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用途·軍用艦船領域碳纖維復合材料的發展方向
時間:2019年08月02日 來源:甘肅郝氏炭纖維有限公司  作者:郝氏碳纖維 瀏覽次數:

   

     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。


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                                              (圖1:碳纖維軍用艦艇)


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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。





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2、碳纖維螺旋槳

     

     海軍艦艇的螺旋槳材料一直以來都是鎳鋁銅合金,存在很多問題例如加工復雜葉片時花費高,葉片容易疲勞產生裂紋,聲學阻尼性相對較差,振動時會帶來噪音等等。因此海軍設計者們不得不考慮其它材料,最引人注目的材料是不銹鋼、鈦合金以及碳纖維。



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  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。





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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。 






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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。



   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,這就要求配備重量最輕、部件最少的傳動裝置。而采用由碳纖維復合材料的驅動軸,能夠輕而易舉地達到減輕傳動部件重量的目的。


 

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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。 

    目前,碳纖維在海軍艦艇上的應用非常廣泛。但是,大部分已經成熟的技術僅應用于相對較小的海軍艦艇,例如護衛艦、巡邏艇、MCMV等,或一些大型艦艇的非結構、非關鍵性部件。挪恩復材也在積極研究碳纖維在軍工領域的應用,曾為某軍工研究所研制碳纖維軍用運輸箱與通訊雷達機箱等產品,并成功通過驗收。相信隨著科學技術的發展和進步,碳纖維復合材料在海軍艦艇上的應用必將日益成熟,應用范圍也將越來越廣。

來源:挪恩復材

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