早期碳纖維復(fù)合材料都是應(yīng)用在小型巡邏艇和登陸艦上。相對(duì)差的制造質(zhì)量和船體剛度限制了船舶的長(zhǎng)度不能超過(guò)15m,排水量不超過(guò)20t。近年來(lái),隨著復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制備成本的降低,以及力學(xué)性能提高,復(fù)合材料開(kāi)始在大型艦船,如獵雷艇和輕型護(hù)衛(wèi)艦上得到應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展,船舶的長(zhǎng)度呈穩(wěn)定的增加趨勢(shì),現(xiàn)在已有80—90m的全復(fù)合材料海軍艦船。
美國(guó)是復(fù)合材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展最先進(jìn),復(fù)合材料應(yīng)用最廣、用量最大的國(guó)家,在船舶復(fù)合材料的應(yīng)用方面,其規(guī)模和技術(shù)都走在世界前列。美國(guó)海軍于1946年采用聚酯玻璃鋼建成了交通艇,是世界上第一艘復(fù)合材料艦船,隨后又制造了玻璃鋼登陸艇、工作船等。
進(jìn)入21世紀(jì)后,美國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)了復(fù)合材料在船舶建造的應(yīng)用,采用新型高強(qiáng)碳纖維/乙烯基樹(shù)脂的夾心層結(jié)構(gòu),取代傳統(tǒng)玻璃纖維等低強(qiáng)度纖維,建成的新型船舶穩(wěn)定性高、航速快,并具有隱身、反潛、反水雷能力。歐洲復(fù)合材料船舶工業(yè)也十分發(fā)達(dá)。
20世紀(jì)60年代中期,英國(guó)采用玻璃鋼先后制造了450t的大型掃雷艇和625t的獵雷艇,1973年采用復(fù)合材料建造了全玻璃鋼反水雷艇,其成功應(yīng)用推動(dòng)了復(fù)合材料的迅速發(fā)展,20世紀(jì)90年代,英國(guó)成功應(yīng)用碳-?;祀s纖維建造了摩托艇、巡邏艇等,隨著技術(shù)的發(fā)展,近年來(lái)還成功應(yīng)用回收塑料瓶再加工材料建造艦船,不僅降低了成本,還符合材料生物降解以及循環(huán)利用的發(fā)展方向。20世紀(jì)90年代瑞典成功研制了世界上第一艘復(fù)合材料隱形試驗(yàn)艇,并逐步發(fā)展形成了以高性能碳纖維和夾芯結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)的建造方式,開(kāi)發(fā)建造了集先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)和隱身技術(shù)于一體的系列輕型驅(qū)逐艦,已成功下水服役。
20世紀(jì)90年代瑞典成功研制了世界上第一艘復(fù)合材料隱形試驗(yàn)艇,并逐步發(fā)展形成了以高性能碳纖維和夾芯結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)的建造方式,開(kāi)發(fā)建造了集先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)和隱身技術(shù)于一體的系列輕型驅(qū)逐艦,已成功下水服役。
日本自20 世紀(jì)50 年代起就開(kāi)始建造玻璃鋼船,在高性能船、賽艇和豪華游艇建造方面取得了不俗的成績(jī)。進(jìn)入21 世紀(jì),日本開(kāi)始研究制造高性能復(fù)合材料軍用船舶,目前已成功建成第一艘玻璃鋼復(fù)合材料掃雷艇并投入使用。
我國(guó)復(fù)合材料在船舶方面的研發(fā)應(yīng)用起始于1958 年,第一艘玻璃鋼工作艇誕生于上海。在20世紀(jì)70年代中期曾研制過(guò)一艘總長(zhǎng)近39m的掃雷試驗(yàn)艇,此后對(duì)GRP/CM反水雷艦艇的研發(fā)工作就中斷了十多年。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,但迄今為止還未設(shè)計(jì)建造一艘高科技含量的海軍反水雷艦艇。
與國(guó)外相比,目前我國(guó)船用復(fù)合材料應(yīng)用范圍和規(guī)模仍然較小,但借著碳纖維復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)高速發(fā)展的東風(fēng),國(guó)內(nèi)船用碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展令人側(cè)目。其碳纖維復(fù)合材料聲納導(dǎo)流罩、碳纖維復(fù)合材料雷達(dá)天線罩等都已形成較為成熟的應(yīng)用。
由此可以看出國(guó)內(nèi)在碳纖維復(fù)合材料船用方面擁有非常大的潛力,雖然整體與國(guó)外還存在一定差距,不過(guò)相信在眾多材料人的努力下,未來(lái)國(guó)內(nèi)船用復(fù)合材料的發(fā)展差距一定會(huì)逐漸縮短,甚至超越。