日前，英國(guó)皇家海軍用玻璃鋼巡邏艇替換了兩艘直布羅陀中隊(duì)的鋼制巡邏艇。這兩艘玻璃鋼制19 米長(zhǎng)巡邏艇由英國(guó)默西塞德郡的海洋專業(yè)技術(shù)集團(tuán)（MST Group）制造，比之前服役的更輕，速度也快得多，最高航速為40 節(jié)。這種速度，結(jié)合最先進(jìn)的光學(xué)和紅外探測(cè)系統(tǒng)，為中隊(duì)在英屬直布羅陀領(lǐng)海為高價(jià)值船只提供安全和部隊(duì)保護(hù)的工作提供了優(yōu)勢(shì)。

　　玻璃鋼建造的最新巡邏艇

　　MST 與英國(guó)Norco Composites &GRP 簽訂合同，制造船體、駕駛室和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如艙壁、大梁和碰撞艙。

　　Norco 使用由兩部分組成的GFRP 工具和輸液裝置建造船體。鋪層計(jì)劃包括一層凝膠涂層和一層濕鋪設(shè)的短切氈襯底。該公司使用手壓輥將纖維壓實(shí)到復(fù)雜曲率的區(qū)域，如船體底部的噴水軌。然后使用干織物，特別注意需要額外加固的區(qū)域，如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和龍骨。并安裝了CNC 切割閉孔PVC 芯套件，為面板提供所需的剛度和強(qiáng)度。

　　干纖維鋪層完成后，真空灌注乙烯基酯樹(shù)脂并固化12 小時(shí)。同樣的制造方法被用于駕駛室。平面構(gòu)件，包括艙壁、縱向和橫向梁、防撞艙室、水密艙室和地板，通過(guò)樹(shù)脂灌注單獨(dú)生產(chǎn)，然后由Norco 或MST 公司給粘合到結(jié)構(gòu)上。縱向和橫向梁由多軸玻璃纖維織物和單向碳纖維制成。

　　這也為縱向大梁提供了加固，以應(yīng)對(duì)船體高速在水中滑行時(shí)發(fā)生的三點(diǎn)彎曲。

　　通過(guò)使用夾具將低密度泡沫芯放置在船體上并將其粘合到位，將大梁過(guò)渡層壓到船體上。然后將玻璃織物鋪在芯上，接下來(lái)將干燥的結(jié)構(gòu)真空注入預(yù)固化的船體外殼上。使用具有代表性的大梁截面進(jìn)行一系列灌注測(cè)試，確保灌注布局合適，并成功潤(rùn)濕蓋板層壓板。

　　將大梁灌注到位減少了制造階段，因?yàn)橐院蟛槐卣澈系酱w上。船壁用結(jié)構(gòu)粘合劑連接到船體上，然后用雙軸玻纖織物手工覆蓋，以提供船體、艙壁和地板之間的結(jié)構(gòu)連接。

　　目前MST 公司獲得英國(guó)皇家海軍一份價(jià)值5076 萬(wàn)美元的合同，在未來(lái)四年向英國(guó)國(guó)防部警察和直布羅陀國(guó)防部警察交付18 艘15 米GFRP 巡邏船。

　　在艦艇工業(yè)中發(fā)揮重要作用

　　復(fù)合材料自問(wèn)世以來(lái)就一直在艦艇工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)其在海軍艦艇上的應(yīng)用非常重視。復(fù)合材料在海軍艦艇上應(yīng)用時(shí)具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)良的力學(xué)性能；耐腐蝕（可耐酸、堿、海水侵蝕，水生物也難以附生）；大幅減重；優(yōu)良的聲、磁、電性能（透波、透聲性好，無(wú)磁性，介電性能優(yōu)良）；優(yōu)良的設(shè)計(jì)、施工性能，容易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)低于鋼制艇和木制艇。

　　由于復(fù)合材料這些獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，在20世紀(jì)40年代中期，美國(guó)海軍首先使用復(fù)合材料建造海軍船艦。這些艦艇剛度大、強(qiáng)度大、持久耐用而且易于維修，因此，在20 世紀(jì)40 年代中葉到60 年代，復(fù)合材料在美國(guó)海軍中的應(yīng)用迅速增加。在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間，應(yīng)用復(fù)合材料的客運(yùn)艦艇、內(nèi)河巡邏艇、登陸艦和一些在役偵察艇數(shù)量達(dá)3000艘。美國(guó)海軍還將復(fù)合材料應(yīng)用在小型艦艇上的艙面船室、通訊艦艇的桅桿、驅(qū)逐艦的管道系統(tǒng)、潛艇的流線型指揮臺(tái)外殼和鑄件。

　　在20 世紀(jì)50 年代，其他海軍開(kāi)始在他們的艦艇和潛艇上應(yīng)用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。英國(guó)皇家海軍和法國(guó)海軍開(kāi)始在潛艇聲納罩上采用復(fù)合材料代替鋼材，以獲得更高的聲波穿透率，同樣 ，在海面艦艇的天線罩上應(yīng)用復(fù)合材料可保護(hù)通訊和監(jiān)視天線。到20世紀(jì)70年代，英國(guó)皇家海軍、瑞典皇家海軍和挪威海軍開(kāi)始采用復(fù)合材料來(lái)制造獵雷艇，荷蘭海軍也開(kāi)始把復(fù)合材料應(yīng)用于領(lǐng)航艇和登陸艦上。

　　我國(guó)自1958 年起開(kāi)始使用復(fù)合材料建造船艦，首先應(yīng)用于軍品領(lǐng)域，然后逐步擴(kuò)展至民用領(lǐng)域。近幾年中國(guó)的復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，我國(guó)建造速度明顯加快，大型艦艇近幾年進(jìn)入快速發(fā)展期。20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，隨著技術(shù)發(fā)展與工藝引進(jìn)，我國(guó)采用復(fù)合材料生產(chǎn)了大量游艇、帆船、救助艇，以及公安、武警、海監(jiān)、海關(guān)等航速較高的巡邏艇、執(zhí)法艇、緝私艇等準(zhǔn)軍事艇等。

　　巡邏艇

　　巡邏艇對(duì)于復(fù)合材料的應(yīng)用已有幾十年的發(fā)展。第一艘完全采用玻璃纖維制造的巡邏艇由美國(guó)建于60年代早期。在20 世紀(jì)七八十年代，復(fù)合材料逐漸用于小型巡邏艇的建造。大多數(shù)的玻璃纖維巡邏艇都不超過(guò)l0m，排水量不超過(guò)10t，并且其一般在內(nèi)河和沿海水域使用。由于復(fù)合材料的剛度較低，超過(guò)25m 的巡邏艇外殼一般使用鋼或者鋁合金建造。

　　現(xiàn)在許多國(guó)家已經(jīng)有能力建造長(zhǎng)55m，排水量達(dá)3001 的海上巡邏艇。有研究比較了鋼、鋁合金和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成本、重量以及結(jié)構(gòu)性能，發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合材料如玻璃纖維的艦艇較同等規(guī)模的鋁合金艦艇減重約10%，較同等大小的鋼結(jié)構(gòu)艦艇減重約36%。

　　現(xiàn)階段應(yīng)用復(fù)合材料建造船艦的問(wèn)題是復(fù)合材料制船體梁的剛度低，相較鋼結(jié)構(gòu)艦船來(lái)說(shuō)，其船體梁的偏轉(zhuǎn)高出300%，撓度比高出240%。從而在連接處和鉸接處易產(chǎn)生疲勞裂縫，致使螺旋槳軸線發(fā)生錯(cuò)位。全復(fù)合材料建造的最大的巡邏艇是挪威海軍的“盾牌”（LJD）級(jí)巡邏艇。該艇為雙體氣墊效應(yīng)船，完全由聚氯乙烯泡沫層與玻璃纖維和碳纖維夾層組成的夾芯復(fù)合材料建成。

　　獵雷艇

　　獵雷艇傳統(tǒng)上采用沒(méi)有磁性的木材制造以避免磁性水雷爆炸。1951 年美國(guó)海軍嘗試采用復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造了一艘15.5m 長(zhǎng)的反水雷艇XMSB-23。然而，由于建造質(zhì)量、力學(xué)性能和防水性能的原因，海水進(jìn)人到船體中而無(wú)法執(zhí)行獵雷任務(wù)。二十世紀(jì)60 年代和70 年代，美國(guó)和英國(guó)繼續(xù)復(fù)合材料獵雷艇的研制，并于1973 年成功建成長(zhǎng)46.6m，滿載排水量450t 的HMS Wilton 號(hào)全玻璃纖維獵雷艇。

　　英國(guó)皇家海軍、法國(guó)海軍、比利時(shí)和荷蘭皇家海軍采用單板加筋結(jié)構(gòu)相繼建成了狩獵級(jí)、桑道級(jí)和伙伴級(jí)獵雷艇。

　　海軍護(hù)衛(wèi)艦

　　迄今為止，海軍護(hù)衛(wèi)艦是采用復(fù)合材料建造的最長(zhǎng)船型。瑞典皇家海軍建造的維斯比級(jí)護(hù)衛(wèi)艦采用碳纖維和玻璃纖維混合增強(qiáng)的聚合物薄板包覆聚氯乙烯芯層制成的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)，使用真空灌注技術(shù)使艦艇重量降低約30%。提高了船艦的性能，如降低船艦油耗和操作成本。

　　使用碳纖維結(jié)構(gòu)也使得維斯比級(jí)護(hù)衛(wèi)艦擁有了電磁防護(hù)功能。新加坡皇家海軍計(jì)劃使用凱芙拉纖維制造復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的艦體，有效增強(qiáng)對(duì)于小型武器火力和榴散彈的抵抗能力。預(yù)計(jì)長(zhǎng)度可達(dá)80m 排水量達(dá)1016t，其長(zhǎng)度和規(guī)模均超過(guò)Vishy 級(jí)護(hù)衛(wèi)艦。采用復(fù)合材料代替鋼建造長(zhǎng)85m，排水量1200t的軍艦可降低重量約30%，排水量降低7-21%，成本節(jié)約巧%，從而可增加武器載荷和艦艇的作戰(zhàn)范圍，提高作戰(zhàn)能力。

　　水冀艇和氣墊船

　　20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，海軍水翼艇和氣墊船中對(duì)于復(fù)合材料的應(yīng)用較少。最開(kāi)始也只是用于艦船的非結(jié)構(gòu)部位以減輕重量。最近，復(fù)合材料開(kāi)始應(yīng)用在氣墊船的主要結(jié)構(gòu)如上層建筑和外殼上。斯里蘭卡于1998 年下水的一M10級(jí)氣墊船長(zhǎng)約18.8m，完全采用凱芙拉纖維制造。其外殼材料將會(huì)有復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金以減輕重量，提高耐疲勞性能，減少維修成本，但其建造費(fèi)用也將上升約15%。

　　其他部件的應(yīng)用

　　纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料在造船業(yè)，因其具有成型方便、建造工藝簡(jiǎn)單、建造周期短、無(wú)磁性、能透過(guò)雷達(dá)波和紅外線，以及船體易保養(yǎng)、不污染等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，復(fù)合材料在各國(guó)海軍的應(yīng)用不斷增加，應(yīng)用部件包括船殼、地板、墻壁板、甲板和艙壁以及管道系統(tǒng)、油箱、廢水箱、聲吶罩、管道、推進(jìn)器、桅桿和上層建筑中應(yīng)用越來(lái)越普遍。

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