[發明專利]一種形狀記憶合金驅動的船用可調螺距槳控制裝置

有效

• 申請號: 201811572877.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109720528B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 袁斌;劉凱;李雨田;周雪峰;朱敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B63H3/00
• 分類號: B63H3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳;李本祥

本發明公開了一種形狀記憶合金驅動的船用可調螺距槳控制裝置；主要由槳葉、轉動機構和固定底盤組成，轉動機構一端與槳葉連接，另一端與固定底盤連接；轉動盤的限位槽為兩個，垂直轉動盤盤面，沿轉動盤盤面直徑兩端設置；彈簧固定槽為一個，垂直轉動盤盤面，位于轉動盤盤面的邊緣，設置在兩個限位槽中間；兩個限位槽內都設有限位螺釘；彈簧固定槽內設有多個彈簧固定螺釘；至少一個不銹鋼彈簧容納槽和至少一個SMA彈簧容納槽分別設置在兩個限位槽中一個與彈簧固定槽之間；銹鋼彈簧容納槽和SMA彈簧容納槽內分別設有不銹鋼彈簧和SMA彈簧。本發明可通過改變SMA彈簧尺寸參數，對裝置的服役性能進行控制，便于維護和零部件更換。

技術領域

本發明涉及船用螺旋槳調螺距裝置，特別涉及一種形狀記憶合金驅動的可調螺距螺旋槳調節裝置，屬于智能材料和智能裝備應用領域。

背景技術

螺旋槳可分為定距螺旋槳和可調螺距螺旋槳，是船舶推進裝置的重要部分，安裝于船的尾部。螺旋槳由槳轂和槳葉組成，槳轂是一個截頭錐形體，后端加有整流罩；從船舶尾端向首端看，看到的槳葉面為壓力面，槳葉另一面為吸力面，每個面由葉根區、葉梢區、導邊、隨邊幾個部分組成；槳葉葉面為螺旋面的一部分，螺旋槳共軸圓柱面與葉面的交線為螺旋線。螺旋線段環繞圓柱面一周，線段兩端的軸向距離稱為螺距。

可調螺距螺旋槳是一種在船艦推進器中使用的部件，能在不改變螺旋槳和主機轉向的情況下，僅使用改變螺距的方法得到各種推力值并快速實現換向；對于多工況工作下的船舶，通過改變主機轉速和螺距比并使之匹配，可在各種工況下提高動力系統效率并節約能源；此外，可調螺距螺旋槳還能改善船舶的操縱性能。由于上述優點，該部件在各種船舶中得到越來越廣泛的應用。

現有的可調螺距部件由槳葉、槳轂機構、軸系、配油器、液壓系統以及電子遙控系統組成，通過設置槳轂內的控制裝置，使槳葉相對槳轂轉動，從而達到調節螺距的目的。可調距螺旋槳的槳轂起到支撐、連接槳葉與軸系、傳遞功率的作用。槳轂內置伺服油缸，槳轂內操縱轉葉裝置一般是單曲柄和滑塊機構，主要零件有油缸、活塞、槳殼體、導架、槳葉盤根、滑塊、防轉條、螺栓等。其工作原理：來自配油器的高壓油進入伺服油缸的一側，推動活塞軸向運動，活塞與導架連接為一體，導架與活塞一起運動，導架與槳葉盤根之間有一曲柄和滑塊，此機構將導架的軸向運動變成循環運動，槳葉盤根與槳葉通過高強度螺栓連接成一體，槳葉與盤根同時旋轉，進而改變槳葉螺距，船向正車方向航行。當高壓油進入伺服油缸另一側時，船向倒車方向航行。

但當前調螺距槳轉葉操縱裝置存在以下問題：(1)為了調節螺距，需要通過轉動槳葉實現，精密的傳動機構不可或缺，導致現有可調螺距裝置機械結構復雜；(2)由于傳動的精密性與可靠性要求，需要使用高性能的金屬機械制造，而在傳動過程中的接觸磨損較為頻繁，需要定期進行維護，所以現有可調螺距裝置的制造維護成本昂貴，且對維護技術有較高要求，不適合一些低成本和多工況的船艦。

發明內容

為了解決現有技術中可調螺距控制裝置機械結構復雜與維護困難的問題，本發明提供了一種結構簡單，維護方便的基于智能材料的可調螺距控制裝置。

形狀記憶合金是一種可以在加熱和冷卻條件下發生可逆馬氏體相變的智能材料，相變在宏觀上表現為形狀的變化。加熱條件下，馬氏體發生逆轉變，臨界溫度包括A_s和A_f，溫度達到A_s時相變開始進行，至A_f時相變終止；冷卻條件下，發生馬氏體相變，臨界溫度包括M_s和M_f，溫度達到M_s時相變開始進行，至M_f時相變終止。目前，形狀記憶合金驅動器在航空航天、汽車、機器人行業得到了較為廣泛的應用。但在艦船的螺旋槳控制裝置中的應用尚未見有報道。