本發(fā)明涉及推進(jìn)器定子的制備方法，特別是涉及一種復(fù)合材料推進(jìn)器定子的制備方法。

背景技術(shù)：

由于推進(jìn)器要承受較大的推力和轉(zhuǎn)矩，因此其制造材料的強(qiáng)度和剛度要求較高。通常，船舶推進(jìn)器的螺旋槳采用鎳鋁銅合金材料制造。相比于其它金屬材料，采用鎳鋁銅合金材料制造的螺旋槳具有耐腐蝕、易加工、可防止海洋生物附著等優(yōu)點(diǎn)，但其也存在諸多問題，如加工費(fèi)用高、易疲勞產(chǎn)生裂紋、空泡剝蝕嚴(yán)重、聲學(xué)阻尼性相對(duì)較差等。為了解決這些問題，研究人員開展了廣泛而深入的研究，一方面采用改善螺旋槳形態(tài)的方式優(yōu)化螺旋槳的性能，另一方面致力于尋求新的材料來替代鎳鋁銅合金材料。復(fù)合材料中的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于具有良好的力學(xué)性能，成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前，在推進(jìn)器中應(yīng)用較多的是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐高低溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，其比強(qiáng)度、比模量等綜合指標(biāo)在現(xiàn)在結(jié)構(gòu)材料中名列前茅。相比于金屬材料，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料還可以大幅度減輕設(shè)備的重量。因此，近年來，纖維復(fù)合材料在船舶上的應(yīng)用研究引起了多方重視，獲得了造船工程界的青睞。

對(duì)于復(fù)合材料推進(jìn)器定子，可有助于推進(jìn)器在行進(jìn)過程中大大降低葉片上的空泡數(shù)并能夠部分屏蔽推進(jìn)器里發(fā)生的輻射噪聲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料推進(jìn)器定子的制備方法，其采用槳葉分片成型與過渡連接共固化成型、真空導(dǎo)入成型和手糊成型工藝制備而成。

本發(fā)明的復(fù)合材料推進(jìn)器定子成型方法包括步驟：

定子槳轂外層部分成型：使用槳轂外層成型模具，在模具上鋪設(shè)一定厚度的纖維布，制備槳轂外層；槳轂外層制備完成后在其與槳葉連接的地方，按槳葉根部形狀開通槽；

定子槳葉分片制造：對(duì)定子槳葉模具進(jìn)行預(yù)處理、對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇并設(shè)計(jì)鋪層，使用預(yù)浸料夾雜纖維布方式從槳葉夾雜纖維布的根部、稍部?jī)啥朔謩e引出一定尺寸的多層過渡纖維，槳葉鋪層完成后合模、加熱加壓、固化后處理；

定子槳轂與槳葉過渡連接共固化成型：將制備的多片定子槳葉分別安裝至已固化成型的定子外層槳轂通槽中，并使用輔助定位工裝固定各槳葉和槳榖外層部分，保證槳葉、槳轂的位置固定；然后把槳葉根部引出的過渡纖維穿過槳榖外層部分的通槽并依次鋪層于已固化成型槳轂外層部分的內(nèi)壁上，按要求的外形和厚度在內(nèi)壁上繼續(xù)鋪覆連續(xù)纖維布、槳轂內(nèi)壁及槳葉根部引出的過渡纖維共固化成型，保證定子槳葉與槳轂內(nèi)纖維是連續(xù)的；

定子導(dǎo)管內(nèi)層部分成型：使用導(dǎo)管內(nèi)層成型模具，在模具上鋪設(shè)一定厚度的纖維布，制備出導(dǎo)管內(nèi)壁部分；導(dǎo)管內(nèi)壁部分制備好后,在其與所有槳葉連接的位置，按槳葉稍部形狀分別開通槽；

定子導(dǎo)管與槳葉過渡連接共固化成型：將（3）與（4）中所述的槳葉和槳轂部分、導(dǎo)管內(nèi)壁部分按照產(chǎn)品外形使用定位工裝固定后，將槳葉稍部引出的過渡纖維穿過導(dǎo)管內(nèi)壁通槽并依次鋪層于已固化的導(dǎo)管內(nèi)層部分的外壁上，按照導(dǎo)管的厚度和外形結(jié)構(gòu)鋪覆剩余的纖維布，導(dǎo)管外壁及槳葉稍部引出的纖維共固化成型，保證槳葉與導(dǎo)管內(nèi)纖維是連續(xù)的；

定子槳葉與槳轂，導(dǎo)管的連接部位分別使用纖維布在槳葉與槳轂、導(dǎo)管連接部位局部加厚、并做倒圓角處理。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明定子槳葉部分單獨(dú)制備而成，成型過程較為簡(jiǎn)單，槳葉尺寸精度高、成品率高；

2.定子槳葉根部、稍部均預(yù)留一定尺寸的過渡纖維，與槳轂內(nèi)層、導(dǎo)管外層部分共固化成型，保證了定子纖維的連續(xù)性。

附圖說明

圖1是定子槳轂外層部分成型模具示意圖；

圖2是定子成型底部支撐工裝示意圖；

圖3是定子槳葉夾持工裝示意圖；

圖4是定子導(dǎo)管內(nèi)層部分成型模具示意圖；

圖5是定子導(dǎo)管與槳葉過渡連接共固化成型工裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，復(fù)合材料推進(jìn)器定子制備方法包括步驟：

（1）定子槳轂外層部分成型：使用圖1所示槳轂外層部分成型模具，清理干凈模具并擦拭脫模蠟，然后在模具上鋪放一定厚度的纖維布制備槳轂外層；槳轂外層部分固化完全后在其與槳葉連接的地方，按槳葉根部形狀開通槽。

（2）定子槳葉分片制造：對(duì)定子槳葉模具進(jìn)行處理、對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇并設(shè)計(jì)鋪層；使用預(yù)浸料夾雜纖維布的方式，從槳葉夾雜纖維布的根部、稍部?jī)啥朔謩e引出一定尺寸的多層過渡纖維，槳葉鋪層完成后合模、加熱加壓、固化后處理。

（3）定子槳轂與槳葉過渡連接共固化成型：用圖2所示的底部支撐工裝和圖3所示定子槳葉夾持工裝固定槳葉，底部支撐工裝相應(yīng)位置有定位銷，用于預(yù)定位槳葉夾持工裝，然后槳葉夾持工裝與底部支撐工裝之間使用螺栓緊固，保證各槳葉和槳轂之間連接的匹配性及尺寸精確性；將槳葉根部引出的纖維布穿過槳榖外層部分的通槽并分別依次鋪層于槳轂外層部分的內(nèi)壁上，按照預(yù)先的鋪層設(shè)計(jì)、鋪覆連續(xù)纖維布至指定厚度，保證鋪層過程中無氣泡、褶皺，使用樹脂和短切纖維混合填充槳葉與槳轂槽之間的縫隙，共固化成型，保證定子槳葉與槳轂內(nèi)纖維是連續(xù)的。

（4）導(dǎo)管內(nèi)層部分成型：使用圖4所示導(dǎo)管內(nèi)層部分成型模具，清理干凈模具并均勻打上脫模蠟，然后在模具上依次鋪設(shè)一定厚度的纖維布、制備導(dǎo)管內(nèi)層；導(dǎo)管內(nèi)層部分固化完全后在其與槳葉連接的位置、按槳葉稍部形狀開通槽。

（5）導(dǎo)管與槳葉過渡連接共固化成型：將已固化的槳葉與槳轂部分、導(dǎo)管內(nèi)層部分，按照產(chǎn)品外形、使用如圖5所示的工裝定位（由圖2和圖3所示工裝組合而成），將槳葉稍部引出的纖維布穿過導(dǎo)管內(nèi)層部分的通槽并依次鋪層于第一次成型的導(dǎo)管部分外壁上并均勻涂刷樹脂，再依據(jù)導(dǎo)管厚度和外形結(jié)構(gòu)鋪覆剩余的纖維布，保證鋪層過程中無氣泡、褶皺，用樹脂和短切纖維混合填充槳葉稍部與導(dǎo)管之間的縫隙，共固化成型，保證定子槳葉與導(dǎo)管內(nèi)纖維是連續(xù)的。

（6）定子槳葉與槳轂，導(dǎo)管的連接部位分別使用碳纖布在槳葉與槳轂、導(dǎo)管連接位置局部加厚、并做倒圓角處理。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料推進(jìn)器定子的制備方法，該推進(jìn)器定子分為三部分：槳轂、槳葉和導(dǎo)管，槳葉根部與槳轂連接、槳葉稍部與導(dǎo)管相連，其整體由復(fù)合材料制備而成。定子所有槳葉使用預(yù)浸料夾雜纖維布的方式在定子槳葉模具內(nèi)鋪層，從夾雜的纖維布中分別在槳葉根部和稍部引出一定尺寸的過渡纖維，用于后續(xù)與槳轂、導(dǎo)管部分連接并共固化成型，保證槳葉與槳轂、導(dǎo)管內(nèi)纖維的連續(xù)性，成型后定子整體力學(xué)性能優(yōu)良。本發(fā)明制備的復(fù)合材料推進(jìn)器定子重量輕、強(qiáng)度好、可靠性高、結(jié)構(gòu)合理，成型方法簡(jiǎn)單易行。

技術(shù)研發(fā)人員：朱錫;黃坤;李永清;秦慧;王靜南
受保護(hù)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(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.11.11
技術(shù)公布日：2017.07.21