法国海军集团测试舰艇复合材料桅杆

航宇防务网12月12日消息称,法国海军集团太平洋分部和澳大利亚新南威尔士大学ARC先进复合材料自动化制造培训中心(AMAC)合作,用含光纤传感器的碳纤维复合材料制造出舰艇桅杆并成功进行了演示验证。

桅杆通常配备雷达和潜望镜等重要设备,采用复合材料可有效减轻桅杆自身重量,从而促进整个舰艇的减重。此外,其中的光纤传感器还可用于船体结构健康监测,有助于缩短舰艇全寿期的维修时间。

海军集团和AMAC对复合材料桅杆进行了为期5天的综合测试,包括力学性能等。未来,双方将继续合作探索复合材料在舰艇其他方面的应用。

碳纤维复合材料桅杆的性能优势

应力是桅杆设计需要考虑的关键因素,用于海上航行的桅杆不怕压缩应力,但最怕向前的弯曲应力,弯曲应力过强时,桅杆就很容易折断。这在顺风航行时最为明显,此时主帆和球帆升降索都对桅杆顶部有向前的拉力,如果拉力超过桅杆的应力范围,桅杆就很容易向前折断。从桅杆的材质方面考虑,桅杆本身的强度非常重要,强度高的桅杆更易保持形状,遇风形成合适的弧度以改善帆形并防止前支索松弛,提高船只的航行性能。从另一方面说,自重较轻的桅杆能增大船的扶正力矩,减小船在航行时的纵摇,航行速度更快且更令人舒服。质轻的横杆和球帆杆操作起来也更容易,可以大大减轻水手的工作强度。

传统的金属桅杆质量大、强度低、稳定性不够好,采用低密度、高强度的碳纤维复合材料制作桅杆,在重量上能比铝合金桅杆减轻三分之一以上,桅杆自身大幅减重的话,桅杆和帆船的重心就会随之下降,减少船的压舱物,同时船的龙骨重量也会减轻,使得船体更易于平衡。采用层层交叉缠绕工艺制成的碳纤维复合材料桅杆大大提升了强度,增强了帆船的稳定性,使其航行更加的快速和安全。从应力角度考虑,具有高强、高模的碳纤维复合材料在沿桅杆纵向上可提供足够的刚度来抵抗弯曲变形;从使用环境上考虑,具有良好的耐腐蚀性的碳纤维复合材料能有效抵御海水、盐雾等环境因素的消极影响。因此,高性能复合材料桅杆有着广阔的市场应用前景。