可變形槳葉的船用螺旋槳的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可變形槳葉的船用螺旋槳。
【背景技術(shù)】
[0002]船用螺旋槳作為水面或水下航行器使用最廣泛的推進(jìn)設(shè)備，自其問世以來就發(fā)揮著不可替代的作用，無論是水面航行器，如艦船、魚雷等，還是水下航行器，如潛艇，潛航器等，它們的推進(jìn)都離不開螺旋槳。目前，大多數(shù)水面和水下航行器所采用的螺旋槳，其設(shè)計方案主要有兩種:方案一是特定幾何形狀螺旋槳設(shè)計方案，在設(shè)計工況下，該螺旋槳能夠獲得最佳的動力性能，這種設(shè)計方案也是目前最常用技術(shù)最成熟的設(shè)計方案；方案二是可調(diào)螺距螺旋槳設(shè)計方案，該螺旋槳可以在一定范圍內(nèi)改變其傾角從而使螺距發(fā)生改變，以適應(yīng)不同工況下的航行。上述兩種設(shè)計方案都有其共同的特點，其中一個最明顯的不足之處就是:在非設(shè)計工況下比如高機(jī)動行駛時，螺旋槳性能有明顯下降。由于這一原因，使得我們必須尋找新的方法來設(shè)計船用螺旋槳，從而提高船用螺旋槳的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了解決傳統(tǒng)船用螺旋槳在非設(shè)計工況下比如高機(jī)動行駛時，螺旋槳性能有明顯下降，須尋找新的方法來設(shè)計船用螺旋槳，提高船用螺旋槳的性能，進(jìn)而提供可變形槳葉的船用螺旋槳。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題而采用的技術(shù)方案是:
[0005]可變形槳葉的船用螺旋槳，它包括槳轂和多個槳葉，槳葉包括槳葉體和槳葉骨架，槳葉骨架包括骨架主梁、第一排合金絲和第二排合金絲，第一排合金絲和第二排合金絲對稱設(shè)置在骨架主梁的兩側(cè)，槳葉骨架安裝在槳葉體上，多個槳葉體沿徑向安裝在槳轂上。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:通過對螺旋槳不同工況下的性能進(jìn)行測試和分析，確定每種工況下最理想的螺旋槳構(gòu)型，從而確定變形方案是整體變形還是局部變形；確定某一工況下最理想的變形方案后，在該工況時，給相應(yīng)的某幾根或全部的第一排合金絲6和第二排合金絲7中的合金絲通電，則每根合金絲在通電后放熱，使得合金絲所在區(qū)域的形狀記憶聚合物復(fù)合材料溫度升高，當(dāng)溫度升高至玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為形狀記憶聚合物由剛度較大的玻璃態(tài)向剛度較小的橡膠態(tài)轉(zhuǎn)化的特征溫度)以上時，該區(qū)域剛度急劇減小，從而合金絲得以彎曲變形，從而驅(qū)動該區(qū)域彎度改變，在這一區(qū)域溫度降低至玻璃化轉(zhuǎn)化溫度以下后，該區(qū)域的形狀記憶聚合物變?yōu)椴ＡB(tài)，剛度回復(fù)初始狀態(tài)；若再次進(jìn)行降溫，直到合金絲又回復(fù)至直線形狀的趨勢時，此時由于形狀記憶合金和螺旋槳葉變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致有預(yù)應(yīng)力存在，迅速加熱形狀記憶合金絲至形狀記憶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，此時形狀記憶聚合物回復(fù)至初始狀態(tài)，即螺旋槳葉回復(fù)至初始狀態(tài)。同一轉(zhuǎn)速下，螺旋槳的不同形狀對應(yīng)于不同的推進(jìn)力和推進(jìn)效率，該方案可實現(xiàn)螺旋槳推進(jìn)力的改變，且在不同轉(zhuǎn)速下保持螺旋槳均具有相對更高的推進(jìn)效率和更大的推進(jìn)速度以及推進(jìn)力，在最高轉(zhuǎn)速下具有相比同類螺旋槳更高的推進(jìn)速度和更大的推進(jìn)力，當(dāng)船舶處于巡航狀態(tài)時，可以使螺旋槳發(fā)生某種變形使其工作效率最高，從而節(jié)省燃料，當(dāng)螺旋槳負(fù)荷過重時，通過改變其局部彎度可以輕松卸掉部分載荷，在保護(hù)螺旋槳少受損傷的同時，也避免因變換船舶主機(jī)的工作模式而帶來的沖擊破壞，該螺旋槳的高度靈活性和多工作模式必將極大的提高其綜合性能，使其更加適應(yīng)于復(fù)雜的海洋環(huán)境，使螺旋槳具有高效率、大推進(jìn)力、高機(jī)動性的效果，螺旋槳的不同形狀局部變形或整體變形可實現(xiàn)不同工況下高效率或高機(jī)動運行，提高螺旋槳對不同復(fù)雜工況的自適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)正視圖，圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)軸測圖，圖3是雙向形狀記憶合金的溫度與彎曲變形的關(guān)系曲線圖，橫坐標(biāo)是加熱溫度，縱坐標(biāo)是變形程度，變形程度以合金絲的彎曲角度計算，該形狀記憶合金絲為雙向形狀記憶合金絲，其初始形狀為直線狀(T = 20°C )，為使其變形，給合金絲通電后，合金絲發(fā)熱升溫，直至溫度超過150°C (20°C?150°C為階段a)，合金絲開始發(fā)生彎曲變形，直至升溫至170°C變形最大(150°C?170°C為階段b)，此時的合金絲彎曲角度為10° ;若想使合金絲回復(fù)至原始形狀，減小通電電流，合金絲溫度開始下降，直至下降至低于40 °C (170°C?40 °C為階段c)，合金絲開始回復(fù)至直線形狀，直至20攝氏度回復(fù)完成(40°C?20°C為階段d)。
【具體實施方式】
[0008]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1-圖2說明本實施方式，本實施方式所述可變形槳葉的船用螺旋槳，它包括槳轂1和多個槳葉2，槳葉2包括槳葉體3和槳葉骨架4，槳葉骨架4包括骨架主梁5、第一排合金絲6和第二排合金絲7，第一排合金絲6和第二排合金絲7對稱設(shè)置在骨架主梁5的兩側(cè)，槳葉骨架4安裝在槳葉體3上，多個槳葉體3沿徑向安裝在槳轂1上。
[0009]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式可變形槳葉的船用螺旋槳，所述骨架主梁5為空心管體，其它與【具體實施方式】一相同。
[0010]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述可變形槳葉的船用螺旋槳，所述第一排合金絲6是由多個長短不同的合金絲并排平行設(shè)置組成，第一排合金絲6上相鄰兩個合金絲間的距離為螺旋槳梢圓直徑的1/48?1/10，且每個合金絲的長度為骨架主梁5到螺旋槳導(dǎo)邊或螺旋槳隨邊距離的1/2?9/10，第二排合金絲7是由多個長短不同的合金絲并排平行設(shè)置組成，第二排合金絲7上相鄰兩個合金絲間的距離為螺旋槳梢圓直徑的1/48?1/10，且每個合金絲的長度為骨架主梁5到螺旋槳導(dǎo)邊或螺旋槳隨邊距離的1/2?9/10，梢圓即螺旋槳旋轉(zhuǎn)時，槳葉葉梢所畫的圓形軌跡，把螺旋槳槳葉葉梢(槳葉頂點)作為分界，槳葉葉面邊緣分為了兩段?！翱拷甭菪龢D(zhuǎn)向的一邊則是導(dǎo)邊，另一邊就是隨邊。其它與【具體實施方式】一相同。
[0011]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1-圖2說明本實施方式，本實施方式可變形槳葉的船用螺旋槳，所述第一排合金絲6上每個合金絲的兩端分別通過導(dǎo)線接入電源的兩極，第二排合金絲7上每個合金絲的兩端分別通過導(dǎo)線接入電源的兩極，且第一排合金絲6上每個合金絲的兩個導(dǎo)線和第二排合金絲7上每個合金絲的兩個導(dǎo)線設(shè)置在骨架主梁5的空心管體內(nèi)，其它與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式所述可變形槳葉的船用螺旋槳，所述骨架主梁5是由輕質(zhì)金屬或復(fù)合材料制作制成的骨架主梁，所述骨架主梁5的長度為螺旋槳梢圓直徑的1/3?1/2，其它與【具體實施方式】一相同。
[0013]【具體實施方式】六:結(jié)合圖1-圖2說明本實施方式，本