加大復(fù)合材料應(yīng)用力度 推動(dòng)船艇輕量化
據(jù)了解,近年來,在美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利、日本等造船強(qiáng)國(guó),玻璃鋼復(fù)合材料在船舶上的應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,被廣泛用于船舶結(jié)構(gòu)制造。目前從數(shù)量上看,應(yīng)用最多的是游艇、漁船、救生艇、高速艇、工作艇以及反水雷艦艇等。國(guó)外還將復(fù)合材料用于船舶上很多部件的制造,包括上層建筑、桅桿、螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)、煙囪、艦艙壁等。僅以漁船為例,美國(guó)的近海漁船全部為玻璃鋼制造。日本、俄國(guó)、英國(guó)等國(guó)的玻璃鋼漁船占到其漁船總數(shù)約90%。提高船舶的節(jié)能環(huán)保性能,減輕船舶本身的重量、實(shí)現(xiàn)船舶輕量化已經(jīng)成為國(guó)際海事界的共識(shí)。黃振綱表示,玻璃鋼復(fù)合材料的比重只有鋼材的1/5~1/6,機(jī)械強(qiáng)度為200兆~400兆帕,質(zhì)輕、強(qiáng)度高,能顯著降低船舶自身重量,而且無磁性,具有介電性和微波穿性好,耐腐蝕、抗海生物附著、能吸收高能量、沖擊韌性好,導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱性好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前,隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)節(jié)能減排的提倡,以及國(guó)際海事組織(IMO)不斷出臺(tái)環(huán)保海事新規(guī),全球船舶行業(yè)都在努力實(shí)現(xiàn)船舶的低燃油消耗、低排放、低污染,其中玻璃鋼及其高性能復(fù)合材料以其優(yōu)異性能得到了廣泛應(yīng)用。
上海船舶工藝研究所研究員徐學(xué)光等專家在發(fā)言中指出,在我國(guó),從1979年起,玻璃鋼復(fù)合材料被用來制造壓艙水管、排水管系、輸油管系等船舶管路,得到船東、船檢和有關(guān)當(dāng)局的普遍接受,使玻璃鋼船管得到越來越廣泛的應(yīng)用,裝船量快速增長(zhǎng);以后,玻璃鋼復(fù)合材料大量被用于制造救生艇、漁船、巡邏艇、帆船等小型船舶,還被用于雷達(dá)天線罩、上層建筑等船舶舾裝部分領(lǐng)域。目前,全國(guó)大大小小玻璃鋼船企達(dá)到300多家,年均玻璃鋼使用量為40多萬噸,替代鋼材約 250萬噸。
然而,與國(guó)外相比,我國(guó)在復(fù)合材料的船舶研究和應(yīng)用方面還存在相當(dāng)大的差距,在船舶復(fù)合材料研究方面基礎(chǔ)比較薄弱,相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)十分匱乏,能夠進(jìn)行復(fù)合材料船艇“選材、選型、設(shè)計(jì)、制造”一體化的專業(yè)人才嚴(yán)重缺乏,在復(fù)合材料船艇的建造工藝和復(fù)雜構(gòu)件的一次成型技術(shù)等方面也相對(duì)落后,長(zhǎng)期以來成為困惑玻璃鋼船體設(shè)計(jì)的軟肋。與日本、韓國(guó)建造的同噸位船舶相比,我國(guó)建造的船舶空船重量較大。專家分析,造成這一現(xiàn)象的一個(gè)主要原因,就是日、韓在船舶上較多地應(yīng)用了復(fù)合材料。對(duì)大型運(yùn)輸船來講,空船重量主要由船體結(jié)構(gòu)重量、舾裝產(chǎn)品重量、輪機(jī)電氣設(shè)備重量構(gòu)成,其中,船體結(jié)構(gòu)和舾裝產(chǎn)品占比例最大,也是船舶輕量化可以取得重要突破的專業(yè)領(lǐng)域,也是復(fù)合材料可以大量使用的領(lǐng)域。但現(xiàn)狀是國(guó)內(nèi)用于大船配套的玻璃鋼舾裝件制造企業(yè)廖廖無幾。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)材與結(jié)構(gòu)研究所所長(zhǎng)邊文鳳指出,從復(fù)合材料設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)來看,船體結(jié)構(gòu)輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑主要有3種,包括設(shè)計(jì)科學(xué)的構(gòu)造形式,采用更輕、強(qiáng)度更高的材料,以及使用先進(jìn)的制造技術(shù)。而玻璃鋼復(fù)合材料無論是在材料本身還是在其設(shè)計(jì)和建造應(yīng)用方面都具有突出的優(yōu)勢(shì),是船體結(jié)構(gòu)材料的最佳選擇。與傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料相比,玻璃鋼復(fù)合材料不僅可設(shè)計(jì)各種形狀和尺寸,還可整體設(shè)計(jì)呈分體組裝,可設(shè)計(jì)性好;建造的船體無接縫和縫隙,使得產(chǎn)品外形規(guī)整、光順美觀,整體性好;在模具中采用樹脂真空吸附整體成型,成型簡(jiǎn)便,可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn);無銹蝕,即使破損也可簡(jiǎn)單修補(bǔ),維修保養(yǎng)方便,全壽命期的經(jīng)濟(jì)性能好。
業(yè)內(nèi)專家通過峰會(huì)發(fā)出呼吁,推進(jìn)船艇輕量化,我國(guó)船舶工業(yè)在玻璃鋼及其復(fù)合材料研究和應(yīng)用方面的觀念、技術(shù)需要進(jìn)一步更新。船企應(yīng)樹立創(chuàng)新觀念,研發(fā)復(fù)合材料舾裝產(chǎn)品;突破船舶大型結(jié)構(gòu)件應(yīng)用復(fù)合材料制造的難題;加強(qiáng)船舶配套企業(yè)和造船廠的互動(dòng)合作,提高復(fù)合材料管材裝船率;組織培養(yǎng)具備復(fù)合材料工藝及安裝技術(shù)的復(fù)合型造船工人隊(duì)伍;加強(qiáng)船舶減重宣傳,與船東緊密合作,最大限度提高復(fù)合材料產(chǎn)品的裝船率。
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