CN105966582A - 一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨 - Google Patents

一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨 Download PDF

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刘彦菊
刘立武
陈凡龙
冷劲松
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Abstract

一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，涉及一种船用可变形螺旋桨。本发明内容是为了解决目前的船用螺旋桨的构型都是在安装在船上前制备好的，船在航行过程中是无法改变的技术问题。本发明的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨是由桨毂和多个桨叶组成；多个桨叶沿圆周方向均匀布置固定安装在桨毂上；所述的桨叶是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的。本发明的桨叶可根据实际需要灵活地在纵斜和非纵斜之间切换。本发明应用于船体螺旋桨。

Description

一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨
技术领域：
本发明涉及一种船用可变形螺旋桨。
背景技术：
船用螺旋桨的振动和噪声问题受到各国科研人员的广泛关注，而船体与螺旋桨相互影响的振动与噪声问题更加的复杂而难以准确测定，因此改变纵斜的螺旋桨应运而生。通过改变螺旋桨的纵斜，使得螺旋桨叶与船体的相互影响变弱，然而这样的做法使得螺旋桨的综合性能降低，螺旋桨给船舶提供的动力变小。目前的船用螺旋桨的构型都是在安装在船上前制备好的，船在航行过程中是无法改变的。
发明内容
本发明内容是为了解决目前的船用螺旋桨的构型都是在安装在船上前制备好的，船在航行过程中是无法改变的技术问题，而提供一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨。
本发明的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨是由桨毂和多个桨叶组成；多个桨叶沿圆周方向均匀布置固定安装在桨毂上；所述桨毂是由镍、铝、青铜、钛合金材料或树脂基体与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％；所述的桨叶是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％。
一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨作为船用螺旋桨可以控制螺旋桨纵斜的改变。
本发明的桨叶为依据标准螺旋桨的型值点所得的构型。
本发明的桨叶采用复合材料的铺层模压工艺制备而成，确保纤维增强相与双向形状记忆聚合物基体紧密结合。
本发明的工作原理：
当船用螺旋桨处于某一工况时，此工况会导致螺旋桨与船体的相互影响产生振动和噪声变得非常明显不可忽略，此时需要对本发明的可变形螺旋桨的纵斜进行改变，给予本发明的可变形螺旋桨的桨叶一定的刺激(包括：热、电、光、磁、溶液、声波等)，使得桨叶自动发生形状改变，从而驱动螺旋桨发生构型上的变化，其纵斜发生改变，螺旋桨的桨叶与船体的间距变大，船体与螺旋桨相互之间的影响变弱，噪声降低振动减小。当所处工况不需变纵斜时，再给本发明的可变形螺旋桨相同的刺激，其形状恢复到原始状态，螺旋桨的综合性能提高，螺旋桨给船舶提供的动力变大。
本发明对于桨叶的刺激方式选择要根据桨叶的具体选材决定，桨叶的变形区域的面积和位置以及变化形状要根据工况的具体需要而定。
利用本发明的螺旋桨，对于一些小振动低噪声的航行要求，通过变纵斜可以实现螺旋桨的减振降噪，满足相应的要求。而对其余不需要变纵斜的工况，则保持螺旋桨为原始形状即可。通过利用双向形状记忆材料，可以实现螺旋桨由单一功能向多功能转变。
本发明的桨叶的变形区域的面积可达到桨叶面面积的5％～95％，适用面广。
附图说明
图1为具体实施方式一中基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨的桨叶没有发生形状改变之前的正视图，1为桨毂，2为桨叶；
图2为具体实施方式一中基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨的桨叶发生形状改变之后的正视图，1为桨毂，2为桨叶，3为变形区域；
图3为具体实施方式一中基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨的桨叶发生形状改变之后的轴测图，1为桨毂，2为桨叶，3为变形区域。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-3，本实施方式为一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，具体是由桨毂1和多个桨叶2组成；多个桨叶2沿圆周方向均匀布置固定安装在桨毂1上；所述的桨毂1是由镍、铝、青铜、钛合金材料或树脂基体与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％；所述的桨叶2是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的桨毂1是由镍、铝、青铜、钛合金材料或树脂基体与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中的纤维增强相是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维或硼纤维。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的桨叶2是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中的纤维增强相是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维或硼纤维。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：所述的双向形状记忆聚合物是苯乙烯基形状记忆聚合物、环氧基形状记忆聚合物、氰酸脂基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺基形状记忆聚合物、聚氨酯基形状记忆聚合物或聚酰亚胺基形状记忆聚合物。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：所述的桨叶2采用铺层模压工艺制备而成。其他与具体实施方式一至四相同。

Claims (5)

1.一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，其特征在于基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨是由桨毂(1)和多个桨叶(2)组成；多个桨叶(2)沿圆周方向均匀布置固定安装在桨毂(1)上；所述的桨毂(1)是由镍、铝、青铜、钛合金材料或树脂基体与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％；所述的桨叶(2)是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中纤维增强相所占的质量分数为30％～70％。
2.根据权利要求1所述的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，其特征在于所述的桨毂(1)是由镍、铝、青铜、钛合金材料或树脂基体与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中的纤维增强相是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维或硼纤维。
3.根据权利要求1所述的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，其特征在于所述的桨叶(2)是由双向形状记忆聚合物与纤维增强相复合而成的材料制成的，其中的纤维增强相是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维或硼纤维。
4.根据权利要求1所述的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，其特征在于所述的双向形状记忆聚合物为苯乙烯基形状记忆聚合物、环氧基形状记忆聚合物、氰酸脂基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺基形状记忆聚合物、聚氨酯基形状记忆聚合物或聚酰亚胺基形状记忆聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种基于双向形状记忆聚合物复合材料桨叶的船用可变形螺旋桨，其特征在于所述的桨叶(2)采用铺层模压工艺制备而成。
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