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济柴柴油机配件-中国航母螺旋桨:直径之谜与制造工艺揭秘船用螺旋桨模型

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-08-27 阅读:185

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介绍

中国航母建造速度越来越快,航母建造领域的先进技术也日趋成熟。

如今制造业领域已经步入高端化、智能化发展之路,不过我国航母上的各类部件虽然可能不如先进的智能机械设备,但绝大部分都是由我国高水平的工匠团队精心打造的,包括航母上的螺旋桨。

螺旋桨是舰船上的推进系统,负责给舰船提供主要推力,它不仅直接关系到舰船的推进效率,还影响着舰船的水动力特性船用螺旋桨设计,可以说螺旋桨是航母上最重要、最基本的部件之一,这是毋庸置疑的。

因此螺旋桨的研制具有十分重要的意义。

这次我们要讲的是中国航空母舰制造所用的螺旋桨。

它的直径可以有多大?

为什么这么大?

但是这些大型螺旋桨是如何制造的呢?

能满足中国航母的航行需求吗?

在制造它的时候,工程师们肯定遇到了很多困难。## 1.世界上最大的10米航母螺旋桨。

中国第一艘国产航空母舰于2017年服役。

此时,我国的第三艘航母也正在抓紧生产,而第二艘航母也已经建造有一段时间了船用螺旋桨设计,就等着时机下水。

不过,与此同时,我国有一家叫镇江中船的造船厂正在为我国的航空母舰建造螺旋桨。

这家造船厂已经有150年的历史了,是我国比较有名的造船厂之一,也是我国能够独立生产航空母舰的公司之一。

其能够独立生产航母所用的螺旋桨并不奇怪,因为在此之前,其除了生产航母之外,还为多艘大型舰艇生产过相应的螺旋桨。

2017年,我国首艘国产航空母舰(山东号)下水之际,中国船舶集团镇江船舶成功安装这艘国产航空母舰最后三支螺旋桨,安装完毕后,山东号的推进系统终于完整。

这个螺旋桨并不是镇江中船传统的螺旋桨,因为航母的螺旋桨比一般船舶的螺旋桨复杂得多,航母螺旋桨要承受比一般船舶高得多的海水腐蚀,还要保证在高速旋转时尽可能不产生剧烈的撞击。

因此航母螺旋桨的优化设计问题,曾被多次调研,难怪山东舰的螺旋桨不是镇江中船重工研究院自主研制的。

镇江中船是名声显赫的中国船舶重工集团旗下的成员企业,经过中船重工旗下扬中造船厂的研发,山东舰的航母螺旋桨最终完美完成。

镇江中船终于完成了我国首艘国产航母螺旋桨的安装,国产002型航母的螺旋桨计划正在紧锣密鼓地进行中。而且,船舶工业集团一位副总工程师提出,采用一种新材料,让002型航母的螺旋桨更轻、更坚固。

船用螺旋桨设计

这种材料就是钛合金,是一种强度较高,塑性较好,耐腐蚀性能较好的材料。

那么让我们猜测一下:新螺旋桨将由什么材料制成?

船用螺旋桨设计

而且采用该材质的新螺旋桨有什么样的性能呢?

2017年,镇江中船工业公司为山东舰研制的螺旋桨主要指标优异:直径达到了8米,重量却很轻,只有50吨。

船用螺旋桨设计

另外它的设计转速为440转/分,也是为了适应国产航空母舰山东舰的巡航速度。

为了使山东舰尽可能少发生剧烈撞击,同时减轻螺旋桨的重量,使之变得更轻,镇江舰通过改变这些螺旋桨的位置来增加其扭矩,这导致其轴的位置与初始位置略有偏差。

当然,看起来实现起来并不难,只需要将螺旋桨的重心偏移即可。但要实现这一步还是非常困难的,因为重心需要精确到毫米级别。

这不仅考验工程师的精度,也考验工人的制造精度、材料的精度,否则螺旋桨在高速旋转时会产生巨大的惯性力。

船用螺旋桨设计

因此就像隐身性能是隐身战机的一大特点一样,在航空母舰上,螺旋桨虽然不属于隐身设备,但是螺旋桨的重心也是可以调整的,这样我国航空母舰使用的螺旋桨就可以达到一定的减暴效果。

因此可见,哪怕只是一件看似简单的机械设备,也有很多可以对其进行优化的机制。

船用螺旋桨设计

不过,即使面临困难,镇江中船也没有停下脚步的意思,因为它还有一个非常艰巨的任务:这个任务就是为国产002型航空母舰研制螺旋桨。

国产002型航母的螺旋桨和山东舰有一定的相似之处,它们的螺旋桨都比较大,因为航母本身舰体就比较大,而且航母的功率也比较大,所以复杂程度也更大。

船用螺旋桨设计

因此,两者都需要能够推动航母起飞的螺旋桨,同时也越来越需要更好的技术来减轻螺旋桨的重量。

截至2019年,镇江中船已将航母上的螺旋桨做成了直径10米,如今的螺旋桨不但比之前的螺旋桨大了两米,重量也减轻了5吨,减轻重量依然是调整排水量的一种方式,但这种螺旋桨不仅体积庞大,而且结构十分复杂,每分钟可以旋转600-800次,为航母提供高速航行保障。

船用螺旋桨设计

这种螺旋桨相比之前的螺旋桨,承重能力更强,不仅能起到缓冲暴力的作用,但它是如何做到的呢?

中国航空母舰的螺旋桨。

如今的螺旋桨所用的材料从未改变,是一种高科技复合材料,其主要成分就两种:一种是碳纤维,一种是玻璃纤维。镇江船舶所用的这两种材料韧性强,抗压能力强。同时这两种材料对于螺旋桨的优化设计来说也是很需要的,因为碳纤维和玻璃纤维本身就具有非常优秀的耐腐蚀性和耐磨性。

螺旋桨作为水下航行器使用的动力装置,需要在海水中持续高速旋转,因此其表面会受到来自外部的海水的腐蚀,如果其表面不能抵抗海水的腐蚀,那么经过长时间的使用,其表面肯定会受到损伤,甚至内部腐蚀,这对于螺旋桨来说是致命的。

船用螺旋桨设计

因为螺旋桨的磨损会影响到它的表面粗糙度,经过潜艇内的声纳反射之后,它的表面粗糙度会影响到声纳发出的声音的传播船舶自动化设备维修,导致螺旋桨被声纳反射之后暴露给我们,这显然是不可取的。

船用螺旋桨设计

如果螺旋桨表面能保持尽可能的光滑,声音的反射就会减少,这意味着噪音水平会降低。

但当时的螺旋桨还不能使用碳纤维和玻璃纤维,因此要想减轻螺旋桨旋转时产生的剧烈震动,唯一的办法就是改变螺旋桨的位置,比如让其重心偏离初始位置。

那么,如何使用碳纤维和玻璃纤维制造如此大的螺旋桨呢?

因为制造螺旋桨并不是一件简单的工作,大部分的时间都花在了打磨大毛坯上,由于大毛坯的尺寸有限,所以要将其打磨到规定的尺寸需要花费很大的精力。

打磨的时候,需要非常仔细,大块的毛坯需要打磨得圆润、平直、光滑,这就要求制作螺旋桨的工匠非常细致,非常耗时。

螺旋桨制造最大的难点之一就是如何在大块的毛坯上钻孔,幸好现在有非常先进的机器设备。

钻孔的时候不能出现任何差错,否则会影响螺旋桨的使用,这时候如果能利用先进的机械设备进行加工,化腐朽为神奇,大事就能化腐朽为神奇。

这就像炎帝打败蚩尤,为百姓解决了燃眉之急一样,螺旋桨钻孔的难题,也已经通过先进的机械设备解决了。

虽然制造机器设备的工匠们曾体会过被刀枪刺穿、血流满面的痛苦,但有些事是机器设备无法做到的。

镇江中船的工匠们在组装螺旋桨的时候,不妨多给这些机器设备的工匠们一些关注,因为这些机器设备的加工工程师以后也要用到这些螺旋桨。

船用螺旋桨设计

如果他们在处理的时候不小心,就会毁掉别人的好东西。

在如今的国产002型航母上,镇江中船制造的这台大型螺旋桨,正是为满足航母的跳跃性要求而设计的,因此它的转速比山东舰上使用的螺旋桨高出200转,从而为002型航母提供更大的推力。

这个高速螺旋桨是怎么解决暴力问题的呢?

制造螺旋桨有多难?

螺旋桨的制造并不是一件容易的事,它更像是一门艺术,与制造其他零件完全不同。

由于螺旋桨是由复杂的曲线构成,绘制难度较大,更不用说还要经过抛光等工序,其表面光洁度也要费不少功夫。

所以螺旋桨的生产当然不单单靠打磨这些环节,还要把螺旋桨做成合格的形状,制造材料当然也是关键船舶配件,如果制造材料不够坚韧,那么即使螺旋桨再厚,也有可能造成螺旋桨断裂。

而且不同的材料需要不同的制造工艺,因此如今制造螺旋桨的难度比以前要容易得多。

镇江中船如今使用的螺旋桨,采用的是先进的碳纤维和玻璃纤维材料,因此制造工艺相对更具创新性。

船用螺旋桨设计

在制作材料时,镇江中船所采用的碳纤维材料必须经过特殊的配比和加工处理后才能制成毛坯。

而且这些材料的质量会直接影响螺旋

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