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軍用艦船領域碳纖維復合材料的發展方向

軍用艦船領域碳纖維復合材料的發展方向

2019-08-02 15:44:05

碳纖維的發展國防軍工和國民經濟的重要物資,屬于技術密集型的關鍵材料,碳纖維產業也是國家重點發展的戰略性新興產業。碳纖維復合材料具有極高的比強度和比剛度,是大型整體化結構的理想材料,在軍用飛機、軍用艦船等方面都有重要的應用意義。

1、碳纖維上層建筑

60年代中期以來巡邏炮艇上的炮艇甲板室就開始采用復合材料,70年代早期,獵雷艇的上層建筑也開始采用復合材料。芬蘭皇家海軍的快速巡邏艇Rauma的上層建筑也采用復合材料夾層結構,船體采用鋁合金。

與鋼和鋁相比,碳纖維上層建筑存在很多缺點,如制造成本高,因為其和鋼甲板的連接處花費昂貴,對于中型護衛艦來說,上層建筑采用碳纖維復合材料代替鋼會給建筑成本增加50%—150%,盡管如此,許多艦船制造者和海軍已開始接受更高的制造成本,因為可以節省使用周期成本,從而降低總體成本。
2、碳纖維螺旋槳
碳纖維螺旋槳系統的設計和性能高度機密,近年來的研究進展未見公開發表。不過眾所周知,碳纖維葉片中的纖維可以承受主要的水動力和離心力。目前大批海軍艦艇安裝了碳纖維螺旋槳,如登陸艦和掃雷艇,此外碳纖維螺旋槳也用在魚雷和小型船只上。
3、碳纖維桅桿
20世紀60年代復合材料首次應用在桅桿上。傳統的鋼桅桿采用開放式結構,突出在外,會干擾本艦的雷達和通訊系統且易于腐蝕。美國海軍于1995年著手研制先進全封閉式桅桿/傳感器系統(AEM/S),整個結構高28m,直徑達10.7m,是美國海軍艦艇上最大的碳纖維水上結構。
4、碳纖維推進軸
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。
5、其他部件
許多海軍正考慮將碳纖維復合材料應用在武器外罩和甲板防護板上,及作為導彈沖擊遮護板,以免受高速射彈和榴散彈的沖擊;還有一些專家正在研制將碳纖維復合材料應用在艦艙壁、艙門以及甲板等部件中。 



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