一种气垫船空气导流管及整流支臂系统及其制造方法

摘要

本发明涉及一种气垫船空气导流管及整流支臂系统及其制造方法。本发明公开的气垫船空气导流管及整流支臂系统安装在气垫船上使用，该气垫船空气导流管及整流支臂系统包括空气导流管、整流支臂、螺旋桨、发动机和皮带，其中，发动机安装在气垫船后部，空气导流管安装在发动机后面，螺旋桨安装在空气导流管内，整流支臂加装在螺旋桨后面，螺旋桨通过所述皮带与发动机相连接。本发明的有益效果是空气导流管及整流支臂结构重量轻、强度高、节能、耐腐蚀、不易变形、抗冲击、增加推力、实使用寿命长。

说明书

技术领域

本发明涉及一种气垫船空气导流管及整流支臂系统及其制造方法， 尤其是碳纤维复合材料空气导流管及整流支臂系统及其制造方法。

背景技术

气垫船的空气导流管用于排出由螺旋桨旋转所吸入的空气以便形成 向后的推力，从而使气垫船向前行驶，当前的气垫船的空气导流管的材 料多为铝或玻璃钢，因此，当前的空气导流管存在结构强度低、质量重、 能耗高、易腐蚀和寿命短等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种气垫船空气导流管及整流支臂系统，提供 一种碳纤维复合材料的新结构空气导流管及安装在空气导流管上的整流 支臂，来改进和克服上述背景技术的不足。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种气垫船空气导流管及整流支臂系统，其安装在气垫船上使用， 该气垫船空气导流管及整流支臂系统包括空气导流管、整流支臂、螺旋 桨、发动机和皮带，其中，所述发动机安装在气垫船后部，所述空气导 流管安装在发动机后面，所述螺旋桨安装在空气导流管内，所述整流支 臂加装在螺旋桨后面，螺旋桨通过所述皮带与发动机相连接。

进一步地，所述空气导流管及整流支臂用碳纤维复合材料制成。

一种制造上述气垫船空气导流管或整流支臂的方法，包括以下步骤：

1)准备模具：把所述空气导流管或整流支臂模具放入烘房里，保持 油漆地面无尘、干燥、明亮、清洁和通风，所述空气导流管或整流支臂 模具表面光泽平整，无灰尘和油腻；

2)打蜡：对整个模具清理干净进行打蜡，均匀地涂2～4遍；

3)喷胶衣；

4)铺层，铺层表如下；

a，碳纤维短切毡225g；

b，3K碳纤维双向布200g；

c，玄武岩双向布300g；

d，碳纤维双向布300g；

e，碳纤维短切毡225g；

f，3K碳纤维双向布200g；

铺层方法包括以下步骤：

a，首先在面板模具上铺形状与面板形状一样，再延边向外延伸50mm 宽度的碳纤维短切毡225g，

b，铺第二、三层：在铺完的第一层碳纤维短切毡上，喷一层胶水， 铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的3K碳纤维双向 布，连续铺二层，层与层之间喷胶水粘结，

c，铺第四层：在铺完的第三层碳纤维单向布上，喷一层胶水，然后 铺形状与面板形状一样，同时在延边向外延伸50mm宽度的玄武岩单向 布，

d，铺第五层：在铺完的第四层玄武岩单向布上，喷上一层胶水，然 后铺上形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的碳纤维单 向布，

e，铺第六层：在铺完的第五层碳纤维单向布上，喷上一层胶水，然 后铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的碳纤维短切 毡，

f，铺第七层：在铺完的第六层碳纤维短切毡上，喷上一层胶水，然 后铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的3K碳纤维双 向布，

g，碳纤维短切毡或碳纤维双向布的搭接均应不小于50mm，相邻两 层接缝错开至少100mm，多层之间的错缝向同一方向进行，厚度变化区 域加厚部分应向分界处延伸25mm；

5)铺设真空袋材料：先铺上脱模布，然后再铺上导流网，空气导流 管分布在导流网上，装好空气导流管后铺上真空袋，然后将真空袋贴在 胶带上进行封口密封；

6)抽真空：打开真空泵对整个体系进行抽真空，尽量把体系中空气 抽空，真空压力在0.1MPa以上，抽真空时要将导流网和真空袋均匀的整 理好；

7)导入WE-05无溶剂的环氧树脂：抽真空达到技术要求后，把WE-05 无溶剂的环氧树脂和固化剂5015按100：30比例进行调配，然后把树 脂导流管路插入配好的树脂桶中，使WE-05无溶剂的环氧树脂分布到面 板铺层的每个角落；

8)脱模：空气导流管或整流支臂成型的温度为20～32度，成型的相 对湿度为40％～85％，并保持稳定；凝固后揭去真空袋、导流网、脱模布 和导流管路；

9)打磨和修整：空气导流管或整流支臂成型后脱模进行打磨和修整 成为合格产品。

本发明提供的空气导流管及整流支臂是用碳纤维复合材料制造出来 的。气垫船高载荷螺旋桨采用空气导流管后，虽然螺旋桨的叶桨旋转下 洗流引起的桨盘面流动收缩获得了改善，但其依然有很大部分的旋转动 能没有获得利用，对于这种螺旋桨采用在螺旋桨后面加装一个整流支臂 的方法，可以使得这部分旋转动能在最大程度上转换为附加推力。本发 明的有益效果是空气导流管及整流支臂结构重量轻、强度高、节能、耐 腐蚀、不易变形、抗冲击、增加推力、实使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的一实施例的气垫船整体结构侧视图。

图2为图1所示的实施例的正视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附 图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的 具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的气垫船空气导流管及整流支臂系统包括螺旋 桨1、发动机3、整流支臂4和空气导流管5，其中，发动机3安装在气 垫船后部，空气导流管5安装在发动机3后面，螺旋桨1安装在空气导 流管5内。螺旋桨1通过皮带2与发动机3相连接，通过皮带2将螺旋 桨的轴与发动机的轴连接，发动机3即可通过皮带2带动螺旋桨1转动， 整流支臂4加装在螺旋桨1后面，整流支臂4的轴与螺旋桨1的轴相连接， 系统运行时，发动机3带动螺旋桨1转动，产生的气流经由空气导流管5 排出。

图2为图1所示的实施例的正视图。

在本发明的实施例中，空气导流管5及整流支臂4由碳纤维复合材 料制成。

制造空气导流管或整流支臂的方法包括以下步骤：

1)准备模具：把所述空气导流管或整流支臂模具放入烘房里，保持 油漆地面无尘、干燥、明亮、清洁和通风，所述空气导流管或整流支臂 模具表面光泽平整，无灰尘和油腻；

2)打蜡：对整个模具清理干净进行打蜡，均匀地涂2～4遍；

3)喷胶衣；

4)铺层，铺层表如下；

a，碳纤维短切毡225g；

b，3K碳纤维双向布200g；

c，玄武岩双向布300g；

d，碳纤维双向布300g；

e，碳纤维短切毡225g；

f，3K碳纤维双向布200g；

铺层方法包括以下步骤：

a，首先在面板模具上铺形状与面板形状一样，再延边向外延伸50mm 宽度的碳纤维短切毡225g，

b，铺第二、三层：在铺完的第一层碳纤维短切毡上，喷一层胶水， 铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的8K碳纤维单向 布，连续铺二层，层与层之间喷胶水粘结，

c，铺第四层：在铺完的第三层碳纤维双向布上，喷一层胶水，然后 铺形状与面板形状一样，同时在延边向外延伸50mm宽度的玄武岩双向 布，

d，铺第五层：在铺完的第四层玄武岩双向布上，喷上一层胶水，然 后铺上形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的碳纤维双 向布，

e，铺第六层：在铺完的第五层碳纤维单向布上，喷上一层胶水，然 后铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的碳纤维短切 毡，

f，铺第七层：在铺完的第六层碳纤维短切毡上，喷上一层胶水，然 后铺形状和面板形状一样、同时延边向外延伸50mm宽度的3K碳纤维双 向布，

g，碳纤维短切毡或碳纤维双向布的搭接均应不小于50mm，相邻两 层接缝错开至少100mm，多层之间的错缝向同一方向进行，而不宜前后 来回错缝，厚度变化区域加厚部分应向分界处延伸25mm；

5)铺设真空袋材料：先铺上脱模布，然后再铺上导流网，空气导流 管分布在导流网上，装好空气导流管后铺上真空袋，然后将真空袋贴在 胶带上进行封口密封，不能漏气；

6)抽真空：打开真空泵对整个体系进行抽真空，尽量把体系中空气 抽空，真空压力在0.1MPa以上，抽真空时要将导流网和真空袋均匀的整 理好，不能发生堆积现象，以保证产品的均匀性；

7)导入WE-05无溶剂的环氧树脂：抽真空达到技术要求后，把WE-05 无溶剂的环氧树脂和固化剂5015按100：30比例进行调配，然后把树 脂导流管路插入配好的树脂桶中，使WE-05无溶剂的环氧树脂分布到面 板铺层的每个角落；

8)脱模：空气导流管及整流支臂成型的温度为20～32度，成型的相 对湿度为40％～85％，并保持稳定；凝固后揭去真空袋、导流网、脱模布 和导流管路；

9)打磨和修整：空气导流管或整流支臂成型后脱模进行打磨和修整 成为合格产品。

整流支臂的设计原则主要三点；

(1)整流支臂叶片在每个径向位置产生的扭矩应该与螺旋桨叶片在 该径向位置产生的扭矩相等。

(2)整流支臂叶片翼型后缘流动方向与轴线夹角尽可能小，以达到 较好的整流效果。

(3)整流支臂翼型应有较小的阻力系数和较高的升力系数，以保证 最终产生较大的推力回收。

另外，对于功率系数Cp＞0.4的重载螺旋桨，浆叶诱导的旋转气流 动能较大，从而带来较大的能量损失，导致推进效率降低，为此在螺旋 桨后采用整流叶片以尽量回收该旋转动能提高空气推力。

整流支臂一般可使推力系数增加10％左右，同时功率系数增加5％， 效率提高8％左右。

本发明的有益效果是气垫船空气导流管及整流支臂系统重量轻、结 构强度高、耐腐蚀、耐高温、耐严寒、操作灵活方便可靠、技术效果优。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可 以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明 专利的保护范围应以所附权利要求为准。