一艘幾乎全部采用輕質高強度碳纖維復合材料制成的雙體船即將以太陽能為動力開始環球航行。德國SGL Technologies有限公司的歐洲區技術總監Jurgen Klimke和技術銷售經理Daniel Rothmann介紹了這個名為PlanetSolar的項目。

人們嘗試了許多種特別的形式來進行環球旅行。無論是在陸地上、海上還是空中，只要一有相關的技術出現，就會涌現一些項目利用各種可能的方式嘗試使這些夢想成為現實。考慮到成功之后的全球知名度和名譽，總是有各種新的項目出現，讓我們充滿驚喜。
采用碳纖維增強塑料（CFRP）制成的雙體船，再加上所裝配的最新的光伏技術，使得該船的全球航行成為環球航行史上最獨特的一個項目。TuANOR PlanetSolar號雙體船利用太陽能為動力，計劃于2011年開始環球航行。瑞士人Raphael Domjan和法國人Gérard d'Aboville將駕駛這艘31米長、15米寬的雙體船橫跨世界各大海洋。探險家d'Aboville是第一個在1980年劃船橫跨大西洋的人，后來他又橫跨了太平洋。

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減重至最輕

該雙體船上裝有500m2以上的太陽能模塊。這些光伏單元安裝在甲板和尾板的外表面上。但是最大的挑戰之一還是如何存儲足夠的太陽能，以便船能夠在黑暗中保持航行。為達到這一目標，該船使用了最新的鋰離子電池，總重大約11噸。這些電池分別安裝在左側和右側的船體上。
為了將船艇航行時的能量損耗減至最低，需要通過采用新型的輕質結構技術，以盡可能地減輕船艇結構的重量。在船體結構中采用碳纖維增強塑料，能夠以較低的重量成功達到優異的力學性能。
船上的四個電機由電力強大的電源提供，可以提供最高達120 kW的輸出功率。該雙體船由兩個大型的推進器驅動和駕駛，推進器也是由碳纖維復合材料制成的，安裝在每個船體的尾端。兩個推進器可以獨立控制，使船在預定的航道上航行。船的最高速度大約為14節（海里/小時）。 123456
PlanetSolar這次非常安靜和環保的全球航行計劃用時160小時左右。途中該船將沿著赤道停靠幾站，以給全球更多的觀眾一個機會來更多地了解這個獨一無二的項目。
該艘巨大的雙體船目前在德國Kiel的Knierim Yachtbau造船廠差不多已經完工，初步的測試已經在2010年3月20日的命名和下水儀式后成功完成了。但在2011年開始的環球航行之前，還要進行大量細致的工作和測試，以保證項目的成功。

復合材料結構



Knierim Yachtbau是一家歷史悠久的公司，專門建造各種高科技的游艇。該公司是采用復合材料建造新型船艇的領先制造商，已憑借大量項目獲得了良好的名聲。
例如，Knierim Yachtbau在2008年成功完成了諸如UCA，最大的德國海洋賽艇和Container項目。德國的第一艘美洲杯賽艇也出自基爾的這家造船廠。Knierim Yachtbau最新推出了一艘10米長的新型高級賽艇，具有快速、超現代的船體形狀，據說駕駛體驗不同尋常。同樣的，碳纖維復合材料的優異性能也在船體結構中得到了發揮和利用，桅桿制造商也同樣從中獲益。

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位于Kiel的這座造船廠擁有40多年的船艇建造經驗，特別是在復合材料和碳纖維材料的利用方面擁有大量的技術和經驗。因此，他們在TuANOR PlanetSolar的建造計劃中再次決定采用碳纖維并不值得驚訝。
這艘船的重量必須輕，而且結構必須非常穩固，以滿足遠海的惡劣環境。經歷了從單體船到三體船的幾次提案，該公司最終選擇了新西蘭LOMOcean 公司總監Craig Loomes設計的雙體船。
TuANOR PlanetSolar雙體船的設計基于“穿浪”原理建成。也就是說雙體船的兩個船身會劃過海洋中的波浪前進，從而幫助船艇在水中保持一個穩定的位置。
船在環航過程中會遭遇險惡的氣候條件，船艇可能受到的高應力要求船身必須采用高強度碳纖維。Knierim Yachtbau公司的兩個董事總經理之一Steffen Muller指出，暴風雨條件下的應力不可低估，因為在憤怒的波濤之中，中間的船體也要穿過波浪。



在Kiel的船體生產過程中，大多數工作是在真空壓縮工藝中采用手糊方式進行的，從而確保了最優化的纖維體積含量。船體模具是由Knierim Yachtbau公司自己生產的，該公司采用其擁有的數控五軸銑床制造桅桿模型和模具。
Knierim造船廠的模具部門也設計和生產其他行業用的模具，例如風能行業的葉片和汽車零部件。用于TuANOR PlanetSolar號的這些模具采用鋼質底架和Styropor®高強度彈性泡沫制成，采用教控銑床加工成正確的外形。由于該船的尺寸非常巨大，船身和甲板的模具都被分成三段，然后在生產車間內組裝起來形成完整的模具。
總計起來，該船建造過程中一共使用了20多噸的碳纖維、11噸以上的泡沫芯材和20多噸的環氧樹脂和固化劑。

碳纖維

該船所使用的碳纖維材料由總部位于德國Wiesbaden的SGL集團提供。在TuANOR PlanetSolar號的建造過程中，Knierim公司使用了三種不同的碳纖維形式：單向織物、300-400 g/m2的雙軸向織物和相同密度的碳纖維編織物。


在多層織物的制造過程中，例如雙向織物，不同的織物層被相互排列成一定的角度（例如±45°），然后用聚酯線全自動地縫編在一起。這種方法可以在各纖維原絲之間產生非常好的粘結力，使得織物在船身模具之內更加容易鋪放和排列。
這些織物的另一個優勢就是，它們不像編織物，其纖維總是直的，不會彎曲。因此，碳纖維非常高的固有強度和剛度值被保留下來，機械張力和壓力可以被織物結構很好地吸收掉。此外，除了單向和雙向織物，還可以定制3-4層的特殊結構，以滿足特殊的載荷要求。



通過采用這些多層織物，可以減少在模具中鋪放纖維的工作量。此外，只有一種由不同密度的纖維組成的整體織物需要鋪放。這就為使用者節約了生產時間和成本。在真空壓縮或真空灌注的手糊過程中，這種織物設計使得其中的粗紗具有良好的浸潤性，因此可以獲得很好的部件質量。
在這些織物的生產中，SGL主要采用了其在蘇格蘭和美國工廠生產的SIGRAFIL ®C系列碳纖維。目前，SGL生產兩種不同類型的碳纖維：50k的高絲束碳纖維和24k的碳纖維。這些纖維所使用的標準原料為聚丙烯腈（PAN），其中含有大量的有機聚合物成分和高碳含量。
在精確控制的溫度下，經過連續的氧化和碳化過程，就會產生碳纖維的基礎材料。這些工藝之后，就是采用不同的浸潤劑進行表面處理，例如聚氨酯和環氧樹脂。在TuANOR PlanetSolar的項目中，碳纖維采用環氧樹脂進行浸潤。在TuANOR PlanetSolar中采用多軸向編織物之前，這些織物和SGL的SIGRAFIL ®C系列碳纖維首先必須通過德國船級社（Germanischer Lloyd ：GL）對于船艇特殊要求的認證。

獨一無二的項目

TuANOR PlanetSolar號為新型碳纖維材料的應用創造了很好的機會。碳纖維雙體船采用了高性能的材料和最新的技術，滿足了這一獨特且知名的項目對與船艇的所有要求。與其他行業一樣，環保概念是未來的一大需求，該船由于其輕量的結構及所采用的光伏技術，成為國際船艇建造領域中的一座里程碑。 123,123
在這艘85噸重的船艇徹底完工之前，還需要大約68000個工時。這一時刻將在2011年春季到來，屆時該船將開始她的環球航行。航行路線將從地中海開始，然后沿著西向環球航行。這次探險將經過的地點包括紐約、舊金山、新加坡、迪拜等。我們期待著追蹤這次探險的進展，并希望環航安全順利，取得圓滿成功。