畢婷婷

摘 要：我國(guó)海疆廣闊，做好船舶材料研究工作具有重要意義。作為當(dāng)代中學(xué)生，應(yīng)該明白船舶材料研究的重要性，海洋船舶長(zhǎng)時(shí)間浸泡在海水中，容易出現(xiàn)腐蝕、斷裂等情況。作者在查閱相關(guān)資料的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代復(fù)合材料在海洋船舶制造中有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，保證船舶質(zhì)量與航行壽命。文章中作者主要分析復(fù)合材料的特點(diǎn)，并傳輸復(fù)合材料在海洋船舶應(yīng)用中的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：海洋船舶；復(fù)合材料；應(yīng)用要點(diǎn)

引言

海洋經(jīng)濟(jì)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要組成部分，有力帶動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)代中學(xué)生應(yīng)該意識(shí)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(zhì)量過(guò)關(guān)，才能保證海洋船舶達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的。船舶設(shè)計(jì)中采用復(fù)合材料，可以達(dá)成提高航速、使用壽命及舒適性的設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此成為現(xiàn)代造船業(yè)的主要材料。作為中學(xué)生的我們，應(yīng)該意識(shí)到復(fù)合材料在海洋船舶中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為以后學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 海洋船舶復(fù)合材料研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)40年代美國(guó)海軍船舶建設(shè)中首次使用復(fù)合材料，這將造船業(yè)帶入新的階段，全球其他國(guó)家也開(kāi)始研制各種應(yīng)用于船舶建設(shè)的復(fù)合材料?，F(xiàn)階段復(fù)合材料在快艇、游艇及小型商業(yè)漁船等有著廣泛應(yīng)用。受到成本因素的限制，早期復(fù)合材料主要應(yīng)用在軍事掃雷艇上，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在大型船舶上開(kāi)始增加復(fù)合材料的使用面積，包括甲板、倉(cāng)壁、船殼及上層建筑等。自從復(fù)合材料船舶誕生以來(lái)，技術(shù)研究開(kāi)發(fā)業(yè)績(jī)超過(guò)已有百年的金屬船舶，在這方面美英日等發(fā)達(dá)國(guó)家依舊保持著技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)雖然取得了不小成就，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著不足?，F(xiàn)階段我國(guó)在船舶復(fù)合材料制備生產(chǎn)商依舊沒(méi)有形成一條成熟的生產(chǎn)線，材料主要依靠國(guó)外進(jìn)口，而且成本高昂。除此之外，企業(yè)生產(chǎn)制造中也存在一些問(wèn)題：沒(méi)有完善的復(fù)合材料船體設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)期海洋環(huán)境性能制造主句不足、大型船舶復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法不完善等。這些都造成我國(guó)海洋工程領(lǐng)域中復(fù)合材料應(yīng)用不足，還需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的研究與積累。

2 海洋船舶復(fù)合材料應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

作為新型功能結(jié)構(gòu)材料，復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低重量、耐腐蝕、耐磨及耐疲勞等特點(diǎn)受到造船界的重視，特別是在高質(zhì)量船體結(jié)構(gòu)制造方面存在鮮明優(yōu)勢(shì)。因此發(fā)展速度較快，已經(jīng)顯示出取代金屬造船的趨勢(shì)，接下來(lái)筆者將復(fù)合材料應(yīng)用優(yōu)勢(shì)歸納總結(jié)如下。

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)船速與質(zhì)量提出更高要求，特別在軍事方面，為提高船舶攻擊強(qiáng)度，需要降低船艇自重，這樣當(dāng)動(dòng)力相同時(shí)可以獲得更高的有效載荷，降低燃料損耗及成本，促進(jìn)航速與機(jī)動(dòng)靈活性的提高。今年來(lái)減輕船體重量的主要技術(shù)就是先進(jìn)復(fù)合材料與輕量化結(jié)構(gòu)技術(shù)。相關(guān)實(shí)踐表明，同型號(hào)同規(guī)模的鋼制艦船重量為復(fù)合材料艦船的一倍，這就充分表明復(fù)合材料適合于應(yīng)用有著高速度與自重的賽艇、高性能船舶等。復(fù)合材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在復(fù)合材料不存在磁性干擾，是掃雷艇與獵雷艇的最合適結(jié)構(gòu)功能材料。

軍用艦艇對(duì)材料介電性與微波穿透性有著較高要求，而復(fù)合材料正好符合此點(diǎn)，除此之外復(fù)合材料耐腐蝕、抗海洋生物附著，更加適合在海洋環(huán)境中應(yīng)用。復(fù)合材料可以吸收高能量、良好的沖擊韌性，因此不會(huì)輕易因?yàn)榕鲎才c擠壓等出現(xiàn)損壞；材料導(dǎo)熱系數(shù)低且隔熱性能好，適合建設(shè)耐火救生船、冷藏船及漁船等。最后復(fù)合材料還可以讓船體光滑自帶各類色彩，對(duì)有著嚴(yán)格外觀要求的游艇來(lái)說(shuō)最適合不過(guò)。復(fù)合材料可以根據(jù)不同部位的要求，選擇合適的材料優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。船舶采用復(fù)合材料可以確保船體無(wú)接縫與縫隙，提高船體性能避免出現(xiàn)滲漏情況。復(fù)合材料容易成型，相比于金屬與木質(zhì)船更加省工，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)，同時(shí)復(fù)合材料船舶本身有著較大的成本降低優(yōu)勢(shì)。復(fù)合材料船舶維修保養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用較少，具有鮮明的全壽命期經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

3 海洋船舶復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)

船舶建造中應(yīng)用復(fù)合材料具有鮮明優(yōu)勢(shì)，但其本身也存在一定的不足，影響船舶使用壽命?，F(xiàn)階段相對(duì)較小的船艇或大型艦艇非結(jié)構(gòu)與非關(guān)鍵性部件已經(jīng)成熟采用大部分符合材料技術(shù)。而在大型艦艇應(yīng)用的主要問(wèn)題則是船體梁的剛度過(guò)小，因此在大型艦艇上應(yīng)用受到一定程度的限制?，F(xiàn)階段船用復(fù)合材料技術(shù)正向著低成本、整體化及自動(dòng)化方向發(fā)展，先進(jìn)復(fù)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(xiàn)代化復(fù)合材料研究的關(guān)鍵技術(shù)，相信未來(lái)復(fù)合材料技術(shù)將應(yīng)用在更加專業(yè)的領(lǐng)域。制造艦船過(guò)程中，先進(jìn)的復(fù)合材料滿足艦船輕量化需求，促進(jìn)海軍軍事力量的提升，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

先進(jìn)艦船性能受到復(fù)雜海洋環(huán)境的影響，最顯著的問(wèn)題就是船舶底部海洋生物的附著。人們將生長(zhǎng)在船底與海中設(shè)施表面的動(dòng)植物及微生物統(tǒng)稱為海洋附著生物，這些生物給艦船及其他海洋設(shè)施帶來(lái)多方面的危害。

比如船舶船底大量附著生物會(huì)造成艦船航行阻力增加，減低航速，增加能耗，加快機(jī)械磨損，影響艦船的使用壽命與經(jīng)濟(jì)性能。我國(guó)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(shí)間超過(guò)一周，螺旋槳表面就會(huì)被海生物覆蓋，情況嚴(yán)重時(shí)艦船無(wú)法正常啟動(dòng)，必須排潛水員刮除才可啟動(dòng)，這種情況會(huì)延誤戰(zhàn)機(jī)。如何解決海洋生物污損問(wèn)題是各海洋國(guó)家需要長(zhǎng)期研究與解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

我國(guó)復(fù)合材料研究方向主要是向著高效、環(huán)保性的防污方法發(fā)展，相關(guān)實(shí)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(chǎn)生均勻緩慢的電化學(xué)腐蝕，會(huì)在銅合金表面形成一層含有毒液的“薄層”，里面的有毒物質(zhì)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(kāi)發(fā)防污銅也是重要的研究方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，復(fù)合材料在海洋船舶中有著極好的應(yīng)用前景，相信在不久的將來(lái)會(huì)全面替代傳統(tǒng)金屬材料。而對(duì)材料學(xué)感興趣的中學(xué)生們，應(yīng)該利用課余時(shí)間有意識(shí)的加強(qiáng)自己材料學(xué)知識(shí)的積累，不斷培養(yǎng)知識(shí)廣度與深度，為以后的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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