玻璃钢复合材料GFRP在游艇船舶上的应用(一)

    在工业部门中,船舶是复合材料( composite material, 简称 CM )应用多的领域之 一。目前船舶中用量大、范围广的复合材料是玻璃纤维增强塑料,即玻璃钢 ( glass fiber reinforced plastics, 简称 GFRP )。
    船用 GFRP 具有下列优点:
    (1) 质轻、高强。
    (2) 耐腐蚀,抗海生物附着。
    (3) 无磁性。
    (4) 介电性和微波穿透性好。
    (5) 能吸收高能量,冲击韧性好。
    (6) 导热系数低,隔热性好。
    (7) 船体表面能达到镜面光滑,并可具有各种色彩。
    (8) 可设计性好。
    (9) 整体性好,船体无接缝和缝隙。
    (10) 成型简便,批量生产性特别好。
    (11) 维修保养方便,全寿命期的经济性能好。
    由于 GFRP 具有传统造船材料所无法比拟的优点,故倍受造船界的重视。经多年的开发应 用,已成为一种重要的船用材料。但因其弹性模量低和受成型技术等的限制,尚不能建 造太大的舰船,加之价格较贵,故在整个造船工业中的用量比钢材少。
    自 40 年代中期艘 GFRP 船问世以来,各国相继开始研制各种 GFRP 船舶, 25 年间 CM 船舶开发的业绩超过了钢质船舶近一个世纪的发展历程,尤其是美、英、日、意等国迄 今仍保持强劲的势头。美国的 GFRP 造船量居位;日本 1993 年 GFRP 渔船的数量已超 过 32 万艘, GFRP 游艇则超过了 20 万艘;据统计英国 20 米以下的船有 80 %是采用 GFRP 制 造,而且还批量建造了上大的 GFRP 反水雷舰;意大利和瑞典也分别建成了各具特 色的新颖硬壳式和夹层结构的大型 GFRP 猎扫雷舰。从 1958 年开始试制 GFRP 船,迄今 也已制造了数以万计的各种 GFRP 船艇。下面对一些主要 GFRP 船艇产品的研制和开发 情况作一概述。
美国 是使用 CM 早和多的, 40 年代初就宣告 GFRP 研制成功。 1946年美国海军建成了长 8.53 米的艘聚酯 GFRP 艇,拉开了 CM 造船的序幕。 1954年前后,美国的手糊成型工艺日趋成熟,即开始开发 GFRP 游艇,次年就大量生产游艇、帆船等船艇。 1956 年美国建造了 2 艘不同结构形式的小型扫雷艇,开始了 GFRP 在扫雷艇中的应用研究,美 国迄今大的 CM 舰船是于 1991 年建成的 Osprey 号。美国还造了许多 GFRP 游艇,大的长 达 44 米。 1966 年美国开始批量生产大型渔船, 1979 年就建造了 390 艘。
    英国 它的造船工业是早使用 GFRP 的部门, 1962 年英国船舶登记局颁布了劳氏船级社 关于 6 ~ 36 米长 GFRP 船的技术规范。英国不仅是大型 GFRP 反水雷舰艇的先驱,它在 CM 高速艇的研制技术方面也属一流水平,建造了不少军用高速艇 , 它还研制了航速 很高的轻型气垫船和横渡英吉利海峡的 HM-2 型气垫渡船。
    意大利 意大利的 GFRP 游艇工业不仅发展较早,而且技术非常先进。它是欧洲制造 35 米 以上大型豪华游艇的中心之一,除了采用玻璃纤维外,还使用芳纶纤维和碳纤维增强, 以提高游艇的性能。
    瑞典 也很注重 GFRP 在船艇中的应用。应该指出的是,瑞典的夹层结构 CM 技术堪称 一流, 80 年代中期澳大利亚的2艘 Bay 级双体猎雷艇就是引进瑞典夹层结构技术建成 的。瑞典的夹层结构技术还用于建造了不少高速军用艇和巡逻艇,如 TV171 、 TV172 和 CG27 型海岸巡逻艇。值得一提的是,瑞典在 1991 年研制成艘 CM 隐形试验艇 “斯迈杰”号,该艇集先进 CM 技术、夹层结构技术、隐身技术及双体气垫技 术于一体,实属舰船中的高科技产品。