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軍用艦船領域碳纖維復合材料的發(fā)展方向
碳纖維的發(fā)展國防軍工和國民經(jīng)濟的重要物資，屬于技術(shù)密集型的關(guān)鍵材料，碳纖維產(chǎn)業(yè)也是國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(wèi)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(jié)省使用周期成本，從而降低總體成本。
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(chǎn)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。
碳纖維螺旋槳系統(tǒng)的設計和性能高度機密，近年來的研究進展未見公開發(fā)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(tǒng)的鋼桅桿采用開放式結(jié)構(gòu)，突出在外，會干擾本艦的雷達和通訊系統(tǒng)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(tǒng)（AEM/S），整個結(jié)構(gòu)高28m，直徑達10.7m，是美國海軍艦艇上最大的碳纖維水上結(jié)構(gòu)。
4、碳纖維推進軸
在減輕船體重量的趨勢中，推進系統(tǒng)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(qū)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(fā)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(qū)動軸，能夠輕而易舉地達到減輕傳動部件重量的目的。
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(jīng)成熟的技術(shù)僅應用于相對較小的海軍艦艇，例如護衛(wèi)艦、巡邏艇、MCMV等，或一些大型艦艇的非結(jié)構(gòu)、非關(guān)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(chǎn)品，并成功通過驗收。相信隨著科學技術(shù)的發(fā)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。
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