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摘要：随着船舶工业的迅速发展及环境问题的严峻化，船舶业的竞争不仅仅是产品、营销、服务的竞争，还包括环境保护方面的竞争。因此，船舶室内设计在奢华的同时也需要顺应绿色潮流，在设计中运用新科技、新材料来协调人工环境和自然环境之间的关系，实现人性化、舒适性、环保性。在这种设计风潮的冲击下，绿色设计及其应用就成为目前的研究热点。新型复合材料的运用，不仅改变内装设计风格，重要的是减少碳排放，提高船舶安全性能，增加居住舒适性。
关键词：复合材料；船舶室内；装饰设计；运用
引言
复合材料用于船舶和海洋结构建造比以往任何时候都要广泛。与其他大多材料相比，比如钢铁和铝，复合材料从重量上具有较高的刚度和强度。复合材料应用于商业船或游船各个部分，其结果是一艘重量非常轻的船比由铝和钢制成的同类型船速度要高。更重要的是，保持较轻的重量可以降低燃料成本。对于容纳数百甚至数千加仑燃料的船只，减少消耗燃料是非常有意义的。船舶设计中采用复合材料，可以达成提高航速、使用寿命及舒适性的设计目标，因此成为现代造船业的主要材料。
1.海洋船舶复合材料研究现状
20世纪40年代美国海军船舶建设中首次使用复合材料，这将造船业带入新的阶段，全球其他国家也开始研制各种应用于船舶建设的复合材料。现阶段复合材料在快艇、游艇及小型商业渔船等有着广泛应用。受到成本因素的限制，早期复合材料主要应用在军事扫雷艇上，随着经济发展，在大型船舶上开始增加复合材料的使用面积，包括甲板、仓壁、船壳及上层建筑等。自从复合材料船舶诞生以来，技术研究开发业绩超过已有百年的金属船舶，在这方面美英日等发达国家依旧保持着技术优势。
我国虽然取得了不小成就，但与发达国家相比存在着不足。现阶段我国在船舶复合材料制备生产商依旧没有形成一条成熟的生产线，材料主要依靠国外进口，而且成本高昂。除此之外，企业生产制造中也存在一些问题：没有完善的复合材料船体设计规范与标准、长期海洋环境性能制造主句不足、大型船舶复合材料无损检测与评价方法不完善等。这些都造成我国海洋工程领域中复合材料应用不足，还需要进行长时间的研究与积累。
2.复合材料在船舶室内设计中应用
船舶室内材料在舱室空间的应用研究，要考虑到装饰材料四性：节能环保、防火隔热、降噪隔音、轻质材料。其材料采用不燃材料或局部地使用阻燃材料；要求具有一定的防振、隔热、隔音性能；装修材料尽量轻；注意材料重量分布的均衡和对称性。在船舶材料中，由于木质防火防潮能力差，慢慢退出我们的视线，人造板在防火系数上也达不到很好的要求，所以高级船舶设计中复合材料成为新型主力军，不仅性能优良，还具有轻量化特性。铝制蜂窝夹芯结构复合材料质量轻、强度高、刚度大，多用作结构尺寸大、强度要求高的结构件。高级船舶常用铝制蜂窝板来做面板的加工材料，其完全无毒的绿色品质，少了不必要的环保程序，其防火、耐腐蚀、环保、容易拆除组装的特色，成为豪华船舶室内设计中极佳的设计材料。如图1 所示为海峡号船长室会客厅设计，由于空间较小，又要求稳重大气，因此设计中用轻盈的复合材料来拓展空间尺度，使空间不至于太压抑，所用的材料分别为为胡桃木、大理石、金属饰面铝蜂窝板。
图1 铝制蜂窝板在船舶设计中的应用—— — 会客厅设计
自主研发的酚醛泡沫填充三维立体增强复合材料是以酚醛泡沫保温材料为基体，三维立体增强复合材料为骨架材料制得的一种新型复合材料，这种巧妙的结构设计，使该复合材料融入了酚醛泡沫材料优异的轻质、隔音、保温和防火性能，又通过引入三维立体增强结构，有效克服了酚醛泡沫性脆、强度不足的问题，同时克服了传统蜂窝、泡沫等夹芯结构复合材料易分层、耐冲击性能差的缺点。可广泛应用于公路客车、高速列车、舰船和商用飞机等现代交通载运工具内饰材料领域。在“育明轮”（如图2）以及“海峡号”设计中均采用酚醛泡沫复合材料作为地板和墙面内饰材料。
图2 酚醛泡沫复合材料在船舶设计中的应用—— — 中庭设计
3.海洋船舶复合材料发展趋势
船舶建造中应用复合材料具有鲜明优势，但其本身也存在一定的不足，影响船舶使用寿命。现阶段相对较小的船艇或大型舰艇非结构与非关键性部件已经成熟采用大部分符合材料技术。而在大型舰艇应用的主要问题则是船体梁的刚度过小，因此在大型舰艇上应用受到一定程度的限制。现阶段船用复合材料技术正向着低成本、整体化及自动化方向发展，先进复合材料低成本、整体化的研究方向满足舰船轻量化的需求，也是现代化复合材料研究的关键技术，相信未来复合材料技术将应用在更加专业的领域。制造舰船过程中，先进的复合材料满足舰船轻量化需求，促进海军军事力量的提升，具有重要现实意义。
先进舰船性能受到复杂海洋环境的影响，最显著的问题就是船舶底部海洋生物的附着。人们将生长在船底与海中设施表面的动植物及微生物统称为海洋附着生物，这些生物给舰船及其他海洋设施带来多方面的危害。
比如船舶船底大量附着生物会造成舰船航行阻力增加，减低航速，增加能耗，加快机械磨损，影响舰船的使用寿命与经济性能。我国南海海域海水温度偏高，其中海洋生物繁殖速度快，通常舰船只要在码头停留时间超过一周，螺旋桨表面就会被海生物覆盖，情况严重时舰船无法正常启动，必须排潜水员刮除才可启动，这种情况会延误战机。如何解决海洋生物污损问题是各海洋国家需要长期研究与解决的现实问题。
我国复合材料研究方向主要是向着高效、环保性的防污方法发展，相关实践表明，海洋生物很少污损铜和铜合金材料，比如铜锡合金及铜镍合金等材料在海水中产生均匀缓慢的电化学腐蚀，会在铜合金表面形成一层含有毒液的“薄层”，里面的有毒物质可以排斥或杀死企图附着在表面的海洋生物。但其防污效果依旧不是很理想，开发防污铜也是重要的研究方向。
4.结论
材料是人们最直接接触到的介质，是室内设计最直观的体现。船舶室内空间狭小、能源有限，只有将绿色设计的原理和方法运用到其中，才能给乘客提供更加舒适、健康的空间，只有在安全、实用、愉悦的空间内，人们才会去欣赏美，去体验精神和文化的高层次生活。因此，随着复合材料设计和制造技术的迅速发展，复合材料的功能将更好、更环保、造价更低，对船舶室内节能环保有积极的推动作用。
参考文献
[1]赵敬.基于蜂巢组织的多层接结机织物的制备与性能分析[D ].东华大学，2013.
[2]李涛，泡沫夹层结构复合材料的应用与发展[J].科技创新导报，2009.
[3]王梦远.三维机织夹芯复合材料的制备与压缩性能研究[J].材料导报，2013
论文作者:李海婷,郭征
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/1
标签：复合材料论文; 船舶论文; 材料论文; 舰船论文; 酚醛论文; 性能论文; 泡沫论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;