玻璃钢/复合材料船舶材料、设计与制造技术的最新进展1. 概述2. FRP/CM船体原材料及其进展3. FRP/CM船体设计理念及其技术进展4. FRP/CM 船体的制造和质量控制及其最新进展5. FRP/CM在舰船中的应用现状6. 结语1. 概述1.1 FRP/CM 的定义(1) 复合材料 (Composite Materials)(2) 纤维增强塑料 (Fiber Reinforced Plastics)(3 )玻璃钢(Glass-fiber Reinforced Plastics)1.2 CM 的分类表1 按基体材料分类的复合材料体系复合材料(CM)不饱和聚酯树脂基CMGRP热固性树脂基环氧树指基CMCRP树脂基CM(RMC 或 FRP)酚醛树脂基CMFRP:KRP乙烯基酯基CMBRP……(共9类)热塑性树脂聚苯硫醚基CM基聚甲醛基CM聚丙烯基CM聚碳酸酯基CM （共 13 类）金属基CM(MMC)铝基CM钛基CM镁基CM银基CM……（共7类）无机非金属基CM（CMC）陶瓷基碳化物基CM氮化物基CM氧化物基CMZTA陶瓷基CMSialon陶瓷基CM玻璃陶瓷基石英玻璃基CMLAS玻璃陶瓷基CMMAS 基 CMBasialon 基 CM水泥基硅酸盐水泥基CM氯氧镁水泥基CM碳基CM纳米陶瓷基CM2. FRP/CM船体原材料及其进展2.1 纤维增强材料（1）增强纤维1）玻璃纤维2）碳纤维3）芳纶纤维4）超高分子量聚乙烯纤维5）连续玄武岩纤维（2）船用增强纤维制品1）表面毡2）短切纤维毡3）单向布4）各种平面织物5）各种三向织物表2四大高科技纤维与E-玻纤的主要性能纤维 性能碳纤维（CF CF）芳纶纤维（KF KF）超高分子量聚乙烯 纤维（UHMWPE）玄武岩纤维（CBFCBF）E-玻纤（GF GF）密度1.781.450.972.872.55~2.622.2 树脂基体（1）不饱和聚酯树脂（2）环氧树脂（3）乙烯基酯树脂（4）酚醛树脂2.3 结构芯材（1）各种泡沫芯材（2）Balsa 轻木（3）各种蜂窝材表3 各种泡沫芯材的主要性能和适用场合泡沫名称性能特点适用场合PVC较好的防水渗透、隔热和绝缘体及有效的交联型适用甲板、舱壁和聚氯乙烯减振和阻尼特性，但高温中强度和刚 度上层建筑，线性型用于受下降很多，其中交联PVC强度刚度较高，但很脆，而线性PVC韧性高冲击载荷较大的船底和舭舷部PET高温下的压缩强度较高，更适于真空灌适用于一般船艇的船体、聚乙一醇注、预浸料工艺，比PVC性价比更高，但甲板、舱壁、上层建筑等对酞酸酯在同等重量下强度和硬度比PVC低部件PS力学性能差、重量轻且成本低主要用作浮力材料聚苯乙烯PU隔热、吸声性良好，但力学性能不如PVC，用作骨架的芯材及受载聚氨酯但高温条件下能保持较好的强度和刚度较小，起隔热、隔音作用的夹层板中SAN热稳定性优于线性PVC ,力学性能与其相在舰艇结构中可代替线丙烯腈一当性PVC苯乙烯PEI有很高的使用温度和良好的放火性能，用于兼有结构和防火要聚醚酰亚但价格较贵求的部位胺PMI为强度和刚度最高的泡沫，能满足190度用于环氧或BMI共同化的聚甲基内高温固化工艺对泡沫尺寸稳定性的要求夹层结构烯酰亚胺3. FRP/CM 船舶船体设计理念及其技术进展3.1 FRP/CM 的优缺点 (与传统造船材料相比较)(1 ) FRP/CM的优点1）质轻、高强，对船艇减重有较大潜力2）耐腐蚀，抗海生物附着；3）无磁性，因而是猎扫雷舰艇的最佳结构功能材料；4）介电性和微波穿透性好；5）冲击韧性好，能吸收高能量；6）导热系数低，隔热性好；7）船体表面可到达镜光滑；8）可设计性好，能按船体各部件的不同要求实现优化设计；9）整体性好，船体无接缝和缝隙，可防渗漏；10）成型简便，比钢制，木质船省工，且批产性好；11）维修保养方便，全寿命期的经济性能好。
2 ） FRP/CM的缺点1）弹性模量低，其剪切模量则更低；2）层间剪切强度低；3）长期耐温性差；4）有老化现象；5）有室温蠕变现象；6）安全防护问题3.2 FRP/CM 舰船设计理念（1） FRP/CM 材料与结构的可设计性（2） FRP/CM 材料与结构的同一性（3） FRP/CM 船体性能对复合工艺及环境的依赖性(4) FRP/CM 船体复合效应的优越性(5) FRP/CM 船体结构型式的多样性3.3 FRP/CM 舰船结构优化选型的研究表4不同结构形式的FRP/CM船体性能之比较结构形式 性能单板 加筋夹层硬壳式波形泡沫蜂窝船体重量较重轻轻重较轻艇体挠度较大较小较小小较小抗冲击性能一般一般较好好较好水下噪声辐射一般较好好较好一般耐火性能一般差较好较好一般横向刚度和强度较好较好较好一般较差建造方便性较差较好较好好一般质量控制一般较差较好好一般修理与改装性较差较差较差较好较差生产周期一般较短较短较短较短着火毒气性较好较差一般较好较好3.4 FRP/CM 单板加筋结构一体化设计的研究3.5 夹层结构是 FRP/CM 舰船的一个重要发展方向3.6 FRP/CM 船体需考虑的问题和设计方法(1) FRP/CM 船体设计所需考虑的几个问题1) FRP/CM 的特点是其强度和弹性模量均可设计的；2) FRP/CM 是各向异性材料；3) FRP/CM 的相对伸长很小，没有明显的屈服极限；4) FRP/CM 的弹性模量很小，特别是剪切模量更低；5) FRP/CM 的层间(剥离)强度较低；6) FRP/CM 结构的性能还取决于其建造方法和工艺条件及纤维的含7）FRP/CM 船体结构的安全系数是个很重要的问题。
（2） FRP/CM 船体结构设计的方法1）仿母型船换算的等代设计2）按船级社规范的规范设计3）采用直接计算法进行设计表5 / 纤维增强塑料船入级与建造规范中国已颁布的玻璃钢序号规范名称颁布年份施行日期发布机构1内河纤维增强塑料船19881988. 6.1中华人民共和国船舶建造和检验暂行规定检验局2玻璃纤维增强塑料海19891990. 3.1中华人民共和国农业洋渔船建造规范部渔船检验局3纤维增强塑料船建造1991中华人民共和国船舶规范检验局4玻璃纤维增强塑料渔19951995. 5.1中华人民共和国农业船建造规范部渔船检验局5小艇入级与建造规范1996中国船级社（内含玻璃61996钢船）海上高速船入级与建中国船级社（内含玻璃造规范5钢船）7内河高速船建造与检19971997. 9.1中华人民共和国船舶验规范检验局（内含玻璃钢船）8沿海小船检验规范2001中国船级社（内含玻璃钢船）9内河高速船入级与建造规范20022002. 9.1中国船级社（内含玻璃钢船）10沿海小船入级与建造规范20052005. 7.1中国船级社（内含玻璃钢船）11海上高速船入级与建造规范20052005. 11.1中国船级社（内含玻璃钢船）12内河小型船舶建造规范20062006. 3.1中国船级社（内含玻璃钢船）13游艇建造规范20072007. 10.1中国船级社（内含玻璃钢船）14玻璃纤维增强塑料渔业船舶建造规范20082008. 10.1中华人民共和国渔业船舶检验局4. FRP/C M船体制造和质量控制及其最新进展4.1. FRP/CM 船体成型工艺和质量控制概述4.2 真空辅助成型工艺的开发及其基本工作原理4.3 真空辅助成型工艺的优点4.4 真空辅助成型在舰船中的应用实例SCRIMP（真空导入）工艺流程图威海中复西港船厂采用真空辅助工艺成型34m玻璃钢渔政船k nr tatirtiniteWipiI I.iJHii twr tiirJ3Wlg«SVBQ COMPO5iTE5J DOUBLE-GAG INfUSIDN PROCESS(Elaggingdw■沪 mciud-ei iMemi[ief}" 7- ■巧EMnkmnlfcd 圖an arts fti snnwi ajsnim nsm 沽iVaWII Rwn LmhI：I'firwrn」i怙阿0^i鮒 ir*l Em fRWLHfwirav 血r双层真空袋渗透工艺5. FRP/C M在舰船中应用的方向和现状5.1 FRP/CM 最重要的应用是建造猎扫雷舰艇5.2 FRP/CM 是建造中小型船 艇最有潜力的结构 / 隐身材料5.3 FRP/CM 是中小型舰船上层建筑材料的最佳选择5.4 FRP/CM 是建造中小型高速高性能船艇最合适的 材料6. 结语6.1 FRP/CM 是一种理想的新颖结构 /, 功能材料，它具有传统均 质材料无法比拟的优良综合性能。
业已形成与木质、钢 质和铝质船 舶有很大差异，且独具特色的 FRP/CM 舰船之 材料、设计与制造技 术6.2 近年来 FRP/CM 船体材料、设计与制造工艺技术已取得很 大 进展，特别是真空辅助成型工艺的突破对于 FRP/CM 船业的发展具 有重大意义6.3 FRP/CM 是中小型船艇最合适的结构材料，故已在民 船领域， 诸如游艇、渔船、交通艇和高性能船艇等 中获得了广泛的应用6.4 FRP/CM 在军船中最重要的应用是建造反水雷舰艇， 同时它也 是中小型隐身舰艇船体和上层建筑最有潜力的结构隐身材料，且已 开始在舰艇中获得应用6.5与FRP/CM船体材料和成型工艺技术的进展相比，其船体的 设计技术则尚有待于进一步开发中国船舶及海洋工程设计研究院。