美國船舶制造商協會（以下簡稱NMMA, Chicago, Ill., 美國）在2021年1月的報告中說，2020年動力艇零售額達到13年來的新高，比2019年增長9%，其中新船銷售量增長12%，達到31萬艘，主要占比是淡水漁船和浮橋船，占動力艇銷售量的一半。另一個高增長領域是水上摩托艇，用于滑水和沖浪，2020年其新船增長20%，達到13,000艘。

Rush39動力艇采用麻質纖維、生物樹脂以及回收的PET泡沫芯材灌注成型。這艘40英尺長的動力艇還被設計成箔板船，以減少燃料消耗

NMMA在2021年6月報告中繼續報道，截至本年度3月，相比2020年平均銷量，船舶的銷售量增長了30%。"所有跡象表明，船只需求和銷售依然旺盛，"NMMA總裁弗蘭克-休格梅爾說。而這種增長的驅動力之一是首次購船者的增加，NMMA數據顯示，2020年有41.5萬首次購船者（新船和二手船）進入市場。據報道，這些買家平均年齡較小，與其他買家群體相比，女性的可能性更大。經銷商告訴記者，在新冠病毒流行之前，購買一艘船只的平均等待時間是4至6周，而現在購買船只等待時長基本延長到8到12個月，舷外發動機的交付時間據說也延長至72周。

箔板船（翼板船）

動力船和帆船的一個日益增長的趨勢是箔片，即使用被稱為水翼的水下翅膀將船體抬出水面并 "飛行"。箔片通常是刺入水面的V形葉片或保持在水下的T形葉片。有些船采用兩者組合的方式。與飛機上的翼板作用類似，當船速提升時，這些箔片產生升力使船體升出水面。在大多數情況下，當船只行駛速度達到15-18節，船身就會升出水面。而箔片在較低的速度下則會縮回，并由電子裝置驅動。

圖為7.7米長Candela公司C-7號電動船起箔照片

由于箔板船可被抬出水面，它們的阻力也就相對更小，因此效率更高，據稱燃料消耗可減少30-40%。比如Candela造船公司（瑞典Liding?）生產的7.7米長的電力驅動C-7船，據稱比汽油驅動的平底船的能源效率高4-5倍，且自有成本降低95%。C-7電力船以14-15節速度開始起箔，以22節速度巡航，最大速度可達30節，航程為50海里。

箔通常由碳纖維增強塑料（CFRP）制成。C-7箔片就是由Sicomin環氧體系（法國Chateauneuf les Martigues公司）中的SR1710環氧樹脂真空灌注單向（UD）碳纖維并室溫固化而成，再在40℃溫度下進行后固化。C-7船體采用同質的碳纖維和環氧樹脂制成。這是因為采用與箔片相同的材質制作船體可確保船體在輕質的前提下其剛度也能達到使用需求。

雖然造箔板船需要在前期進行大量的設計開發和計算機輔助設計工作，以及采用高昂的碳纖維等輕質材料，使其造船成本高于傳統船，但由于箔板船改進后的優良性能使其通常能迅速收回差額。根據一些制造商的說法，最短三年就能收回成本。還有一個因素就是，現在大家對環境友好型船只越來越青睞，而箔片又能在電力驅動船只的基礎上改善其性能。種種因素造就現在的箔板船越來越受歡迎。

2021年5月，Candela公司發布了P-12電動箔式水上出租車，以取代柴油動力渡輪。9.5米長P-12水上出租車擁有一個全景式船艙，最多可搭載12名乘客。據稱，P-12使用與C-7相同的CFRP水翼系統和船體結構，每位乘客消耗的能源比一輛家用汽車還少，與內燃機船相比，運營成本低90%。

Candela公司的9.5米長的P-12電動箔式水上出租車

2021年推出的另一個更具未來感的產品是Centrostiledesign公司（意大利莫達諾）的Future-E概念船只。據報道，這艘長5.2米、寬2米的 "零影響船 "使用回收的碳纖維復合材料建造，無碳排放、無噪音、無波浪，最多可搭載三名乘客。當速度達到16節時，船體在四個可伸縮的鋁箔上浮出水面，并通過兩個電動馬達使其最大速度達到30節。據報道，Future-E的特點是 "箔集成運動系統"，該系統可管理四個獨立調整的箔片，控制其延伸距離以及它們的攻擊角度，保證船體平穩行駛。

5.2米長、可容納三人的Future-E概念船身

CFRP和3D打印的持續增長

在船東和運營商對更高速度和性能要求的推動下，以及希望減少燃料消耗這樣的愿景下，CFRP在船舶領域的應用繼續緩慢增長。Holland Composites公司（荷蘭萊利斯塔德）為Windcat Workboats風電場維護生產的輕質CFRP甲板室，采用樹脂灌注CFRP泡沫夾層結構來提高剛度，以實現高開放性、沒有支柱的艙體。"整體式甲板艙足夠輕，我們可以把它放在減震器上，以隔離它和發動機以及波浪振動，" Janssen說。"Windcat以其真正安靜的行駛而聞名，這些船深受大型風力渦輪機OEM廠商的喜愛。所有這些風電場都必須得到維護，因此，預計長度為50至60英尺的高速雙體船將會迎來一個新的市場"。

建造者moi composites（意大利米蘭）聲稱MAMBO(Motor Additive Manufacturing BOat)是第一艘采用連續玻纖增強熱固性樹脂制成的復合材料3D打印船。這艘長6.5米、寬2.5米的動力艇展示了一種新的、獨特的形狀，這在傳統制造中是不可能的。它是在生成算法的指導下，機器人分段打印而成，這樣可以直接從數字結構模型中打印出連續的纖維，而且尺寸上也可以擴展。然后，這些部分被層壓在一起，形成最終的雕刻結構，沒有傳統的船體和甲板之間的劃分。

6.5米長的MAMBO 3D打印船

MAMBO采用連續纖維增強乙烯基酯樹脂（因其對海水具有長期耐腐蝕性而受到青睞）制成，使其更加堅固、耐用并且輕質。創新的3D打印技術可以使產品制作不需要模具，并且它可以以一種既高效又經濟的方式來制造實際產品——不僅僅是小批量試作的模型件或者特殊物品。Moi在MAMBO項目中的合作伙伴包括數字設計軟件供應商Autodesk（美國加州圣拉斐爾）和玻璃纖維供應商Owens Corning歐文斯科寧公司（美國俄亥俄州托萊多）。

2021年9月，大型增材制造（AM）專家Caracol公司（意大利洛馬佐）首次推出Beluga，這是一個3D打印帆船原型，使用回收的聚丙烯（PP）和30%的短切玻纖制作而成。Beluga是Caracol和NextChem（意大利羅馬）聯合研究的產物，后者是一家生產MyReplast再生塑料材料的綠色能源公司。Caracol公司聲稱已經克服了傳統玻璃纖維結構制品缺乏可回收性的難題。Caracol公司還通過使用其專有的機器人AM系統——包括一個帶擠出機的六軸機械臂，可一次性打印船體，消除了對昂貴模具的需求。

船舶中的復合材料

歐洲兩大財團FIBRESHIP和RAMSSES在擁有378名成員的歐洲海上輕量化應用網絡（E-LASS）協會的支持下，在一系列示范項目中取得了進展，包括復合材料甲板、船舵、船體、模塊化船艙和上層結構以及對復合材料與鋼的焊接接頭處的修補等。他們旨在展示大型結構和整船的防火和結構性能，以及新的生產工藝、連接技術、設計工具和認證途徑。FIBRESHIP已經部分完成一個重達20噸、85米長，且由復合材料制成的漁業研究船（FRV），完成部件的尺寸為11 ×11 × 8.6米，由位于法國La Ciotat的iXblue船廠建造。

與此同時，RAMSSES有13個示范項目正在進行，其中10個項目需要使用復合材料。RAMSSES還在研制全復合材料船——一艘80米長的全復合材料海上巡邏船。Damen造船集團（荷蘭戈林赫姆）正在牽頭演示這艘全尺寸復合材料船的部分完成體，尺寸為6 × 6 ×3米，該部分采用Evonik（德國埃森）的新型樹脂真空灌注而成。Damen公司還與InfraCore公司（荷蘭鹿特丹）合作，將引用InfraCore公司新技術于船體制作。此前，InfraCore的姐妹公司FiberCore Europe（鹿特丹）將此技術應用于全球1000多座復合材料橋梁和閘門。目前InfraCore公司正在為演示者建造甲板、艙壁和船體結構，并將對其進行結構和防火性能測試。"InfraCore公司的運營經理Laurent Morel說："我們將使用水平和垂直灌注法一次性制作船體部件。截至目前，我們可以灌注9.8米高度的船體部件"。

RAMSSES船體部件

復合材料已經在第一艘使用復合材料貨物甲板的滾裝汽車運輸船上得到證明，該甲板作為RAMSSES第14工作包一部分，由Uljanik集團（克羅地亞普拉）設計和建造。Uljanik集團還為一艘110米長的內河游船設計了輕質日光浴甲板，為一艘200米長的普通貨船設計了復合材料夾層甲板。Compocean公司（挪威Sandvika）經理Arnt Frode Brevik解釋說："夾層甲板是一種可拆卸甲板，你可以安裝它來分隔貨艙，以方便裝載不同類型的貨物"。" Brevik繼續補充："多年來，我們一直與Oshima Shipbuilding（日本長崎）和DNV GL合作開發輕質型夾層甲板，目標是與鋼制相比減重50%。"2017年Compocean公司就展出過一個9 ×2米的玻璃纖維復合材料甲板原型，并通過了沖擊和最大載荷測試。Compocean公司現已將這一開發擴展到船東Masterbulk Pte Ltd. （新加坡），并建造了一個全尺寸的27 × 12米的原型復合材料夾層甲板，此甲板將在2021年之前完成安裝和測試。

復合材料船舵也正在開發中。作為RAMSSES第12工作包一部分，Becker Marine Systems公司（BMS，德國漢堡）正在展示一種用于鋼舵的輕型復合材料襟翼。BMS公司的研發主管J?rg Mehldau表示，此類舵的重量通常超過200噸，通過添加鉸鏈式尾部襟翼，可以大大減少船舵面積。BMS率先推出這種襟翼舵，改善了航向保持性和機動性，無需拖船協助即可靠泊。復合材料襟翼減輕了船舵重量，并使其形狀和設計更加有效。RAMSSES已開發出長11.8米、寬0.9米、弦長2.9米的襟翼，作為最大集裝箱船之一（約400米長）的全尺寸測試案例。該襟翼將采用樹脂真空灌注和InfraCore公司的設計來生產，從1：6比例的展示件開始，使用已經通過DNV GL認證的玻璃纖維和聚酯樹脂來保障低成本。2米高的展示件的測試工作計劃于2021年完成。

生物基材料和回收

海洋體育用品和船只已經越來越多通過采用生物基材料制作提高其可持續性。其中一個案例就是Rush 39（見開場圖片），這是Rush Yachts（英國康沃爾郡）12米/39英尺超級游艇。據報道，該船采用最先進的綠色材料和工藝設計制作而成。這艘動力艇還被設計成可以減少燃料消耗的箔板船。

2021年10月，Sicomin公司報告其InfuGreen 810生物基環氧灌注樹脂正被用于新型Couach（法國波爾多）Fly 86/2600機動游艇——據說是迄今為止使用樹脂灌注和生物樹脂制造的最大游艇船體。這艘26米、52噸重的超級游艇船體、甲板和上層結構使用了Sicomin公司的InfuGreen 810，使游艇更輕、更快，同時還降低了整體油耗。作為Sicomin公司GreenPoxy系列生物基樹脂的一部分，InfuseGreen 810的38%的碳含量據說來自于植物基。

新型Couach Fly 86/2600機動游艇，長26米，據說是迄今為止注入生物樹脂的最大船體。其船體、甲板和上層結構使用InfuGreen 810，這是Sicomin公司GreenPoxy系列生物基樹脂的一部分

GreenLight項目在弗勞恩霍夫IFAM（德國不來梅）的領導下，與合作伙伴Meye Werft GmbH & Co. KG (Niedersachsen)和INVENT GmbH (Braunschweig)一起，旨在開發具有內在防火安全性的生物基復合材料，用于船舶的承重結構。該項目還將探索制造和回收概念，相關合作伙伴包括Huntsman先進材料公司（美國德克薩斯州的伍德蘭茲）、SAERTEX GmbH & Co. KG（德國Saerbeck）、Lloyd’s Register勞埃德船級社（英國倫敦）和nova-Institut（德國Hürth）。重點將放在用于FRP材料的可獲取的生物基聚合物和苯并噁嗪上。與傳統的石油基材料相比，這些材料在整個產品生命周期中提供較低的二氧化碳足跡。盡管苯并噁嗪通常是由石油基酚類成分、胺和甲醛合成，但它們也可以從玉米芯或芝麻等可再生原料中提取。GreenLight 將重點關注此類可持續的苯并噁嗪基復合材料。

開發用于船舶結構輕量化設計的耐火和生物基纖維復合材料的起始材料

要使復合材料在任何市場領域繼續增長，就必須更加關注可持續回收。The Rhode Island Marine Trades Association羅德島海洋貿易協會（RIMTA，美國羅得島州布里斯托爾）自2018年1月以來一直在領導羅德島玻璃纖維船回收計劃。該計劃已經測試并驗證了可行的回收流程，并組織了一個合作伙伴網絡以負責任和可持續的方式處理報廢（EOL）船只。得益于美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）海洋垃圾計劃提供的105,452美元撥款，該試點現在正在擴大到另外四個州——康涅狄格州、馬薩諸塞州、緬因州和華盛頓州。在過去兩年中，RIMTA開展的羅德島玻璃纖維船回收計劃已使用新工藝回收了60多噸玻璃纖維材料，成功地將舊船從垃圾填埋場轉移。RIMTA基金會正在為玻璃纖維船回收開發一個可持續的財務模型，它將利用NOAA的資金協助華盛頓和新英格蘭地區的各州改進和復制羅德島玻璃纖維船回收計劃。

向氫能轉變

世界各國政府和行業正在從化石燃料轉向綠色能源，目的是到2050年實現碳零排放，并將全球溫度上升控制在2℃以下。為了滿足對零排放推進的這種日益增長的需求，已經處于增長趨勢的電動船有了新的選擇：氫燃料電池。100英尺長的Energy Observer雙體帆船和Hynova 40生產型動力艇（40英尺長）都使用豐田的Rex H2燃料電池。豐田還在一艘40英尺長的Yanmar 洋馬EX38A漁船上安裝了兩個燃料電池和八個700巴的IV型復合氫氣罐。豐田和洋馬（日本大阪）宣布了到2025年在更大的船舶上擴大和部署這種氫氣推進器的目標。

在商業海運領域，世界上第一艘氫動力河船預計將于2021年在法國下水，其系統由ABB和Ballard Fuel Cell Systems巴拉德燃料電池系統公司（美國俄勒岡州本德市）開發，這兩家公司還在為皇家加勒比開發燃料電池游船。同時，挪威渡輪運營商Norled已經接收了82米長的MF Hydra，據報道這是世界上第一艘液態氫動力渡輪，能夠搭載300名乘客和80輛汽車。SWITCH Maritime將在美國推出第一艘氫動力渡輪。Sea Change號能夠搭載75名乘客，將在舊金山灣運營。歐盟HySeas III項目正在推進建造一艘氫氣渡輪，可在蘇格蘭北部Kirkwall和Shapinsay之間運送120名乘客和16輛汽車或兩輛卡車，丹麥和挪威的一個項目計劃建造世界上最大的氫氣渡輪Europa Seaways，能夠在哥本哈根和奧斯陸之間運送1800名乘客。該渡輪還將能夠運載380輛汽車或120輛卡車，計劃于2027年開始服務。隨著氫能經濟的迅速發展，還有許多其他項目正在開發中，更多的項目也正在推出。

由Norled運營、LMG Marin（挪威卑爾根）設計的MF Hydra是世界上第一艘液態氫動力渡輪

Hexagon Composites海克斯康復合材料公司（挪威阿勒松）是用于儲存壓縮天然氣（CNG）和氫氣（H2）的Ⅳ型儲罐生產的領導者，該公司于1月將Hexagon Purus剝離出來，專注于零排放H2和電池電動系統及儲存項目。據估計從2025年到2030年，儲罐收入將增加630%。2021年6月，Hexagon Purus宣布它將成立一個新的子公司Hexagon Purus Maritime。雖然Hexagon 參與海上氫氣項目已有一些年頭，但 "我們現在看到對氫氣的海上要求和活動正在迅速增加，"Hexagon Purus的銷售和市場總監J?rn Helge Dahl解釋道。"Hexagon Purus Maritime公司將開發船上儲存系統，從船邊燃料管道輸送到儲存器，再從儲存器向下到燃料電池。由于包括腐蝕在內的惡劣環境，我們認為復合材料是海上應用的理想存儲解決方案。"

Dahl認為，海事事業將在20年中發生快速變化，隨著2030年的臨近，越來越多的項目將投入使用。他解釋說，這是由國際海事組織（IMO，英國倫敦）制定的目標所驅動，即與2008年基線相比，所有新建和現有船舶必須在2030年和2050年將二氧化碳排放量減少40%和70%。此外，我們看到來自當地司法管轄區的行動越來越多，例如，挪威的一些世界遺產峽灣要求在2026年前實現零排放。這將不包括大型游輪；因此，他們將不得不開發更小的船只來帶人們進入峽灣。在歐洲密集的河流運輸區，我們將看到更多此類限制。尤其是隨著聯合國氣候報告的出爐（最近），我認為我們才剛剛開始，更多的法規將會出現。

本文由中國復合材料工業協會綜編，文章不用于商業目的，僅供行業人士交流。轉載請注明來自中國復合材料工業協會。