗ ７ １ ＠１６ ｃｍ
的能量能在缺乏阳光 的情况 下维 持大 约三 天航行 。发动机 为 两 台 ６ Ｗ 永磁 同步 电机 （ ０ｋ 高速航行用 ）和两 台 １ Ｗ 永磁 ０ｋ 同步 电机 （ 速巡航 用 ） 低 ，螺旋 桨双 轴推 进 。最 高速 度约 １ ４ 节 ，巡航 速度 ７ ５节 。该 双体船 上装有 ５ ０ｍ 以上 的太 阳能 ． ０ 模块 。这些光 伏单 元安装在 甲板和尾板的外表面上 。 为了将船 艇航 行 时的 能量损耗 减 至最低 ，需 要通 过采 用 新型 的轻 质结 构技 术 ，以尽 可能 地减 轻船 艇结 构 的质量 。船 体结构采用碳纤 维增强 塑料 ，能够 以较低 的质 量成 功达 到优 异 的力学性 能。该 双体 船 由两个 大 型 的推 进 器驱 动 和驾 驶 ， 推进器也是 由碳纤 维 复合材 料制成 的，安 装在 每个船 体 的尾 端 。两个推进 器可 独立控 制 ，使船 在预 定 的航 道上 航行 。最
非常巨大 ，船身和 甲板的模 具都 被分 成三 段 ，然后 在 生产 车 间内组装起来形成 完整的模具 。该船建造一共使 用 了 ２ ０多吨
的碳纤维 、１ １多 吨 的 泡 沫 芯 材 和 ２ 多 吨 的 环 氧 树 脂 和 固 ０
化剂。
安装 在左侧和右侧 的船 体上 Ｊ 。据 制造商称 ，该船 电池储 存
ｍｏ ｅ ｓ ｉ ｙ ｒ ｓ ｗａ ｌｏ ｃ ｍｍｅ ｔｄ． Ａｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｒ ｈ ｐ ａ ｄ ｓ ａｓ ｏ ｎｅ ｈ ａ ｉ ｍｅ， ｔ ｅ ｆ ｒｈ ｒ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｐ ｅ ｃ ｅ ｈ ｕ ｔ ｅ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｗａ ｒ ｄｉｔｄ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：Ｃｏ ｏ ｉｅ Ｍａ ｅ ｉ ｓ； Ｓ ｉ ｓ； Ｎａ ａ ｓ ｅ ｓ ｍｐ ｓｔ ｔｒａ ｌ ｈｐ ｖ ｌＶｅ ｓ ｌ
随着 国际经济 环境 发生 深刻变 化 ，国际 国内企业 都 比以
理 Ｄ ｎｅ Ｒ ｔｍ ｎ 介 绍 了 这 个 名 为 ＰａｅＳｌ 的项 目。 ａｉｌ ｏｈ ａ ｎ ｌ ｔｏ ｒ ｎ ａ
往 更加重视 国内市 场 的开发 ，更 多 的海外 企业 希望 拓展 中 国 市 场。复合材料 技术 不断 发展更 新 ，并 在汽 车 、建 筑 、桥 梁
第３ ９卷第 ６期
２ １ 年 ６月 ０１
塑料 工业
Ｃ ＮＡ Ｌ Ｔ Ｃ ＮＤ ＴＲ ＨＩ Ｐ ＡＳ Ｉ Ｓ Ｉ ＵＳ Ｙ
船舶复合材料 国外最新进展
司卫 华
（ 渤海船舶 职业 学院 ，辽宁 葫芦 岛 １５ ０ ） ２０ ５ 摘要 ：综述 了船舶复合材料 的前沿发展 ，面对增强塑料在船舶制造 上的现有限制进行 了分析 ，并提供 了针对性 的 解决建议 ；介绍 了 “ 现代船舶建造 中的碳纤 维复合材料” 领域的 Ｐａ ｅ ｏａ 的双体船项 目，讨论 了复合 材料 在船舶制 ｌ ｔ ｌｒ ｎＳ 造 中的应用 ，作为现代制造业 中的先进技术之一 的复合材料 的软件 工具 ，及 其对更多造船厂 的视线 吸引。同时对今后
・
２・
塑
料
工
业
２ １ 正 ０１
太 阳能号官 网，有航线 图和航海 日记 。
会遭遇险恶的气候 条件 ，船艇 可能受 到 的高应 力要求 船身 必
须 采 用 高 强 度 碳 纤 维 。Ｋ ｉ ｉ ａｈｂｕ公 司 的 两 个 董 事 总 经 ｎ ｒ Ｙ ｃｔａ ｅｍ
理之一 Ｓｅ ｅ ｕｌ ｔｆ ｎＭ ｌｒ指 出 ，暴 风雨 条件 下 的应 力 不 可低 估 ， ｆ ｅ 因为在愤怒的波涛之 中，中间的船体也要穿过波浪 。 在 Ｋｅ 的船体生产过 程 中，大 多数工 作是在 真空 压缩工 ｉ ｌ 艺中采用手糊方式进 行 的，从 而确保 了最 优化 的纤维 体积 含 量。船体模具是 由 Ｋ ｉ ｉ ａｈｂｕ公司 自己生产的 ，该公 司 ｎｅ ｍ Ｙ ｃｔａ ｒ 图 １ Ｔ Ａ Ｏ ｌ ｅ ｏａ 双体船 ｕ Ｎ Ｒ Ｐａ ｔ ｌ ｎＳ ｒ
Ｆｉ Ｔｕ ｇ１ ＡＮＯＲ ｌ ｎ ｔ ｌｒｄ ｃ ｔ ｍａ ａ ｓ Ｐ ａ ｅＳｏａ ａａ ｒ ｎ
采用其拥有的数控五轴铣床制造桅杆模型和模具 。 Ｋ ｉｉ ｎｒ ｅ ｍ造船 厂的模具部 门也设计 和生产 其他行业 用 的模 具 ，例如风能行业 的叶片和 汽车零部 件。用于 Ｔ Ａ Ｏ ｌｎ ｕ Ｎ Ｒ Ｐａ．
Ｓ ｅ－ｕ Ｉ Ｗ ｉｈ ａ
（ ｏａ Ｓ ｉｂｉ ｉ ｏａ ｏａ Ｃ ｌ ｇ ，Ｈ ｌｄ ｏ１５ ０ ，Ｃ ｉａ Ｂ ｈｉ ｈｐ ｕｌ ｎ Ｖ ｃｔ ｎｌ ｏ ｅｅ ｕｕ ａ ２０ ５ ｈｎ ） ｄｇ ｉ ｌ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｉ ｈ ｓｐａ ｒ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｃ ｍｐｏ ｉｅ ｍａ ｅ ａｓｆ ｒｓ ｉ ｓｗａ ｕ ｎ ｔ ｉ ｐｅ ， ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｏ ｓｔ ｔｒ ｌ ｏ ｈ ｐ ｓｓ ｍｍａ ｉｅ ｉ ｒｚ ｄ． Ｔｈ ｉ ｔ— ｅ ｌｍｉａ ｔ ｎ ｏ ｅｎ ｏ ｃ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｎ ｓ ｉ ｕ ｌ ｉ ｇ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｔｒ ｅｅ ｏｕ ｉ ｎ ｐ ｏ ｏ ａ ｓ ｓ ｐ ｌｅ ． Ｔｈ ｉ ｆｒ ｉ ｆ ｒｅ ｌ ｓｉ ｓｉ ｈｐｂ ｉｄ ｎ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｈ ａ ｇ ｔ ｄ ｓ ｌ ｔｏ ｒ ｐ ｓ ｌｗａ ｕ ｐ ｉ ｄ ｏ ｅ
尽管 已大量采 用复 合材 料 ，但海 运行业 直 到现 在也一 直
没有对那些在其他行业 ，例 如航 空航 天 、汽 车或 风能 行业 所 发展起来 的先进复合材料工 程软件工具显 出太多 的兴趣 。 但最近几年 ，军 用 、商用 和娱 乐用 船舶 的制 造商 们对 于 可提高生产力 的先进 复合材 料设 计工 艺产 生 了越来 越浓 的兴 趣 。他们 已开始对那些 在其 他行 业成 功应 用过 的设 计软 件工 具 进行评估 。 ・
高 速 度 约 为２ ｍ ｈ ６ｋ ／ 。
图 ２ 船艇结构所使 用的 Ｓ Ｌ碳纤维多轴 向织物设计选择 Ｇ
Ｆｉ Ｔｈ ｅｅ ｔｏ ｆｄｅ ｉｎ ｆｒｔ ｅ ＳＧＬ ｃ ｒ ｏ ｂ ｒｍｕｈ ａ ｉｌ ｇ２ ｅ ｓ ｌ ｃｉｎ ｏ ｓｇ ｏ ｈ ａｂ ｎ ｆ ｅ ｉ ｉ ｘａ
的 发 展 进 行 了预 测 。
关键词 ：复合材料 ；船舶 ；舰艇 中图分类号 ：Ｔ ３７ Ｑ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ ５ ７ （０ １ ６— ０ １ ０ ０ ５— ７０ ２ １ ）０ ０ ０ — ７
Ｔｈｅ Ｆｏ ｅ ｇ ｔ ｓ ｏ ｒ ｓ ｆＣｏ ｐｏ ｉｅ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｏ ｈ ｐ ｒ ｉ Biblioteka Baidu Ｌａ ｅ ｔＰｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｍ ｓｔ ｔｒａｓｆ ｒ Ｓ ｉ ｓ
装配 的最新 的光伏 技术 ，使 得该 船 的全球航 行成 为环 球航行
史上最独特 的一个项 目。星球太 阳能号 （ ｕａｏ ｌｎｔ ｏ ｒ Ｔ ｒｎｒ ａｅ Ｓｌ ） Ｐ ａ 双体船是世界 上最 大 的太 阳能动 力船 只 。她 是 由新 西 兰 Ｌ — Ｏ ＭＯ ｅｎ研究 所 （ 是设 计三 体反 捕鲸 船 的那 个 研究 所 ）设 ｃａ 就 计 、德 国基 尔的尼瑞 姆游艇俱 乐部 （ ｎ ｒ ａｈｂｕ Ｋ ｉ ｉ Ｙ ｃｔａ ）船 厂 ｅｍ
ｉｔｏ ｕ ｅ ． Ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔｒ ｌ ｉ ｈ ｐ ｕ ｌ ｉ ｇ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｆ ａ ｅｔｏ ｓｆｒｃ ｍｐ ｓｔ — ｎｒｄ ｃ ｄ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｈ ｏ ｏ ｉ ｍａ ｅ ａ ｓ ｎ ｓ ｉ ｂ ｉ ｎ ｎ ｏｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｏ ｏ ｉ ｍａ ｃ ｏ ｔ ｅ ｉ ｄ ｈ ｗ ｅ ｔｒ ｌ ａ ｎ ｆｔ ｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｈ ｄ Ｙ ｎ ｆｃ ｕ ｎ ｅ ｉ ｓ ｓ ｏ ｅ ｏ ｄ ａ ｃ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｎ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｇ，ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｔ ｅ ｖ ｓ ｎ ａｔ ｃ ａ ｈ ｉ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． ｈ ｉ ｏ ｔ ａ ｔｔ ｉ ｒ ｏ
考 虑 到 成 功 之 后 的全
复合材料在船 舶行 业 的应用 已经有 几 十年 ，因 为它们 比
金 属更耐腐 蚀 ，比木 头 的结 构 性能 更 好。复 合材 料 在 娱乐 、 商业和船舶行业 （ 从小 型游 艇到核 潜艇 ） 的主要结 构部 件 中 都 有应用 。
球知名度 和名誉 ，总是有 各种新 的项 目出现 ，让 我们充 满惊喜 。 采用碳纤维 增强塑料 （ Ｆ Ｐ Ｃ Ｒ ）制成 的双体船 ，再 加上所
Ｐａ ｅ ｏａ ｒ ｅｔ ｆ ａａ ｒｎ ｓ ｇｃｒｏ ｂｒｒｉｆ ｃｄｐａｔ ｓ（ Ｆ Ｐ ｎｍｏ ｅ ｓｉｂ ｉ ｉｇｗ ｓ ｌｎｔ ｌ ｐｏ ｃ ｏ ｔ ａ ｓ ｉ ａｂ ｎｆ ｅ ｎ ｒｅ ｌｓｃ Ｃ Ｒ ）ｉ ｄ ｍ ｈｐ ｕｌ ｎ ａ Ｓ ｒ ｊ ｃ ｍａ ｕｎ ｉ ｅ ｏ ｉ ｄ
ｅ ｏａ 号 的这 些 模 具 采 用 钢 质 底 架 和 Ｓｙ ｐ ｒ 强 度 弹 性 泡 ｔ ｌｒ Ｓ ｔｒ ｏ＠高 ｏ 沫 制 成 ，采 用 数 控 铣 床 加 工 成 正 确 的 外 形 。 由 于 该 船 的 尺 寸
１ １ 能耗 与减 重 ．
该船全长 ３ ５ｍ，总宽度 ２ ３ｍ，排 水量 ８ 。船体 主要材 ５ｔ 料为碳纤维 ，中心船体 的外壳 长 ３ ０ｍ，宽 １ ５ｍ，由 ４ ｍ ｍ厚 的碳 纤维增强外 壳 和 ５ ｍ 厚 的 Ｃ ０ １０高 密度 芯材 构成 。 ０ｍ ７．３ 船体 上层配备 了 ５７ｍ ３ 的太 阳能电池板 ，动力 完全依靠 太 阳 能电池和蓄电池。但是 最大 的挑战 之一 还是如 何存储 足 够的 太阳能 ，以便 船能 够 在黑 暗 中保 持航 行 。为 达 到这 一 目标 ， 该船 使用 了最新的锂离子 电池 ，总重大约 １ 。这些电池分别 １ ｔ
一
中海 ，横渡 大西洋 ，１ １月 ２ ８日抵 达迈 阿密 。瑞 士人 Ｒ ｐ ａｌ ａｈ ｅ
Ｄ ｍａ ｏｊ ｎ和法 国人 Ｇ ｒｒ ｂｖｌ 驾驶这艘 ３ 长、１ ６ａｄｄＡ ｏｉｅ ｌ ５ｍ ５ｉ ｎ宽
艘几乎全部采用 轻质 高强 度碳 纤维 复合 材料 制成 的双
体 船即将 以太 阳能 为动 力开 始环球 航行 。德 国 Ｓ Ｌ Ｔ ｃｎｌ— Ｇ ｅｈ ｏｏ
等领域扮演着越发重要 的角 色。在船 舶制 造领 域 ，增 强 塑料 同样给建造者带来越来越 多的好 处。
人们尝试 了许 多种 特别 的形 式来进 行环球 旅行 。无 论是
在陆地上 、海上 还是 空 中，只要一 有相关 的技 术 出现 ，就会 涌现一些项 目利 用各 种可能的方式尝试使这些 梦想成 为现实 。