本發(fā)明涉及一種多葉復合材料螺旋槳的成型方法。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外船舶所裝備的螺旋槳大多數(shù)金屬材料制造的，但金屬振動強烈，制造噪聲大，空泡腐蝕現(xiàn)象嚴重，且對復雜尺寸的螺旋槳來說加工難度較大、加工成本較高。復合材料具有高比強度和高比剛度等特點，使得螺旋槳在保證其強度和剛度的前提下可以大大減輕螺旋槳的重量，顯著提高燃料的使用率。

現(xiàn)有的復合材料螺旋槳大多由復合材料槳葉與金屬槳轂組成，常用的連接形式是：在葉片根部設(shè)計凸起，在槳轂上設(shè)計溝槽，兩者進行匹配安裝。同時通過膠粘接或銷釘或螺栓連接的方式進行定位固定和傳遞載荷；該缺點主要有：一、緊配合的復合材料葉片和金屬槳轂之間由于熱膨脹系數(shù)不同會在使用的時候產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導致使用壽命降低；二、金屬銷釘和葉片之間的不斷摩擦會引起的復合材料磨損，進一步使復合材料槳葉和金屬槳轂之間產(chǎn)生縫隙，導致螺旋槳軸系振動，在槳葉根部發(fā)生疲勞破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決金屬槳轂和復合材料槳葉組成的螺旋槳在使用過程中由于熱膨脹系數(shù)不一致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，和兩者不斷磨損導致螺旋槳軸系振動，槳葉根部強度不夠易發(fā)生疲勞破壞的問題，提供了一種多葉復合材料螺旋槳成型方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多葉復合材料螺旋槳成型方法。該方法是通過以下步驟實現(xiàn)的：

a、設(shè)計槳轂第一次成型模具：模具底座邊長凸出一定厚度；

b、槳轂第一次成型：將纖維布纏繞在槳轂?zāi)＞呱?，纏繞厚度與底座突出厚度相同，然后進膠固化成型；

c、首先按槳葉的形狀大小和厚度尺寸裁剪預(yù)浸料，然后按槳葉形狀裁剪多層纖維布，該纖維布同時按葉根端部形狀延長一定長度；

d、制作槳葉：在槳葉模具中沿厚度方向鋪放纖維，其中每兩層預(yù)浸料中間夾1層纖維布，將延伸的纖維布放置到槳葉模具的引出槽中，之后進行成型；

e、在步驟b制作的槳轂上均勻開與葉片個數(shù)相同并與葉片根部結(jié)構(gòu)相匹配的定位槽；

f、將步驟d制備的槳葉放置到步驟e制作的槳轂定位槽中，槳葉中引出的纖維布鋪放在槳轂內(nèi)壁，然后安裝槳葉定位工裝：先放置下定位工裝，將槳葉放置到下定位工裝的卡槽中，然后再放置上定位工裝；

g、在步驟b制作的槳轂內(nèi)壁刷上樹脂，將每片槳葉中引出的纖維布依次分左右方向鋪放在槳轂內(nèi)壁，形成整圈鋪層，然后再繼續(xù)鋪放纖維布直到要求的厚度；

h、進行槳轂的第二次成型；

i、脫模，拆除定位工裝，即得到復合材料螺旋槳的毛料，去除毛邊、加工倒角即得到復合材料螺旋槳。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：一、保證槳葉在槳轂上的精確定位安裝；二、槳葉與槳轂全是復合材料，避免了復合材料槳葉與金屬槳轂之間的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生；三、槳轂的兩次成型相比于一次整體成型，有利于槳轂在成型過程中的應(yīng)力釋放；四、槳葉與槳轂之間是連續(xù)纖維連接，并且該纖維與槳轂之間是整體成型，能夠使槳轂與槳葉之間連接更加牢固，同時保證了槳葉根部的強度。

附圖說明

圖1是槳轂第一次成型的模具圖；

圖2槳葉成型中引出纖維圖；

圖3是槳葉下定位工裝圖；

圖4是槳葉裝配到下定位工裝圖；

圖5是槳葉上定位工裝圖；

圖中，1.槳轂?zāi)＞叩鬃呴L，2.槳葉引出的纖維布，3.下定位工裝，4.卡槽，5.已成型的槳葉，6.第一次成型槳轂，7.上定位工裝。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的成型方法:

a、設(shè)計槳轂第一次成型模具，如圖1：模具底座邊長（1）突出一定厚度；

b、槳轂第一次成型：將纖維布纏繞在槳轂?zāi)＞呱?，纏繞厚度與底座突出厚度相同，然后進膠固化成型；

c、首先按槳葉的形狀大小和厚度尺寸裁剪預(yù)浸料，然后按槳葉形狀裁剪多層纖維布，如圖2，該纖維布同時按葉根端部形狀延長一定長度（2）；

d、制作槳葉：在槳葉模具中沿厚度方向鋪放纖維，其中每兩層預(yù)浸料中間夾1層纖維布，將延伸的纖維布放置到槳葉模具的引出槽中，之后進行成型；

e、在步驟b制作的槳轂上均勻開與葉片個數(shù)相同并與葉片根部結(jié)構(gòu)相匹配的定位槽；

f、將步驟d制備的槳葉放置到步驟e制作的槳轂定位槽中，槳葉中引出的纖維布鋪放在槳轂內(nèi)壁，然后安裝槳葉定位工裝，如圖3和4：先放置下定位工裝（3），將槳葉放置到下定位工裝的卡槽中（4），得到的效果如圖4；然后再放置上定位工裝（5）；

g、在步驟b制作的槳轂內(nèi)壁刷上樹脂，將每片槳葉中引出的纖維布依次分左右方向鋪放在槳轂內(nèi)壁，形成整圈鋪層，然后再繼續(xù)鋪放纖維布直到要求的厚度；

h、進行槳轂的第二次成型；

i、脫模，拆除定位工裝，即得到復合材料螺旋槳的毛料，去除毛邊、加工倒角即得到復合材料螺旋槳。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多葉復合材料螺旋槳的成型方法，包括步驟：a、設(shè)計槳轂?zāi)＞?；b、制作部分厚度的復合材料槳轂；c、裁剪預(yù)浸料和纖維布；d、制作槳葉；e、在已成型的槳轂上加工定位槽；f、安裝槳葉，安放定位工裝；g、鋪放槳轂剩余厚度部分的纖維；h、槳轂二次成型。本發(fā)明既可以保證槳葉在槳轂上的精確定位安裝，減小螺旋槳的熱應(yīng)力；又能夠保證槳葉與槳轂之間纖維的連續(xù)性，保證葉根的強度，增加復合材料的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：朱錫;王靜南;李永清;黃坤;秦慧
受保護的技術(shù)使用者：武漢海威船舶與海洋工程科技有限公司;中國人民解放軍海軍工程大學
技術(shù)研發(fā)日：2016.11.11
技術(shù)公布日：2017.07.21