淺談海洋船舶中復合材料的應用要點

畢婷婷

摘 要：我國海疆廣闊，做好船舶材料研究工作具有重要意義。作為當代中學生，應該明白船舶材料研究的重要性，海洋船舶長時間浸泡在海水中，容易出現腐蝕、斷裂等情況。作者在查閱相關資料的時候發現，現代復合材料在海洋船舶制造中有著無可替代的優勢，保證船舶質量與航行壽命。文章中作者主要分析復合材料的特點，并傳輸復合材料在海洋船舶應用中的要點。

關鍵詞：海洋船舶；復合材料；應用要點

引言

海洋經濟作為國民經濟的主要組成部分，有力帶動了社會經濟發展。當代中學生應該意識到海洋研究的重要性，而海洋船舶材料研究同樣重要，只有材料質量過關，才能保證海洋船舶達到預期設計目的。船舶設計中采用復合材料，可以達成提高航速、使用壽命及舒適性的設計目標，因此成為現代造船業的主要材料。作為中學生的我們，應該意識到復合材料在海洋船舶中的應用優勢，為以后學習打下堅實基礎。

1 海洋船舶復合材料研究現狀

20世紀40年代美國海軍船舶建設中首次使用復合材料，這將造船業帶入新的階段，全球其他國家也開始研制各種應用于船舶建設的復合材料。現階段復合材料在快艇、游艇及小型商業漁船等有著廣泛應用。受到成本因素的限制，早期復合材料主要應用在軍事掃雷艇上，隨著經濟發展，在大型船舶上開始增加復合材料的使用面積，包括甲板、倉壁、船殼及上層建筑等。自從復合材料船舶誕生以來，技術研究開發業績超過已有百年的金屬船舶，在這方面美英日等發達國家依舊保持著技術優勢。

我國雖然取得了不小成就，但與發達國家相比存在著不足。現階段我國在船舶復合材料制備生產商依舊沒有形成一條成熟的生產線，材料主要依靠國外進口，而且成本高昂。除此之外，企業生產制造中也存在一些問題：沒有完善的復合材料船體設計規范與標準、長期海洋環境性能制造主句不足、大型船舶復合材料無損檢測與評價方法不完善等。這些都造成我國海洋工程領域中復合材料應用不足，還需要進行長時間的研究與積累。

2 海洋船舶復合材料應用優勢

作為新型功能結構材料，復合材料具有高強度、低重量、耐腐蝕、耐磨及耐疲勞等特點受到造船界的重視，特別是在高質量船體結構制造方面存在鮮明優勢。因此發展速度較快，已經顯示出取代金屬造船的趨勢，接下來筆者將復合材料應用優勢歸納總結如下。

伴隨著社會經濟發展，各行各業對船速與質量提出更高要求，特別在軍事方面，為提高船舶攻擊強度，需要降低船艇自重，這樣當動力相同時可以獲得更高的有效載荷，降低燃料損耗及成本，促進航速與機動靈活性的提高。今年來減輕船體重量的主要技術就是先進復合材料與輕量化結構技術。相關實踐表明，同型號同規模的鋼制艦船重量為復合材料艦船的一倍，這就充分表明復合材料適合于應用有著高速度與自重的賽艇、高性能船舶等。復合材料的應用優勢還體現在復合材料不存在磁性干擾，是掃雷艇與獵雷艇的最合適結構功能材料。

軍用艦艇對材料介電性與微波穿透性有著較高要求，而復合材料正好符合此點，除此之外復合材料耐腐蝕、抗海洋生物附著，更加適合在海洋環境中應用。復合材料可以吸收高能量、良好的沖擊韌性，因此不會輕易因為碰撞與擠壓等出現損壞；材料導熱系數低且隔熱性能好，適合建設耐火救生船、冷藏船及漁船等。最后復合材料還可以讓船體光滑自帶各類色彩，對有著嚴格外觀要求的游艇來說最適合不過。復合材料可以根據不同部位的要求，選擇合適的材料優化設計結構。船舶采用復合材料可以確保船體無接縫與縫隙，提高船體性能避免出現滲漏情況。復合材料容易成型，相比于金屬與木質船更加省工，可以進行大批量生產，同時復合材料船舶本身有著較大的成本降低優勢。復合材料船舶維修保養相對簡單，維修費用較少，具有鮮明的全壽命期經濟優勢。

3 海洋船舶復合材料發展趨勢

船舶建造中應用復合材料具有鮮明優勢，但其本身也存在一定的不足，影響船舶使用壽命。現階段相對較小的船艇或大型艦艇非結構與非關鍵性部件已經成熟采用大部分符合材料技術。而在大型艦艇應用的主要問題則是船體梁的剛度過小，因此在大型艦艇上應用受到一定程度的限制。現階段船用復合材料技術正向著低成本、整體化及自動化方向發展，先進復合材料低成本、整體化的研究方向滿足艦船輕量化的需求，也是現代化復合材料研究的關鍵技術，相信未來復合材料技術將應用在更加專業的領域。制造艦船過程中，先進的復合材料滿足艦船輕量化需求，促進海軍軍事力量的提升，具有重要現實意義。

先進艦船性能受到復雜海洋環境的影響，最顯著的問題就是船舶底部海洋生物的附著。人們將生長在船底與海中設施表面的動植物及微生物統稱為海洋附著生物，這些生物給艦船及其他海洋設施帶來多方面的危害。

比如船舶船底大量附著生物會造成艦船航行阻力增加，減低航速，增加能耗，加快機械磨損，影響艦船的使用壽命與經濟性能。我國南海海域海水溫度偏高，其中海洋生物繁殖速度快，通常艦船只要在碼頭停留時間超過一周，螺旋槳表面就會被海生物覆蓋，情況嚴重時艦船無法正常啟動，必須排潛水員刮除才可啟動，這種情況會延誤戰機。如何解決海洋生物污損問題是各海洋國家需要長期研究與解決的現實問題。

我國復合材料研究方向主要是向著高效、環保性的防污方法發展，相關實踐表明，海洋生物很少污損銅和銅合金材料，比如銅錫合金及銅鎳合金等材料在海水中產生均勻緩慢的電化學腐蝕，會在銅合金表面形成一層含有毒液的“薄層”，里面的有毒物質可以排斥或殺死企圖附著在表面的海洋生物。但其防污效果依舊不是很理想，開發防污銅也是重要的研究方向。

4 結束語

總而言之，復合材料在海洋船舶中有著極好的應用前景，相信在不久的將來會全面替代傳統金屬材料。而對材料學感興趣的中學生們，應該利用課余時間有意識的加強自己材料學知識的積累，不斷培養知識廣度與深度，為以后的專業學習打下堅實的理論基礎。

參考文獻

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