喀山国立研究技术大学专家交付船用复合材料中间轴实验产品2026年1月26日，喀山国立研究技术大学报道，聚合物复合材料制成的船舶轴具有连续结构和可编程增强角度。喀山国立研究技术大学复合材料技术中心科研教育中心（REC）——第6研究实验室，在研究员维塔利·科瓦廖夫的领导下，完成了船用复合材料中间轴的开发和原型制造项目，并将一套实验轴交付给了客户——一家俄罗斯造船公司。对大学而言，执行此类订单是利用额外资金来源、维持后勤基地、发展生产设施以及测试新技术的机会，同时让学生和年轻科学家参与真实的工程实践。客户看重基于喀山国立研究技术大学的项目执行相比工业企业所具有的灵活性和高速度，以及根据个别需求调整技术的能力和使用大多数公司无法企及的实验方法的能力。众所周知，复合材料在航空航天、汽车、能源和造船等高技术产业中的需求日益增长。使用复合材料通常可以在保持甚至改善机械特性的同时减轻物体质量。此外，金属的腐蚀特性也迫使人们寻找其他材料来制造零件。同样重要的是，金属工件的机械加工对机床和操作人员的技能提出了很高的要求。为确保高质量的法兰制造，已与一家专业制造钢轴的公司建立了合作关系。9月，俄罗斯联邦工业和贸易部总结了一项公开电子招标的结果，招标号为0173100009525000105，目标是开发基于先进碳增强系统、具有改进使用寿命和减振降噪特性的船舶聚合物复合材料轴的新设计和技术，并在原型上对拟议的结构工艺解决方案进行实验测试，以替代世界领先制造商的产品，项目截止日期为2027年12月17日。根据采购的技术战术性能要求，"目前在船舶轴系结构中常使用昂贵的耐腐蚀钢和需要复杂机械加工的结构元件。该部门认为，这显著影响了其制造成本和周期。预计在船舶轴系设计中引入聚合物复合材料元件，可减轻其重量、通过减少零件机械加工并提高生产周期机械化自动化水平来缩短生产时间、降低振动水平并改善船舶性能。"这项工作的成果将被设计师和造船企业应用于客运、邮轮、渔业、高速船、游艇以及辅助船队的船舶轴系中。预计实施日期为2028-2030年。国外正在开展工作以扩大用于制造船舶轴系和其他高技术结构零件的复合材料范围。俄罗斯联邦工业和贸易部的材料援引国际经验指出："许多国家认识到在船舶轴系结构中使用复合材料带来的所有优势，正在积极开展此类结构的创造和大规模生产工作。在欧洲、亚洲和美国等领先国家进行的专利研究以及个别出版物表明，专利化的复合材料轴设计多种多样。"然而，近年来，获取国外技术和材料的途径受到限制。在此条件下，俄罗斯专家致力于进口替代，并努力创造更先进材料。俄工贸部指出："在国内造船业中，复合材料轴的使用仅限于进口样品，而在当前现实下，对于大规模建造和维修的船舶，这些样品的供应困难或无法实现。"根据工贸部的信息，尽管俄罗斯公司有一些研发成果，但该方向在俄罗斯国内产业中并未得到进一步发展。与此同时，俄罗斯海事船级社已制定了关于复合材料轴的要求。相关的《海船入级与建造规范》补充通函已于2022年1月1日生效。根据该文件，船级社在制定新要求时，分析了与船舶轴用聚合物复合材料的设计、强度计算方法、制造技术和质量控制相关的研究及其他文件。目前，创新复合材料在造船业中的应用日益广泛：允许用于船舶和海上平台的结构、设备零件的制造。根据俄罗斯海事船级社联邦自治机构新闻处的材料，为了及时响应现代行业需求，船级社制定并实施了新要求，以推动先进技术在造船业中的应用。尽管复合材料轴直径更大且成本高于钢轴，但其生产具有良好的市场前景和需求。与钢轴相比，此类设备的优点在于具有更高的比刚度和比强度特性。相反，钢结构由于其重量显著（比复合材料轴重25-80%）以及可能出现低频横向共振，需要进行缩短并通过联轴器连接，以消除在发动机最高转速范围内出现轴振动及随后的破坏。除了已交付客户的带金属法兰的复合材料中间轴外，喀山国立研究技术大学还开发了制造带混合型法兰、采用传递模塑法成型的复合材料轴的技术。其显著特点是，法兰与管体集成为一体，并具有混合结构，包含螺旋增强结构的环形层、金属圆盘、玻璃纤维圆盘层以及采用编织增强结构的预制体变形层。根据复合材料技术中心科研教育中心（REC）——第6研究实验室研究员迪米特里·康斯坦丁诺夫的说法，新技术成果在于：带有混合型法兰的复合材料轴具有连续结构和法兰区域可编程的增强角度，并且在增强材料层之间设有排水的金属圆盘。满足客户要求的轴特性和所需的制造质量，得益于大学拥有的德国Herzog公司的RF 1/144-100 机器人径向编织机。这是一台通用机，用于通过高强度纤维（碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及混合纤维）的径向编织来制造增强预制体。该机属于大直径编织机类别，能够生产高精度的管状和异型预制体，从而确保复合材料产品具有高强度、高刚性和轻量化。在目前客户向喀山国立研究技术大学提出的需求实践中，包括针对特定技术任务的独特产品的原型和小批量开发。产品范围包括：各种用途的型材和板材、承重结构元件、航空和运输部件、能源和机械设备零件等。具有可编程增强结构的产品也很有需求，可用于后续的航空航天和国防工业。