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复合材料终端应用市场之造船和航海
发布时间:2022-03-23
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美国船舶制造商协会在2021年的报告中说,2020年动力艇零售额达到13年来的新高,比2019年增长9%,其中新船销售量增长12%,达到31万艘,主要占比是淡水渔船和浮桥船,占动力艇销售量的一半。另一个高增长领域是水上摩托艇,用于滑水和冲浪,2020年其新船增长20%,达到13,000艘。

 

Rush39动力艇采用麻质纤维、生物树脂以及回收的PET泡沫芯材灌注成型。这艘40英尺长的动力艇还被设计成箔板船,以减少燃料消耗。

 

箔板船(翼板船):动力船和帆船的一个日益增长趋势是箔片,即使用被称为水翼的水下翅膀将船体抬出水面并 "飞行"。虽然造箔板船需要在前期进行大量的设计开发和计算机辅助设计工作,以及采用高昂的碳纤维等轻质材料,使其造船成本高于传统船,但由于箔板船改进后的优良性能使其通常能迅速收回差额。根据一些制造商的说法,最短三年就能收回成本。还有一个因素就是现在大家对环境友好型船只越来越青睐,而箔片又能在电力驱动船只基础上改善其性能。种种因素造就现在的箔板船越来越受欢迎。

 

2021年5月,Candela公司发布了P-12电动箔式水上出租车,以取代柴油动力渡轮。9.5米长P-12水上出租车拥有一个全景式船舱,最多可搭载12名乘客。据称,P-12使用与C-7相同的CFRP水翼系统和船体结构,每位乘客消耗的能源比一辆家用汽车还少,与内燃机船相比,运营成本低90%。

 

2021年推出的另一个更具未来感的产品是Centrostiledesign公司(意大利莫达诺)的Future-E概念船只。据报道,这艘长5.2米、宽2米的 "零影响船 "使用回收的碳纤维复合材料建造,无碳排放、无噪音、无波浪,最多可搭载三名乘客。

 

CFRP和3D打印的持续增长

 

在船东和运营商对更高速度和性能要求的推动下,以及希望减少燃料消耗这样的愿景下,CFRP在船舶领域的应用继续缓慢增长。Holland Composites公司(荷兰莱利斯塔德)为Windcat Workboats风电场维护生产的轻质CFRP甲板室,采用树脂灌注CFRP泡沫夹层结构来提高刚度,以实现高开放性、没有支柱的舱体。"整体式甲板舱足够轻,我们可以把它放在减震器上,以隔离它和发动机以及波浪振动," Janssen说。"Windcat以其真正安静的行驶而闻名,这些船深受大型风力涡轮机OEM厂商的喜爱。所有这些风电场都必须得到维护,因此,预计长度为50至60英尺的高速双体船将会迎来一个新的市场"。

 

建造者moi composites(意大利米兰)声称MAMBO是第一艘采用连续玻纤增强热固性树脂制成的复合材料3D打印船。这艘长6.5米、宽2.5米的动力艇展示了一种新的、独特的形状,这在传统制造中是不可能的。它是在生成算法的指导下,机器人分段打印而成,这样可以直接从数字结构模型中打印出连续的纤维,而且尺寸上也可以扩展。然后,这些部分被层压在一起形成最终的雕刻结构,没有传统的船体和甲板之间的划分。MAMBO采用连续纤维增强乙烯基酯树脂(因其对海水具有长期耐腐蚀性而受到青睐)制成,使其更加坚固、耐用并且轻质。创新的3D打印技术可以使产品制作不需要模具,并且它可以以一种既高效又经济的方式来制造实际产品——不仅仅是小批量试作的模型件或者特殊物品。Moi在MAMBO项目中的合作伙伴包括数字设计软件供应商Autodesk(美国加州圣拉斐尔)和玻璃纤维供应商Owens Corning欧文斯科宁公司(美国俄亥俄州托莱多)。

 

开发用于船舶结构轻量化设计的耐火和生物基纤维复合材料的起始材料

 

要使复合材料在任何市场领域继续增长,就必须更加关注可持续回收。The Rhode Island Marine Trades Association罗德岛海洋贸易协会(RIMTA,美国罗得岛州布里斯托尔)自2018年1月以来一直在领导罗德岛玻璃纤维船回收计划。该计划已经测试并验证了可行的回收流程,并组织了一个合作伙伴网络以负责任和可持续的方式处理报废(EOL)船只。得益于美国国家海洋和大气管理局(NOAA)海洋垃圾计划提供的105,452美元拨款,该试点现在正在扩大到另外四个州——康涅狄格州、马萨诸塞州、缅因州和华盛顿州。在过去两年中,RIMTA开展的罗德岛玻璃纤维船回收计划已使用新工艺回收了60多吨玻璃纤维材料,成功地将旧船从垃圾填埋场转移。RIMTA基金会正在为玻璃纤维船回收开发一个可持续的财务模型,它将利用NOAA的资金协助华盛顿和新英格兰地区的各州改进和复制罗德岛玻璃纤维船回收计划。

 

向氢能转变

 

世界各国政府和行业正在从化石燃料转向绿色能源,目的是到2050年实现碳零排放,并将全球温度上升控制在2℃以下。为了满足对零排放推进的这种日益增长的需求,已经处于增长趋势的电动船有了新的选择:氢燃料电池。100英尺长的Energy Observer双体帆船和Hynova 40生产型动力艇(40英尺长)都使用丰田的Rex H2燃料电池。丰田还在一艘40英尺长的Yanmar 洋马EX38A渔船上安装了两个燃料电池和八个700巴的IV型复合氢气罐。丰田和洋马(日本大阪)宣布了到2025年在更大的船舶上扩大和部署这种氢气推进器的目标。

 

海事事业将在20年中发生快速变化,随着2030年的临近,越来越多的项目将投入使用。这是由国际海事组织(IMO,英国伦敦)制定的目标所驱动,所有新建和现有船舶必须在2030年和2050年将二氧化碳排放量减少40%和70%。此外,我们看到来自当地司法管辖区的行动越来越多,尤其是随着联合国气候报告的出炉(最近),更多的法规将会出现。(来源:中国复合材料工业协会)

 

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