可变形桨叶的船用螺旋桨的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可变形桨叶的船用螺旋桨。
【背景技术】
[0002]船用螺旋桨作为水面或水下航行器使用最广泛的推进设备，自其问世以来就发挥着不可替代的作用，无论是水面航行器，如舰船、鱼雷等，还是水下航行器，如潜艇，潜航器等，它们的推进都离不开螺旋桨。目前，大多数水面和水下航行器所采用的螺旋桨，其设计方案主要有两种:方案一是特定几何形状螺旋桨设计方案，在设计工况下，该螺旋桨能够获得最佳的动力性能，这种设计方案也是目前最常用技术最成熟的设计方案；方案二是可调螺距螺旋桨设计方案，该螺旋桨可以在一定范围内改变其倾角从而使螺距发生改变，以适应不同工况下的航行。上述两种设计方案都有其共同的特点，其中一个最明显的不足之处就是:在非设计工况下比如高机动行驶时，螺旋桨性能有明显下降。由于这一原因，使得我们必须寻找新的方法来设计船用螺旋桨，从而提高船用螺旋桨的性能。
【发明内容】
[0003]本
【发明内容】
是为了解决传统船用螺旋桨在非设计工况下比如高机动行驶时，螺旋桨性能有明显下降，须寻找新的方法来设计船用螺旋桨，提高船用螺旋桨的性能，进而提供可变形桨叶的船用螺旋桨。
[0004]本发明为解决上述问题而采用的技术方案是:
[0005]可变形桨叶的船用螺旋桨，它包括桨毂和多个桨叶，桨叶包括桨叶体和桨叶骨架，桨叶骨架包括骨架主梁、第一排合金丝和第二排合金丝，第一排合金丝和第二排合金丝对称设置在骨架主梁的两侧，桨叶骨架安装在桨叶体上，多个桨叶体沿径向安装在桨毂上。
[0006]本发明的有益效果是:通过对螺旋桨不同工况下的性能进行测试和分析，确定每种工况下最理想的螺旋桨构型，从而确定变形方案是整体变形还是局部变形；确定某一工况下最理想的变形方案后，在该工况时，给相应的某几根或全部的第一排合金丝6和第二排合金丝7中的合金丝通电，则每根合金丝在通电后放热，使得合金丝所在区域的形状记忆聚合物复合材料温度升高，当温度升高至玻璃化转化温度(玻璃化转化温度为形状记忆聚合物由刚度较大的玻璃态向刚度较小的橡胶态转化的特征温度)以上时，该区域刚度急剧减小，从而合金丝得以弯曲变形，从而驱动该区域弯度改变，在这一区域温度降低至玻璃化转化温度以下后，该区域的形状记忆聚合物变为玻璃态，刚度回复初始状态；若再次进行降温，直到合金丝又回复至直线形状的趋势时，此时由于形状记忆合金和螺旋桨叶变形不协调导致有预应力存在，迅速加热形状记忆合金丝至形状记忆聚合物的玻璃化转化温度，此时形状记忆聚合物回复至初始状态，即螺旋桨叶回复至初始状态。同一转速下，螺旋桨的不同形状对应于不同的推进力和推进效率，该方案可实现螺旋桨推进力的改变，且在不同转速下保持螺旋桨均具有相对更高的推进效率和更大的推进速度以及推进力，在最高转速下具有相比同类螺旋桨更高的推进速度和更大的推进力，当船舶处于巡航状态时，可以使螺旋桨发生某种变形使其工作效率最高，从而节省燃料，当螺旋桨负荷过重时，通过改变其局部弯度可以轻松卸掉部分载荷，在保护螺旋桨少受损伤的同时，也避免因变换船舶主机的工作模式而带来的冲击破坏，该螺旋桨的高度灵活性和多工作模式必将极大的提高其综合性能，使其更加适应于复杂的海洋环境，使螺旋桨具有高效率、大推进力、高机动性的效果，螺旋桨的不同形状局部变形或整体变形可实现不同工况下高效率或高机动运行，提高螺旋桨对不同复杂工况的自适应性。
【附图说明】
[0007]图1是本发明整体结构正视图，图2是本发明整体结构轴测图，图3是双向形状记忆合金的温度与弯曲变形的关系曲线图，横坐标是加热温度，纵坐标是变形程度，变形程度以合金丝的弯曲角度计算，该形状记忆合金丝为双向形状记忆合金丝，其初始形状为直线状(T = 20°C )，为使其变形，给合金丝通电后，合金丝发热升温，直至温度超过150°C (20°C?150°C为阶段a)，合金丝开始发生弯曲变形，直至升温至170°C变形最大(150°C?170°C为阶段b)，此时的合金丝弯曲角度为10° ;若想使合金丝回复至原始形状，减小通电电流，合金丝温度开始下降，直至下降至低于40 °C (170°C?40 °C为阶段c)，合金丝开始回复至直线形状，直至20摄氏度回复完成(40°C?20°C为阶段d)。
【具体实施方式】
[0008]【具体实施方式】一:结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述可变形桨叶的船用螺旋桨，它包括桨毂1和多个桨叶2，桨叶2包括桨叶体3和桨叶骨架4，桨叶骨架4包括骨架主梁5、第一排合金丝6和第二排合金丝7，第一排合金丝6和第二排合金丝7对称设置在骨架主梁5的两侧，桨叶骨架4安装在桨叶体3上，多个桨叶体3沿径向安装在桨毂1上。
[0009]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式可变形桨叶的船用螺旋桨，所述骨架主梁5为空心管体，其它与【具体实施方式】一相同。
[0010]【具体实施方式】三:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述可变形桨叶的船用螺旋桨，所述第一排合金丝6是由多个长短不同的合金丝并排平行设置组成，第一排合金丝6上相邻两个合金丝间的距离为螺旋桨梢圆直径的1/48?1/10，且每个合金丝的长度为骨架主梁5到螺旋桨导边或螺旋桨随边距离的1/2?9/10，第二排合金丝7是由多个长短不同的合金丝并排平行设置组成，第二排合金丝7上相邻两个合金丝间的距离为螺旋桨梢圆直径的1/48?1/10，且每个合金丝的长度为骨架主梁5到螺旋桨导边或螺旋桨随边距离的1/2?9/10，梢圆即螺旋桨旋转时，桨叶叶梢所画的圆形轨迹，把螺旋桨桨叶叶梢(桨叶顶点)作为分界，桨叶叶面边缘分为了两段。“靠近”螺旋桨转向的一边则是导边，另一边就是随边。其它与【具体实施方式】一相同。
[0011]【具体实施方式】四:结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式可变形桨叶的船用螺旋桨，所述第一排合金丝6上每个合金丝的两端分别通过导线接入电源的两极，第二排合金丝7上每个合金丝的两端分别通过导线接入电源的两极，且第一排合金丝6上每个合金丝的两个导线和第二排合金丝7上每个合金丝的两个导线设置在骨架主梁5的空心管体内，其它与【具体实施方式】一相同。
[0012]【具体实施方式】五:结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述可变形桨叶的船用螺旋桨，所述骨架主梁5是由轻质金属或复合材料制作制成的骨架主梁，所述骨架主梁5的长度为螺旋桨梢圆直径的1/3?1/2，其它与【具体实施方式】一相同。
[0013]【具体实施方式】六:结合图1-图2说明本实施方式，本