即將于今年7月亮相摩納哥蒙特卡洛海域的碳纖維增強聚合物(CFRP)船體實驗性水翼船——Sao Gabriel 01 (SG01),將憑借氫能與太陽能雙清潔能源動力系統,登陸摩納哥能源船挑戰賽,向全球船舶行業展示海洋零排放推進技術的顛覆性突破。該賽事以推動可持續推進技術迭代、加速游艇行業脫碳轉型為核心目標,是全球海洋清潔能源技術領域的頂級競技與展示平臺。
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該參賽船舶被劃入賽事聚焦零排放推進系統的專業競賽組別,將在賽事周期內完成速度測試與長航時耐力賽兩大核心考核,全面驗證零排放船舶在極限工況下的綜合性能。對于零排放船舶而言,水翼設計已成為性能突破的核心剛需,其核心價值在于通過抬升船體大幅降低航行阻力,最大化零排放驅動系統的能量利用效率,讓有限的清潔能源功率釋放出最強的航行性能。
而水翼船的性能上限,本質上由船體材料體系決定。要適配水翼航行的復雜工況,船體必須同時滿足極致輕量化、超高剛度與結構強度三大核心指標,碳纖維復合材料成為實現這一技術目標的核心載體,也是零排放船舶突破性能瓶頸的關鍵核心。
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為構建全鏈條低碳環保閉環,該船船體材料體系采用了生物基碳含量達 38% 的低粘度環保環氧樹脂,與碳纖維增強體系形成完美適配,從材料源頭將船舶全生命周期的環境影響降至最低,與太陽能、氫能清潔能源動力系統形成了從內到外的零排放低碳閉環。
研發團隊為驗證材料體系與船體設計的匹配性,完成了全套拉伸、壓縮、彎曲等標準化力學性能測試,確保材料性能完全覆蓋船體設計載荷要求。同時,團隊與材料技術方協同優化了全套真空灌注成型工藝,通過標準化輔材體系與精準鋪層設計,大幅縮短鋪層作業時間,最大限度降低建造過程中的材料浪費,實現了工藝全流程的低碳高效。
船體成型采用高比強度的三明治夾層結構設計,完成模具表面預處理后,依次完成外層碳纖維布鋪設、泡沫芯材填充、內層碳纖維布鋪覆,再配套復合功能輔材與全路徑樹脂分配系統,最終通過真空袋密封完成整體灌注。整套船體灌注作業耗時不足 1 小時,通過對樹脂流動路徑的精準閉環控制,實現了樹脂含量的極致優化,最終成型的層合板無缺陷、無冗余重量,完全匹配水翼船的極致輕量化需求。
除輕量化核心目標外,船體結構設計同時兼顧了極端工況下的安全冗余。研發團隊充分考量了水翼航行狀態切換、高速航行下墜等極端工況的沖擊載荷,對內部結構粘結強度、水翼軸承支撐結構進行專項強化,確保船舶全工況下的結構安全與航行穩定性。
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該實驗性水翼船的研發落地,不僅為海洋船舶零排放轉型提供了可復制的技術范本,更實現了復合材料行業與船舶新能源領域的深度跨界協同。產學研深度融合的研發模式,也為復合材料行業培養了下一代專業技術人才,為全球海洋航運脫碳轉型與復合材料行業可持續發展,注入了雙重長效動力。
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