1 概述
舰船是工业部门中应用复合材料(以下用CM表示)的一个重要方面，也是CM 制品中的一个主要品种。目前舰船中所用的CM 绝大多数为纤维增强塑料(以下用FRP表示)。本节中所述的船用CM主要是指纤维增强热固性塑料，特别是指船舶工业中用量最大、范围最广的玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢(以下用GRP表示)。
1．1 船用FRP的特点
船用FRP具有下列优点：
(1) 质轻、高强，对减轻结构重量有较大的潜力，特别适用于限制重量的高性能船舶和赛艇；
(2) 无磁性，困而是扫雷艇、猎雷艇最佳的结构功能材料；
(3) 耐腐蚀、抗海洋生物附着，比传统的造船材料更适合在海洋环境中使用；
(4) 介电性和微波穿透性好，适宜于军用舰艇；
(5) 能吸收高能量，冲击韧性好，船舶不易因一般的碰撞、挤压而损坏；
(6) 导热系数低，隔热性好，适合制造救生艇(特别是全封闭式耐火救生艇)、渔船和冷藏船等；
(7) 可设计性好，能按船舶结构各部位的不同要求，通过选材、铺层研究和结构选型等来实现优化设计；
(8) 船体表面能达到镜面光滑，并可具有各种色彩，特别适合建造形状复杂、款式多样、外形美观的游艇；
(9) 船体成型简便，比钢质、木质船省工，且批生产性特别好，降低造价的潜力很大；
(1O) 整体性好，可以做到使整个船体无接缝和零缝隙；
(11) 维修保养方便，维修费比钢质、铝质和木质船少得多，全寿命期的经济性能好。
由于FRP具有传统造船材料所无法比拟的优越性能，故倍受各国造船界的重视，经多年的开发应用，迄今已成为一种重要的船用材料。但因其弹性模量低和受成型技术等的限制，尚不能建造太大的舰船，加之原材料价格较贵．在整个造船材料中的用量仍较少。
总之，从FRP的性能及其船舶设计、建造技术的现有水平和发展前景来看，FRP在造船中的应用将日益广泛。当前已能用它来建造各种中小型舰船，从数量上来看，最多的是游艇、渔船、救生艇、工作艇以及反水雷舰艇等。
1．2 世界各国GRP／cM 舰船研制概况
自40年代中期第1艘GRP船问世以来．世界各国相继开始研制各种GRP舰船，25年间CM 舰船开发的业绩超过了钢质舰船近一个世纪的发展历程，尤其是美、英、日、意等国迄今仍保持强劲的势头。美国的GRP 造船量居世界首位{日本1 993年GRP渔船的数量已超过32万艘，GRP游艇则超过了2o万艘；据统计英国20 m以下的船有8o 是采用GRP制造，而且还批量建造了世界上最大的GRP反水雷舰}意大利和瑞典也分别建成了各具特色的新颖硬壳式和夹层结构的大型GRP猎扫雷舰。中国从1958年开始试制GRP船，迄今也已制造了数以万计的各种GRP船艇。下面对一些主要国家GRP／CM 舰船产品的研制和开发情况作一概述。
(1) 英国 英国的造船工业是最早使用GRP的部门，最初只是把GRP用在海军的浮标、雷达罩、潜艇的非耐压壳体和蓄电池箱、救生艇及工程作业船等。6O年代初英国开始对GRP扫雷艇进行试验研究，1962年英国船舶登记局颁布了劳氏船级社关于6～36 m长GRP船的人级规范；1967年英国国防部舰艇处发表了推荐采用GRP作为舰艇结构材料的文件，并进行扫雷艇的选材和结构方案设计；1968年采用单板加筋结构建造1：l的扫雷艇舱段获得成功；1970年英国皇家海军正式发出研制大型GRP扫雷艇的命令；1971年英国海军材料研究室发表了选材试验小结 两年后，Vosper Thornycroft公司建成了当时世界上最大的全GRP扫雷艇“HMS wilton”号，该艇于1973年服投，不久在参加重新开放苏伊士运河的扫雷作业中发挥了明显的作用。在成功研制出“HMS Wilton”号的基础上，英海军又制定了建造一批更大的GRP反水雷舰的计划，这就是“Hunt”级新型猎扫雷舰，其首制舰Breton”号于1978年下水，累计造了13艘.其后英国又开发了第3代GRP反水雷舰艇，此即“Sandown”级单用途猎雷舰。
(2) 美国 美国是生产CM 最早和最多的国家，1938年它率先制成具有实用性的玻璃纤维，4O年代初又宣告GRP研制成功。19~6年美国海军建成了长8．53m 的世界第1艘聚酯GRP艇，拉开了GRP造船的序幕。随后又相继建造了数千艘长3．66～ 15．24 m 的GRP艇，包括登陆艇、工作艇、交通艇、巡逻艇及捕鲸船等。1954年前后，美国的无捻粗纱布和短切纤维毡手糊工艺日趋成熟，即开始开发GRP游艇，次年就大量生产游艇、帆艇和渔船。1954年美国海军就规定16 m以下的舰船全部采用GRP制造。1956年美国建造了两艘不同结构形式的小型扫雷艇，开始了GRP在扫雷艇中的应用研究。1963年由美国船舶局发起对3种定型的木壳扫雷艇(即MSI，MSC和MS0)改用GRP建造进行了较深入的试验研究和方案设计，取得了大量数据，结论认为采用GRP建造近岸和沿海扫雷艇是可能的 70年代初曾建造过长10．4 m、宽8．5 m、深6．6 m的GRP扫雷艇的立体舱段，并作了模拟试验。由于相当长一段时期中美国不需要近岸扫雷艇，而沿海和远洋扫雷又以直升机为主，故直至8O年代中期它未造过1艘反水雷舰艇，但就其材料研究、设计和建造技术水平而言，足可建造各种类型的GRP舰船。美国在建造大型复合材料舰船方面的能力终于在80年代后期开始批量生产沿海GRP猎雷舰的MHC工程中得到了显示，其首制舰“Osprey”于1991年建成，成为美国迄今最大的GRP舰船 美国还造了许多GRP游艇，最大的长选44 m。1966年美国开始批量生产大型渔船，1979年就建造了390艘。
英国不仅是制造大型GRP反水雷舰艇的先驱国家，它在CM 高速艇的研制技术方面也属世界一流水平，曾建造不少军用高速艇。8O年代中期为阿曼海岸警卫队建造的一艘长20 m 的P2000型巡逻艇，航速高迭4O kn，此外，它还研制航速达8O kn的轻型气垫艇和横渡英吉利海峡的HM一2型气垫渡船。最近英国的研究项目还有CM 在舰船上层建筑中的应用，采用这类低模量材料作为上层建筑，可有效避免上层建筑与船体相互作用而引起的疲劳裂纹问题，同时还可提高上层建筑的防弹水平。
(3) 意大利 意大利的GRP游艇工业不仅发展较早，而且技术非常先进。它是欧洲制造35 m 以上大型豪华游艇的中心之一，除了采用玻璃纤维外，还使用Kevlar和碳纤维增强，以提高游艇的性能。
意海军对GRP反水雷舰艇的开发研究很重视。1976年就开始研究新颖的硬壳式猎雷舰。1977~1978年意海军对各种类型的GRP艇体结构进行了多次水下爆炸试验，据称单板加筋结构和夹层结构． 都不能满足抗爆强度要求，唯有其硬壳式结构能满足并超过了北大西洋公约组织(NATO)规定的抗ilp击标准 继成功地研制了“Lerici” I型之后，又开发了“Lerici” I型和“Lerici”MK Ⅱ型，据说它目前正在开发“SuperLerici”型远洋猎雷舰。这样意大利在8O年代中期成为世界GRP反水雷舰艇的后起之秀，目前已跨入国际先进行列，吸引了诸多国家前往订购其产品或引进其先进技术。
(4) 瑞典 瑞典也很注重GRP／CM 在舰船中的应用。早在1974年Karlskronavet船厂就为瑞典皇家海军建造了第1艘以PVC泡沫塑料为芯材的夹层结构扫雷艇“Viksten”号，1976年又完成新型GRP猎雷艇“M7O”型的初步设计，I981年瑞典海军订购了更大的M80型“Landsort 级猎扫雷舰，至9o年代初已建造7艘该级舰。应该指出的是，瑞典的夹层结构CM 技术堪称世界一流，80年代中期澳大利亚的两艘“Bay”级双体猎雷艇就是引进瑞典夹层结构技术建成的。
瑞典的夹层结构技术还用于建造高速军用艇，如TV171、TV1 72和CG27型海岸巡逻艇 值得一提的是，瑞典在1991年研制成世界第1艘GRP隐形试验艇“Smyge”号，该艇集先进CM 材料，夹层结构技术、隐身技术及双体气垫技术于一体，实属舰船中的高科技产品。
(5) 日本 日本的GRP工业始于50年代，经40多年的发展，其GRP产量已跃居世界第2位。1991年GRP的总产量已达47．4×10‘t，其中船艇的用量为4．3×10‘t，占总产量的9 ，主要用于渔船，占海洋机动渔船的76．3"A。日本的高性能碳纤维研制水平及生产能力均居世界前列，主要用于高性能船舶、赛艇及豪华游艇。
日本的第1艘GRP船建于1953年，5O年代末已完成了不饱和聚酯树脂和玻璃纤维的国产化。60年代初无捻粗纱布和快速固化树脂也相继国产化，此时其GRP游艇得到很大发展，成为美国游艇承包建造基地。美国的技术指导使日本的GRP制造技术获得了进一步发展，为建造GRP渔船和大型艇奠定了基础。60年代末日本开始大量生产I 6～18 m高速作业船、装载船、救生艇、渔业监督船及高速客船。整个70年代是日本GRP渔船大发展的时期，平均每年增加18 000艘，且向大型化发展，吨位达到99t。至1995年GRP渔船已有33．3万艘，占机动渔船的86．5 。
日本从I 970年开始对440t级的GRP扫雷艇进行预研，它先用两年时间研究了建造方式、整体成型、分段成型和成本问题，然后又花费三年时间对二次胶接、局部强度及建造工艺等问题作了深入的探讨。1976年日本钢管公司建成了总长约30m的实尺度机舱舱段GRP模型，并进行了全面的试验。1980~1981年日立造船公司建造了长约35 m的白航GRP试验艇“匕葶扫”号，并于1982年完成全部试验项目 目前日本仍继续在开展大型GRP扫雷艇的预研工作。
(6) 中国 GRP材料在中国出现不久，第l艘聚酯GRP工作艇于I 958年在上海白莲泾船厂诞生了，次年，北京建材研究院也研制出环氧GRP汽艇，这两条艇分别从南方和北方拉开了中国GRP造船的序幕。经过近4O年的研制和开发，业已建造了数以万计的百采种型号之FRP船艇，其中最大的为船长近39 m的扫雷艇；高速滑行艇以982型边防巡逻艇为代表，已造了200多艘；渔船则以8O年代中后期批量建造26艘的船长近2O m的海洋渔船为代表，其多数被派往南太平洋贝劳共和国海区参予远洋捕捞}典型的游艇为15．85 m (52 ft)豪华游艇，出口香港。自1992年中国在蛇口召开第2届国际高性能船舶会议(HPV 92)以来，广东地区掀起研制复合材料高速客船的热潮，先后研制40～100客位单体高速船，1 995年还建成160客和225客GRP高速双体气垫船，并与法国合作开发了11．6 m (38ft)双体机动帆艇，最近正在研制航速高达8O km／h的CM 水翼艇。此外，中国还生产了数量众多的工作艇和救生艇(包括全封闭式耐火救生艇)。据截止于1 997年的不完全统计，中国(不包括台湾省)GRP的年产量约为23．5×10 t，已形成数百家GRP造船厂和制品厂，GRP船艇的年生产能力约为7000～8000艘，值得注意的是，在这众多的GRP船舶中，近年来已出现一批或正在开发几型尺度较大、技术要求较高的高性能船舶。特别是国家科委决定将《大型GRP渔船的研制及产业化》项目列入国家重点科技攻关计划，这将有力地推动中国船舶中数量最多的渔船之GRP化的进程，从而将促进CM 工业和CM 造船业的发展。
有必要对中国台湾省的GRP造船业作一简要介绍。台湾省的CM 工业始于1966年，当年用量仅360 t，1966年以来平均增长率为10．9 ，到1988年GRP年用量已超过400000 t。台湾省在6o年代中期开始生产不饱和聚酯树脂，1974年才生产玻璃纤维，其船用树脂和玻璃纤维已有多家厂商获得英国劳氏船级社的证书 自1965年从国外 1进GRP造船技术后，建立了新式工厂，使游艇生产走向专业化和现代化．经过十年努力，至1975年GRP游艇已成为重要的出口产品。台湾省早在1968年就开始试制渔船，初期主要生产2 t以下的小型渔船和GRP包覆木质渔船，以后逐渐建造较大的渔船。总之，台湾省的GRP游艇和渔船都比大陆起步早，发展快，特别是游艇的质量和数量上尤其突出。以下各节将分述GRP／CM 在游艇、渔船、救生艇、高性能船、军用舰艇以及其它舰船部件中的应用情况。
