【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于驱动水运工具的螺旋桨和一种根据权利要求9的前序部分的用于制造这种螺旋桨的方法。
技术介绍
1、根据现有技术，具有可观的尺寸和驱动功率的用于水运工具的螺旋桨是由例如螺旋桨青铜、黄铜、钢或不锈钢的金属材料制成的。在这些螺旋桨中，各个翼片和用于施加到船用推进轴上并用于扭矩传递的毂都是由金属构成的。根据尺寸的不同，螺旋桨在此是由一个铸件制成的，或者各个叶片以力配合、材料配合或形状配合的方式彼此连接。众所周知，用于较大的水运工具的螺旋桨主要由金属材料制成。
2、然而缺点在于，金属螺旋桨的旋转在水中产生显著的电、磁和声的特征(signatur)。这些特征在民用和军用航运中都是不期望的。在商业航运领域中，螺旋桨声响的发射特别是在生态方面会受到严格评估，这是由于它们对水中的生物有影响，并且认为例如鲸鱼或海豚的例如交流和辨向会受到这些噪音的严重干扰。在军事航运领域中，这些电、磁和声的发射负责船只的定位。这里的目标同样是保持尽可能少的特征，以便例如使潜艇难以被发现。
3、此外，已知由塑料构成的具有碳纤维增强翼片的较大的螺旋桨。然而，由于基质和所使用的长纤维的特性，这些螺旋桨非常容易分层并因此没有发现重要的应用。由不同的塑料构成的螺旋桨仅用于具有较低的驱动功率的较小的水运工具。这些螺旋桨通常完全由塑料制成，或者在塑料中铸入金属毂。
4、还已知，在根据现有技术的螺旋桨中，为了避免所使用的材料的气蚀，并非翼片的任意期望的几何形状可以被制造。由于气穴对金属材料的侵蚀，翼片的
5、在一个或多个螺旋桨翼片损坏的情况下，对于现有技术的螺旋桨而言必须在干船坞中的停泊时间期间更换整个螺旋桨。螺旋桨和螺旋桨翼片由于其高比重而很难利用相应的起重机进行装配。维修很耗时，相关的直接成本和间接成本都很高。另一个缺点是在这段时间期间不能使用水运工具。在水中的快速修理实际上是不可能的。
6、根据现有技术的螺旋桨通常容易受到藤壶、贝类和其他生物的侵扰，这会在短时间内持续且显著地降低驱动功率，并且因此增加燃料消耗。为了减缓这种增长，传统的螺旋桨配备有一种特殊的防污涂层。然而，这种涂层中所含的生物杀灭剂通常是有毒的，并因此出于生态原因是不期望的。由于干船坞的停泊时间、所使用的材料和相应的工作量，涂覆本身会导致成本。如通过无毒且可洗的漆或水下清洁的其他涂覆方法出于经济性的目的也没有被广泛使用。
7、最后，电腐蚀也可能对螺旋桨的使用寿命产生不良的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是显著减少来自各种类型的水运工具的电、磁和声的特征，和/或改善螺旋桨的推进功率并且因此还实现特征的进一步的减少，和/或者能够在水下实现螺旋桨替换或单个螺旋桨的更换，和/或减缓藤壶或贝类的侵扰以及减少由此导致的生物杀灭剂的使用，和/或避免电腐蚀。
2、该目的利用根据方案1所述的螺旋桨和根据方案9所述的方法来实现。
3、根据本专利技术的螺旋桨主要由浇铸的聚酰胺12塑料或由浇铸的聚酰胺12塑料与适当的长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料构成。
4、众所周知，长纤维可以被理解为平均纤维长度超过50mm的纤维。与此相对，短纤维具有0.1mm至最多50mm、尤其是1mm至15mm的平均长度。
5、螺旋桨包括具有优选地结构化的表面的一个或多个翼片。
6、翼片例如以下述方式被安装到金属毂处以用于在船用推进轴上的装配并用于力导入，或者所有翼片被浇铸成一体，其中毂然后一同被铸入。为此，所有翼片和毂优选地被同时浇铸入。
7、根据该目的的解决方案涉及对所谓的pa 12c(cast)或由适当的长纤维和/或短纤维和pa-12-c基质构成的纤维复合材料进行材料选择以作为用于螺旋桨翼片的材料。
8、这种聚酰胺的机械、物理和化学特性使得由于低吸湿性能够实现螺旋桨在水中的持久使用、由于所使用的材料的韧性而减少的气蚀能够实现螺旋桨的优化设计、由于相对较低的比重和用于减缓藤壶侵扰的表面的设计能够实现更容易地更换螺旋桨叶片。例如，螺旋桨翼片可以通过所描述的技术被紧固在金属毂上，该金属毂又被推移到船用推进轴上并被紧固在该处。
9、通过使用新的螺旋桨材料，各种类型的水运工具的电、磁和声的特征都可以被显著降低，并且通过由于所选择的材料的特殊结构而优化的几何形状的构造改善了螺旋桨的效率，从而因此也实现了特征的进一步减少。还能够在水下实现螺旋桨替换或对单个螺旋桨翼片的更换。可以减缓藤壶或贝类的侵扰并因此减少了生物杀灭剂的使用。这一方面是通过螺旋桨材料聚酰胺12c自身的特性实现的，另一方面这种材料的结构能够实现优化的螺旋桨几何形状的构造。
10、此外，由聚酰胺12c、尤其是构成的螺旋桨叶片/螺旋桨翼片相对于这种由金属材料构成的螺旋桨叶片/螺旋桨翼片具有明显增加的弹性，从而能够实现船舶的后流场在一次完整的螺旋桨转动(360°)中的负荷峰值的弹性移位(wegfedern)。
11、因此，本专利技术涉及将聚酰胺12c塑料或由浇铸的聚酰胺12塑料与适当的长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料用于制造单个螺旋桨叶片或完整的螺旋桨。
12、聚酰胺12c(也称为pa12g)是一种聚合物材料，其在加工之前由单体和添加剂构成的适当的混合物直接熔化并作为低粘度熔体被浇铸到模具中。在制造纤维增强构件时，长纤维或短纤维在用塑料填充之前被引入模具中并且然后被熔体包围。模具的填充与随后的聚合和固化一样是以不加压的方式进行的并且因此与被挤出、注射或深拉的工件相比具有特殊的特性。通过下述方式能够实现：通过使用pa 12c和避免环绕的金属构件(螺旋桨翼片)能够实现显著改善的电和磁的特征；通过螺旋桨叶片的结构设计在利用螺旋桨翼片针对气蚀的提高的抗性和浇铸基质的优异的内部缓冲的情况下能够显著改善声的特征；以及通过由于最小化的气蚀而优化的技术设计能够实现螺旋桨的显著较高的效率。
13、材料pa 12c在机械、物理和化学特性方面与其他塑料不同，并因此特别适合于用于水运工具的螺旋桨的设计和建造。当被安置在水中时，该材料具有仅1.4重量百分比的最小吸湿性并因此本就适合用于水中。pa 12c具有所有聚酰胺中最好的缺口冲击韧性(尤其即使是在低温下)并因此能够在气蚀和基质(复合材料变型方案)对于外部冲击的抗性方面实现特殊优势。部件的低比重以及因此的浮力中性是在水下更换螺旋桨翼片的先决条件。由pa 12c或由具有由pa 12c构成的基质的复合材料构成的工件的内部缓冲减少了构件的声的特征。与其他材料相比，该材料在技术上可合理使用的宽温度范围、耐化学性、蠕变强度和/或电性能也证明了pa 12c作为用于水运工具的螺旋桨材料的特殊适用性。
14、在由pa 12c以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于驱动水运工具的螺旋桨，具有螺旋桨翼片(2、6、9、15)和用于与船用推进轴连接的金属毂(1、7、8、14、31)，其特征在于，所述螺旋桨翼片由聚酰胺12C或由聚酰胺12C与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料制成，并且所述螺旋桨翼片或所述螺旋桨翼片的组件装配在所述毂处，或者在于所述螺旋桨整体由聚酰胺12C或由聚酰胺12C与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料以及用PA12C包覆浇铸的毂构成。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨，其中借助被置入所述螺旋桨中的金属栓杆(3)及其在所述毂的凸缘中的拉紧以及被装配到所述毂上的箍环(16)将各个所述螺旋桨翼片或由其形成的翼片对紧固。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨，其中在所述箍环中构造有用于所述金属栓杆(3)的开口并且借助螺母(5)将所述栓杆相对于所述箍环(4、16、32)拉紧。
4.根据权利要求3所述的螺旋桨，其中所述螺旋桨翼片包括用于所述栓杆(3)的孔并且在所述孔的长度上相应地构造有用于减小材料应力的一个或多个凹部。
5.根据权利要求3或4所述的螺旋桨，还具有安装在所述毂的端部处的
6.根据权利要求1所述的螺旋桨，还具有用于将力和扭矩从所述毂传递到所述螺旋桨翼片的结构化元件，其中尤其为杆(10)、型材(11)、金属结构件(12)或嵌件(13)的形式的所述结构化元件通过力配合、形状配合和/或材料配合被紧固在所述毂(8)处并且完全由聚酰胺12C包覆浇铸。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨，其中所述毂(7、8)具有针对用PA 12C包覆浇铸而通过蚀刻、喷砂、滚花和/或施用刨磨被预制的表面。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的螺旋桨，其中一个或多个螺旋桨翼片具有类似于鲨鱼皮的表面结构。
9.一种用于制造用于驱动水运工具的螺旋桨的方法，所述螺旋桨具有螺旋桨翼片(2、6、9、15)和用于与船用推进轴连接的金属毂(1、7、8、14、31)，其特征在于，所述螺旋桨翼片由聚酰胺12C或由聚酰胺12C与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料制成并且所述螺旋桨翼片或所述螺旋桨翼片的组件被装配在所述毂处，或者在于由聚酰胺12C或由聚酰胺12C与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料构成的所述螺旋桨是通过在浇铸过程中同时包围所述螺旋桨的所述金属毂并使所有螺旋桨翼片成形而制成的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中通过加热聚酰胺12C并在室温下压入所述栓杆和/或通过冷却所述栓杆并在室温下压入来将用于力和扭矩传递的金属的栓杆(3)置入所述螺旋桨翼片(2)中。
11.根据权利要求9所述的方法，在在浇铸过程中同时包围为此预制的所述毂(7、8)并使所有螺旋桨翼片成形时，其中用于将力从所述毂导入各个所述螺旋桨翼片的结构化元件被紧固在所述毂处并且在浇铸过程中由PA 12C完全包围。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述毂(7、8)针对包覆浇铸在朝向聚酰胺12C的所述表面处通过蚀刻、喷砂、滚花和/或施用刨磨被预制。
13.根据权利要求9至12中的至少一项所述的方法，其中以切削的方式对通过浇铸成形并固化的螺旋桨进行加工以产生其最终轮廓。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中在浇铸工艺的范围内通过所述铸模的定型和/或将颗粒状的材料结合到所述表面中来浇铸类似于鲨鱼皮的表面结构，以对一个或多个螺旋桨的所述表面(20)或所述表面的部分进行造型。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于驱动水运工具的螺旋桨，具有螺旋桨翼片(2、6、9、15)和用于与船用推进轴连接的金属毂(1、7、8、14、31)，其特征在于，所述螺旋桨翼片由聚酰胺12c或由聚酰胺12c与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料制成，并且所述螺旋桨翼片或所述螺旋桨翼片的组件装配在所述毂处，或者在于所述螺旋桨整体由聚酰胺12c或由聚酰胺12c与长纤维和/或短纤维嵌体构成的复合材料以及用pa12c包覆浇铸的毂构成。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨，其中借助被置入所述螺旋桨中的金属栓杆(3)及其在所述毂的凸缘中的拉紧以及被装配到所述毂上的箍环(16)将各个所述螺旋桨翼片或由其形成的翼片对紧固。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨，其中在所述箍环中构造有用于所述金属栓杆(3)的开口并且借助螺母(5)将所述栓杆相对于所述箍环(4、16、32)拉紧。
4.根据权利要求3所述的螺旋桨，其中所述螺旋桨翼片包括用于所述栓杆(3)的孔并且在所述孔的长度上相应地构造有用于减小材料应力的一个或多个凹部。
5.根据权利要求3或4所述的螺旋桨，还具有安装在所述毂的端部处的盖板，用于覆盖所述螺母/螺接连接部并且尤其用于在所述船用推进轴和/或所述毂的惯性运动中的流的优化。
6.根据权利要求1所述的螺旋桨，还具有用于将力和扭矩从所述毂传递到所述螺旋桨翼片的结构化元件，其中尤其为杆(10)、型材(11)、金属结构件(12)或嵌件(13)的形式的所述结构化元件通过力配合、形状配合和/或材料配合被紧固在所述毂(8)处并且完全由聚酰胺12c包覆浇铸。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨，其中所述毂(7、8)具有针对用pa 12c包覆浇铸而通过蚀刻、喷砂、滚花和/或施用刨磨被预制的表面。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：L·卡托，J·杜斯，S·罗施曼，T·霍普，R·舒尔兹，G·佩辛格，F·伊戈，
申请(专利权)人：阿尔伯特汉特曼埃尔特卡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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