碳纤维在海军舰艇上应用及未来应用展望

  碳纤维增强复合材料自问世以来就一直在军事领域特别是航空航天领域中发挥着重要作用。近年来随着应用研究的发展,国内外对其在海军舰艇上的应用越来越重视。碳纤维复合材料减重明显,有着优良的力学性能,并且耐耐酸、碱、海水侵蚀,水生物也难以附生在表面;还具备着优良的声、磁、电性能(透波、透声性好,无磁性,介电性能优良),容易维护,维护费用远低于钢制舰艇。
  早期碳纤维复合材料仅仅应用在小型巡逻艇和登陆舰上。相对差的制造质量和船体刚度限制了其长度不能超过15m,排水量不超过20t。近年来随着低成本复合材料制造技术的提高,才开始应用在大型巡逻艇、气垫船、猎雷艇和护卫舰上。今天我们主要来看看碳纤维复合材料应用于JY舰艇的哪些方面。(推荐浏览产品:碳纤维小型船
 
  碳纤维在舰艇显控台上的应用
 
  碳纤维复合材料作为轻型材料在减轻设备重量、增强设备强度方面的应用越来越广泛。随着海军舰挺显控台对重量和强度的要求不断提高,碳纤维复合材料应用到海军舰显控台上已成当务之急。传统显控台的显示单元、电子机箱单元和操控单元的主壳体结构显示单元壳体、电子机箱壳体和操控单元壳体的材料均为铸铝。铸铝材料相对于碳纤维材料存在比重差、强度低的特点,在保证相同强度的前提下,碳纤维复合材料制成的舰艇显控台显示单元壳体、电子机箱单元壳体和操控单元壳体质量更轻,厚度更薄。
  碳纤维在舰艇推进器系统上的应用
 
  玻璃钢原是JY舰艇中复合材料的代表,但是由于玻璃钢的刚度不足,要满足刚度设计要求轻量化效果就会弱化,而且玻璃钢的原材料玻璃纤维是致癌物质,国外已经逐步禁用。如今碳纤维复合材料在很大程度上正取代玻璃钢,成为舰艇用复合材料中的优选。将碳纤维复合材料用于螺旋桨、推进器和推进轴系上,可以很好的减轻船体的振动效应和噪声和船只自身的重量,降低发动机和电动机的能源消耗,节约大量的动力和能源,加快航行速度,这在侦察舰和快速巡航舰上的效果尤为明显。
  碳纤维在舰舱壁、甲板、舱门上的应用
 
  使用碳纤维复合材料代替钢材料制造舰舱壁、甲板和舱门,至少可以在质量上减轻40%以上,而且碳纤维复合材料具有更低的磁特性,火灾时热传导低、阻声性能更好。不过,在CFRP和周围钢结构的连接处需要有足够的抗内部冲击损坏的能力,因此在制造和安装的成本上有一定的增加。
  碳纤维应用于高强度绳索
 
  有资料显示日本已经研制出碳纤维缆绳,但由于技术保密比较严格,目前可以得知的是该产品是用于海军军舰的缆绳和其他JY物资。碳纤维突出的特点是强度和模量高,密度小,耐腐蚀性能好,膨胀系数耐高温嬬变性能好,摩擦系数小,自润滑,导电性高等特点。由于碳纤维既具有高于钢铁的拉伸模量和几倍乃至数十倍的拉伸强度,又具有纤维的可编织性能以此作为基体材料制作碳纤维绳索,正好能弥补钢丝绳和有机高分子绳索的不足,得到高性能的碳纤维绳索。
  目前许多海军正考虑将碳纤维复合材料应用在武器外罩和甲板防护板上,以免受到高速射弹和榴散弹的冲击,另外碳纤维复合材料应用于舰艇方向舵也处于研发之中。随着低成本碳纤维复合材料不断的研发,JY舰艇使用碳纤维复合材料的成本在不断的降低,未来碳纤维在JY舰艇上发挥的作用将无法取代。
 
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