[发明专利]一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨，包括一个金属轮毂和安装在金属轮毂上的四个碳纤维复合桨叶，金属轮毂与碳纤维复合桨叶之间通过安装卡槽与安装凸起装配并附加黏胶层，使得两者固定连接；碳纤维复合桨叶由预制体和树脂基体复合而成，预制体是在预制体的模具上，采用铺缝织物层层叠加铺贴而成的。本发明制得的碳纤维复合螺旋桨具有尺寸精度高，强度大、刚性好、自重轻、噪音低、耐腐蚀及抗微生物附着等特点，同时具有良好的疲劳性能与抗冲击性能。

技术领域

本发明涉及船用螺旋桨的技术领域，尤其涉及一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨及其制备方法，具体来说是一种采用碳纤维复合材料制成的船用螺旋桨。

背景技术

目前，随着船舶工业的发展壮大，所涉及的科技技术对维护国家海洋权益、加快海洋开发、保障战略运输安全具有重要意义。

螺旋桨 ( 尤其是大型船用螺旋桨) 是船舶动力系统的核心部件之一，其制造质量直接影响整船性能和推进效率。随着国内外学者的深入研究探索，船用螺旋桨的设计制造技术取得了显著进步。大型船用螺旋桨的制造涉及螺旋桨模具造型、铸造材料熔炼、浇注、手工打磨、数控加工、数字化检测等众多工艺，存在周期长、准确性差、制造成本高等缺点，加工很大程度上取决于生产工人的技术熟练程度，无法准确地反映现代设计水平和思想，不能保证螺旋桨的高精度和高强度要求。

复合材料螺旋桨因具有轻质、高效、低噪音、抗疲劳、抗腐蚀及微生物附着、易维修等特点，随着各国对复合材料研究的深入，复合材料螺旋桨的应用价值也大大体现，成型工艺是复合材料螺旋桨应用的关键，加快复合材料螺旋桨在船舶上的研究应用具有重要的意义。

因此，现有技术中，急需要一种复合材料制成的螺旋桨，来替代原先大型船用螺旋桨的材料及其复杂的制造工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨及其制备方法，通过单独制作碳纤维复合桨叶，然后再将叶片与金属进行装配，制作出一种强度高，抗腐蚀、低噪音、易维修的碳纤维复合螺旋桨。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨，其特征在于，碳纤维复合螺旋桨包括一个金属轮毂和安装在金属轮毂上的四个碳纤维复合桨叶，金属轮毂的外圈设有四个安装卡槽，碳纤维复合桨叶设有与安装卡槽相对应的安装凸起，金属轮毂与碳纤维复合桨叶之间通过安装卡槽与安装凸起装配并附加黏胶层，使得两者固定连接；碳纤维复合桨叶由预制体和树脂基体复合而成，预制体是在预制体的模具上，采用铺缝织物层层叠加铺贴而成的。

优选的，树脂基体选用如下材料中的一种或者两种以上组合：不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂或环氧树脂。

进一步，所述的铺缝织物是在基布上采用缝纫线按照预制体模具形状而缝制的铺缝织物，所述的基布采用玻璃纤维布，缝纫线采用可熔尼龙线。

一种用于船舶的碳纤维复合螺旋桨的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：a、制备铺缝织物，根据所需要制备的碳纤维复合桨叶的大小，将预先设计好的铺缝路径图导入到铺缝机器里，将基布放在铺缝机器的平台上并固定，调节铺缝机器铺缝针距与速度，运行铺缝机器，完成铺缝织物的制作；b、将铺缝织物的基布去除，裁剪铺缝织物使其边缘与织物边缘有5-15mm余量，利用加热的方式使得基布与铺缝织物分离；c、预制体的制备，将去掉基布的铺缝织物铺贴在预制体模具上，每铺贴一片铺缝织物，就通过加热的方式定型铺缝织物一次，铺缝织物铺贴完毕，预制体制作完成并密封保存；d、树脂转移模塑成型处理，将预制体放入模具中并合模，当模具升温至30-50℃开始注胶，注胶结束按照树脂固化制度给模具升温，固化结束模具降温，待模具降温至30-40℃，开始脱模，完成碳纤维复合桨叶的制作；e、金属轮毂与碳纤维复合桨叶的装配和胶接，在金属轮毂胶接区域铺贴胶膜，放置加压气囊和夹紧工装，给加压气囊加压，并在一定温度下，完成金属轮毂与的碳纤维复合桨叶胶接，获得碳纤维复合螺旋桨。