奎奈蒂克公司最近在英国法尔茅斯湾完成了一种新型复合推进器的海上试验。它的直径为2.9米，是世界上最大的螺旋桨。然而，尽管其巨大的比例，它的重量明显低于同等的传统船舶的螺旋桨由镍铝青铜(NAB)。原因——新型轻质复合材料。欧洲杯足球竞彩
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图1所示。RV Triton三壳战舰上直径2.9米的复合螺旋桨。 |
复合材料螺旋桨建设螺旋桨有五个复合叶片螺栓和结合到一个NAB毂。在复合材欧洲杯足球竞彩料中使用的材料在市场上是可以买到的，它是纤维、树脂和层压层的正确组合，为海洋应用提供所需的机械和环境性能。广泛的开发试验包括在海洋环境中的耐久性测试、吸水和污垢测试。同时还研究了空化、冲击和环境疲劳的影响。 复合推进器被测试的船舶该螺旋桨是为QinetiQ的三体战舰原型RV Triton设计的，旨在探索复合材料在海洋推进中的应用。欧洲杯足球竞彩Triton是世界上最大的发动机动力三船体船。 复合材料螺旋桨性能优化
QinetiQ海洋结构概念技术总监Catherine Kane描述了所使用材料的优化过程。欧洲杯足球竞彩“这种应用所需的基本力学性能包括刚度、强度和疲劳性能。结构被优化为沿桨叶长度最硬(即在螺旋桨的径向方向)，足够强大，在设计负载上有一个重要的安全因素。以材料为基欧洲杯足球竞彩础，该复合材料的硬度约为NAB的一半，但具有相似的强度(见图2)。第一次检查时，人们可能会担心刚度，但这些材料的特定刚度使它们非常吸引人。通过改进螺旋桨本身的设计，结构刚度得以恢复。此外，疲劳性能在很大程度上取决于根部金属镶块的性能。在测试中，失效是由于NAB中的缺陷引起的，而复合材料仍然完好无损。”
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图2。比较镍铝青铜和新型复合材料的应力-应变图。 |
改进的复合螺旋桨空化性能减少长期存在的空化破坏点问题是设计的首要任务。空化破坏点是由压力梯度引起的，水在螺旋桨表面形成蒸汽气泡，然后塌陷并造成重复的局部应力。理论模型表明，复合材料螺旋桨的空化起始速度比原NAB螺旋桨提高了30%。项目经理Colin Podmore解释说，这是改进形状的结果，而不是使用新材料——尽管这种组合带来了许多好处。欧洲杯足球竞彩“使用更轻的复合材料意味着叶片可以更厚，而不会显著增加螺旋桨的重量。欧洲杯足球竞彩”更厚的叶片有可能改善空化性能，从而减少振动和水下特征。” 提高复合推进器的预期寿命该复合推进器预计使用年限为25年。相反，NAB螺旋桨可能会遭受空泡侵蚀和腐蚀，需要定期更换。还需要进行额外的试验，以解决耐久性问题，并充分验证其长期性能。 复合驱动的扩展应用l这种复合推进器引起了许多国防部和国防公司的兴趣。凯恩说，希望我们也能增加对商业领域的兴趣。 总结Qinetiq目前正在寻找利用复合材料的方法，预计它将在其他海洋应用中找到自然的归宿，如舰船和潜艇上的二级结构。欧洲杯足球竞彩它还可以节省成本。“加工技术允许复杂形状的生产，因此，如果需要足够的数量，通过减少后期加工和金属部件通常需要的连接，单位生产成本可能会降低，”Kane说。 |