2026年05月26日 星期二
歡迎您來到中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)官方網(wǎng)站
科普復(fù)材
科普|碳纖維復(fù)合材料在船舶螺旋槳推進(jìn)器上的應(yīng)用
來源: 江蘇博實(shí)碳纖維 時(shí)間: 2018-09-19 瀏覽: 5653

由于船舶推進(jìn)器要承受較大的推理和扭矩,因此其制造材料的強(qiáng)度和剛度的要求比較高。通常,船舶推進(jìn)器的螺旋槳采用鎳鋁銅合金(NAB)材料制造,相比于其他金屬材料,采用NAB材料制造的螺旋槳具有耐腐蝕、易加工、可防止海洋生物附著等優(yōu)點(diǎn);但其也存在諸多問題,如復(fù)雜葉片加工費(fèi)用高、葉片易疲勞產(chǎn)生裂紋、空泡剝蝕嚴(yán)重、聲學(xué)阻尼性相對(duì)較差、振動(dòng)噪聲大等。目前在船舶推進(jìn)器上應(yīng)用較多的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱CFRP)具有高強(qiáng)度、高模量、耐溫差變化、耐腐蝕、耐輻射等優(yōu)異性能,而且比強(qiáng)度、比模量等綜合指標(biāo)在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)材料中幾乎是最高的。相對(duì)于金屬材料來說,碳纖維復(fù)合材料還可以大幅度減輕設(shè)備的重量.因此,近年來,碳纖維復(fù)合材料在船舶上的應(yīng)用研究引起了多方重視,獲得了造船工程界的青睞,逐漸被應(yīng)用于包括上層建筑、甲板、管路及推進(jìn)器等在內(nèi)的船舶各結(jié)構(gòu)部件的制造中。

對(duì)于大型船舶,減輕自重是提高性能的重要途徑之一。通常,船舶采用的金屬軸系質(zhì)量相當(dāng)大,特別是在大型船舶中,推進(jìn)軸的質(zhì)量約占船舶整體質(zhì)量的2%,而使用碳纖維復(fù)合材料可明顯減輕船舶驅(qū)動(dòng)軸的重量,驅(qū)動(dòng)軸約長(zhǎng),質(zhì)量減少得越大;碳纖維復(fù)合材料推進(jìn)軸具有較高的彈性,適應(yīng)性強(qiáng),可以隨著船體變形。因此,其應(yīng)用可以減少所需彈性聯(lián)軸節(jié)的數(shù)量,簡(jiǎn)化齒輪系統(tǒng),降低安裝及軸承支撐件的成本并實(shí)現(xiàn)輕量化。

碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用也可使振動(dòng)問題得到改善;此外,水下環(huán)境腐蝕性強(qiáng),金屬材料在船舶中的應(yīng)用還面臨著嚴(yán)峻的腐蝕問題,而復(fù)合材料的應(yīng)用可以解決這個(gè)問題,且磨損較小,使用周期更長(zhǎng)。當(dāng)然,碳纖維復(fù)合材料螺旋槳與NAB合金螺旋槳相比,也存在缺點(diǎn)。研究結(jié)果表明,碳纖維復(fù)合材料螺旋槳的最大葉梢變形較大,而碳纖維復(fù)合材料推進(jìn)軸的不足之處主要是硬度不夠,能夠傳輸?shù)耐屏娃D(zhuǎn)矩有限。此外雖然碳纖維復(fù)合材料雖然整體強(qiáng)度高且變形承受程度大,但其塑性不如金屬材料,如果局部受力很容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷。目前研究人員正在致力于彌補(bǔ)碳纖維復(fù)合材料這方面的不足。

綜上所述,在船舶制造領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料大有作為,未能普及應(yīng)用的主要原因是存在技術(shù)問題,需要解決設(shè)計(jì)、制造、性能和維護(hù)等問題,需要進(jìn)一步提高碳纖維復(fù)合材料的硬度和塑性,使其能更好的與金屬材料相結(jié)合。隨著碳纖維復(fù)合材料制造工藝水平的提高,未來,碳纖維復(fù)合材料在船舶推進(jìn)及其它應(yīng)用必將展現(xiàn)出更為廣闊的前景。

免責(zé)聲明:中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)官網(wǎng)發(fā)布的文章,僅用于復(fù)合材料專業(yè)知識(shí)和市場(chǎng)資訊的交流與分享,不用于任何商業(yè)目的。任何個(gè)人或組織若對(duì)文章版權(quán)或其內(nèi)容的真實(shí)性、準(zhǔn)確性存有疑義,請(qǐng)第一時(shí)間聯(lián)系我們。我們將及時(shí)進(jìn)行處理。
分享到:
換一個(gè)