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[前沿设计] 帆船/遊艇是不是沒有採用鋁合金框架的?

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贝壳

水手

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发表于 2019-8-16 04:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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諸位前輩好,小弟一直對航海很感興趣。但是我發現現在的小型船舶除了全鋁製/frp之外,都是木製框架+frp補強,幾乎看不到採用其他框架材料的,不知道是出於什麽原因呢?又或者其實有應用是我太過孤陋寡聞?我想採用鋁合金框架下,強度更好重量更低,比木製應該是更有優勢,又或者是出於防火考慮?但是大型軍艦一樣有採用大量鋁製的,相比起來木材防火也不是優勢吧?
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贝壳

船长

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QQ
发表于 2019-8-16 10:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 begun 于 2019-8-16 10:38 编辑

首先纠正一个观点:
船的受力主要靠壳子,而非内部的框架。那么这个框架到底有什么用呢?

从力学上讲,它主要的作用是维系船壳板的稳定性,使之在压力下不发生太大的位移失去正确的能承力的外形而丧失承力能力。当然,框架本身也会提供一些力学强度,但相对船壳而言微乎其微。

从建造上讲,它可以提供一个定位基准问题。比如造船上经常测量中央龙骨是否扭曲。。。其实本质上而言,并不是中央这个龙骨特别能承力,而是你直接测量船壳板是否扭曲缺乏标志物。

对于古代的木质船来说,因为木材材料短而且细小,船体必须以大量细小木材通过搭接来拼凑而成(当然也有巨型独木舟,这个我们不讨论)。这个内部框架在西方造船体系中,就成为木材搭接的节点。也就是零碎的木材通过框架衔接来实现结构的连续。

现代木质船,使用的木材是“胶合板”,这是一种以现代强力合成胶水预先把微小的木料结合成大宽度的连续板材。和古代木料完全两回事。而且胶合板在彼此连接中,也不依赖框架衔接,而是直接以大斜面通过强力胶水直接连接。理论上来说,这实质也是一种以木质纤维作为强度材料的树脂复合材料。

玻璃纤维船中使用木料框架,更多的是用木料来填充,使得玻璃钢便于成型,至于起强度作用,这个基本可以忽略。指望木材和玻璃纤维一起共同承力,这是一种自我安慰的想象,因为玻璃纤维的弹性模量比木头大很多,组合在一起,承力的主要对象也是玻璃纤维而不是木头。

你的“木製框架+frp補強”,本身就是认定玻璃钢属于“补充”而木料是主体,这是个错误认识。

有一些薄壳胶合板船,内外都贴了玻璃纤维,这种也可以视为实质以玻璃纤维为主承力的结构,与其说是木头船,不如说是以胶合板做内部填充以及成型支撑的玻璃钢船。当然,如果木板厚度比较大的时候,它还是会逐渐以木材受力为主。

那么有没有以框架受力为主的船呢? 额这个非常少,比如有些框架皮艇,内部是坚固(相对的)的框架外部蒙了一层柔软的防水蒙皮。


至于用铝来做框架,木头做壳子。。不是好不好,是没这个必要。你可以用木头做壳子了,那么也就可以用木头来做框架了。而壳子的要求总是比框架来得高的。你的壳子能耐水了,框架也自然能,壳子能承力了,框架自然不在话下。在能使用同一种材料同一种工艺的时候,没必要搞两种出来折腾自己。
当然如果这个世界上没发明出现代这种强力胶水,用铝框架来连接木板倒也是一种办法。

至于在玻璃钢壳子里面用铝做框架。。因为玻璃钢可以很简单的自己做出框架来,完全不需要插一个铝框架。而试图像木材那样做玻璃钢的填充材料,因为铝的密度比木材大很多,不但不能起减轻重量的作用反而还浪费钞票。

点评

原來是根本性認知錯誤,多謝指教,看來要學習的還有很多。  详情 回复 发表于 2019-8-16 14:10
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水手

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 楼主| 发表于 2019-8-16 14:10 | 显示全部楼层
begun 发表于 2019-8-16 10:31
首先纠正一个观点:
船的受力主要靠壳子,而非内部的框架。那么这个框架到底有什么用呢?

原來是根本性認知錯誤,多謝指教,看來要學習的還有很多。
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贝壳

大副

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发表于 2019-10-19 23:02 | 显示全部楼层
古代军舰,就用鉄肋木壳;
船更加坚固,有利于远航;
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贝壳

舵手

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发表于 2019-10-20 15:08 | 显示全部楼层
从begun这里明白了不少,感谢
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