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碳纤维资讯:复合材料在海军舰艇上的应用

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2020-06-25【

  

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随着南海局面的发展,复合资料船舰也进人到了人们的视线之中。碳纤维制品在之前还有一种说法是,碳纤维制品与同等质量的金属材料相比,碳纤维的强度等于金属强度的12倍。复合资料顾名思义,是由两种或者多种存在不同性质的资料,通过物理方法或化学方法、组成存在新机能的资料。复合资料在船舰中表演着重要的角色。所以,假如中国要成为一个真正的大陆大国,须要研发出更进步、机能更精良的复合资料。
  复合资料船舰的发展示状
  因为复合资料的精良的力学、电磁学以及其余独有的上风,在20世纪40年代中期,美国海军首先利用复合资料建造海军船舰。我国自1958年起开端利用复合资料建造船舰,首先利用于军品范畴,而后逐步扩大至民用范畴。中国的复合资料产业高速发展,2009年年产量323万吨,濒临美国复合资料生产水平,然而在进步复合资料资料的设计跟利用范畴,中国仍须要加快发展速度。在军用舰船方面有一定的发展;民船发展也有不均衡的特点。同时,我国的复合资料发展在基本技巧、工程利用跟标准标准上还有待进步。总体来说,我国复合资料的发展示状总体良好。当初,复合资料已经普遍利用于建造大型海军舰艇,如巡逻艇,猎雷艇、气垫船跟护卫舰等不同船舰类型。
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  (一)巡逻艇
  巡逻艇对复合资料的利用已有多少十年的发展。第一艘完全采取玻璃纤维制造的巡逻艇由美国建于60年代早期。在20世纪七八十年代,复合资料逐步用于小型巡逻艇的建造。大多数的玻璃纤维巡逻艇都不超过l0m,排水量不超过I 0t,并且其个别在内河跟沿海水域利用。因为复合资料的刚度较低,超过25m的巡逻艇外壳个别利用钢或者铝合金建造。当初很多国度已经有才干建造长55m,排水量达3001的海上巡逻艇。有研究比较了钢、铝合金跟复合资料结构的本钱、分量以及结构机能,发明利用复合资料如玻璃纤维的舰艇较等同范围的铝合金舰艇减重约10%,较等同大小的钢结构舰艇减重约36%。现阶段利用复合资料建造船舰的问题是复合资料制船体梁的刚度低,相较钢结构舰船来说,其船体梁的偏转高出300%,挠度比高出240%。从而在连接处跟铰接处易产生疲劳裂缝,以致螺旋桨轴线产生错位。全复合资料建造的最大的巡逻艇是挪威海军的 ;盾牌 ;(LJD)级巡逻艇。该艇为双体气垫效应船,完全由聚氯乙烯泡沫层与玻璃纤维跟碳纤维夹层组成的夹芯复合资料建成。 内容来自123456
  (二)猎雷艇
  猎雷艇传统上采取不磁性的木材制造以避免磁性水雷爆炸。1951年美国海军尝试采取复合资料蜂窝夹层结构制造了一艘15.5m长的反叛雷艇XMSB-23。然而,因为建造品质、力学机能跟防水机能的起因,海水进人到船体中而无奈履行猎雷任务。二十世纪60年代跟70年代,美国跟英国连续复合资料猎雷艇的研制,并于1973年胜利建成长46.6m,满载排水量450t的HMS Wilton号全玻璃纤维猎雷艇。英国皇家海军、法国海军、比利时跟荷兰皇家海军采取单板加筋结构接踵建成了狩猎级、桑道级跟错误级猎雷艇。
  (三)海军护卫舰
  迄今为止,海军护卫舰是采取复合资料建造的最长船型。瑞典皇家海军建造的维斯比级护卫舰采取碳纤维跟玻璃纤维混淆加强的聚合物薄板包覆聚氯乙烯芯层制成的复合资料夹层结构,利用真空灌注技巧使舰艇分量降落约30%。进步了船舰的机能,如降落船舰油耗跟操作本钱。利用碳纤维结构也使得维斯比级护卫舰领有了电磁防护功能。新加坡皇家海军盘算利用凯芙拉纤维制造复合资料夹层结构的舰体,有效加强对小型武器火力跟榴散弹的抵抗才干。预计长度可达80m排水量达1016t,其长度跟范围均超过Vishy级护卫舰。采取复合资料取代钢建造长85m,排水量1200t的军舰可降落分量约30%,排水量降落7-21%,本钱节俭巧%,从而可增加武器载荷跟舰艇的作战范畴,进步作战才干。 123,123
  (四)水冀艇跟气垫船
  20世纪70年代以来,海军水翼艇跟气垫船中对复合资料的利用较少。碳纤维制品厂家由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。碳纤维制品在之前还有一种说法是,碳纤维制品与同等质量的金属材料相比,碳纤维的强度等于金属强度的12倍。最开端也只是用于舰船的非结构部位以减轻分量。最近,复合资料开端利用在气垫船的重要结构如上层建造跟外壳上。斯里兰卡于1998年下水的一M10级气垫船长约18.8m,完全采取凯芙拉纤维制造。其外壳资料将会有复合资料取代传统的铝合金以减轻分量,进步耐疲劳机能,减少维修本钱,但其建造用度也将回升约15%。
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