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技术资讯 大型船用螺旋桨信息专集技术中心办信息室 2008年6月目 录世界最大螺旋桨加工设备问世1惠港公司制造大桨开大船1湖北完成国家“863计划”数控重型螺旋桨七轴五联动车铣 复合加工机床研制项目2大连船用推进器厂简介2武汉重工铸锻有限责任公司简介3常州中海船舶螺旋桨公司造出我国民企最大船用螺旋桨3现代船用螺旋桨研究方向简述4国外船用螺旋桨的发展趋向9日本神户制钢所（株）船用螺旋桨制造简介14常规螺旋桨设计要点分析 18船用螺旋桨理论及其应用研究进展 21基于Matlab的船用螺旋桨计算机实时仿真及GUI设计26大型船用螺旋桨静平衡检测装置设计研究 28螺旋桨伸张轮廓参数化绘制程序的设计 31大型、多功能数字化复合加工技术与装备 35螺旋桨数控加工技术研究 36七轴五联动螺旋桨加工机床控制系统关键技术 40技术资讯 【编者按】中国船舶配套业发展总体目标：大力推进船舶配套业战略性结构调整和重组，走新型化工业道路；以市场为导向，培育壮大一批具有竞争优势的船用设备制造企业，实现规模化，专业化生产；形成以骨干企业为依托、优势产品为重点、各类配套企业和产品协调发展的船舶配套体系。到2010年，中国船舶配套整体竞争力达到国际先进水平，本土化船用设备装船率达到70%。到2015年，中国将成为主要船用设备生产国，本土化船用设备装船率提高到80%。除少数技术难度大的产品外，大部分船用设备能够立足国内生产。全面启动超大型船用螺旋桨生产，突破技术瓶颈，将使我国在船舶配套产业国产化上辟出一条新路。本期，我们重点关注大型船用螺旋桨的相关情况，并将其信息进行汇总、编排，提供给贵单位，以期对大家有所帮助。世界最大螺旋桨加工设备问世可加工直径为11米的船用螺旋桨设备在大韩精密机械公司研发成功。该产品的型号为HPMC-110，是目前世界上可加工螺旋桨直径最大的设备，此前德国和日本生产的设备可以加工的最大螺旋桨直径为10.4米。 据悉，大韩精密机械公司投资360万美元、经过3年开发的HPMC-110，其加工负荷量最大为130吨。由于过去韩国所需的大型螺旋桨等核心部件主要是委托德国和日本的企业加工生产，HPMC-110用于生产后，韩国企业每年可节省外汇1500万2000万美元。（摘自中国船舶设备网）惠港公司制造大桨开大船南通惠港造船有限公司投入2亿元，全面启动超大型船用螺旋桨生产技改项目。该项目的实施，将使我国船舶配套产业国产化跨进一大步。惠港公司主要建造8万吨级以下的各类船舶，并制造各种类型定距螺旋桨、可调距螺旋桨等多种船舶配套产品。由于生产规模小，技术含量低 ，生产的船用配套产品只能为中小型船只配套，市场面窄，利润率低。“目前我国造船业快速增长，但船舶配套产业严重滞后，许多关键的船舶配套设备依赖进口，绝大多数中国船装的是外国的内脏。公司要做强做大，唯有突破技术瓶颈，在船舶配套产业国产化上辟出一条新路。”公司董事长张惠忠说。去年9月，惠港公司开始着手实施超大型船用螺旋桨技改项目。公司与俄罗斯克雷洛夫中央(船舶)科学研究院建立科技合作关系，攻克项目实施过程中的技术难题。经过半年多的科技攻关，特大型螺旋桨叶面数控机床加工等技术项目取得突破性进展，已列入江苏省科学技术攻关项目。项目建成后，惠港公司将成为我国目前最大的超大型船用螺旋桨生产基地，能够生产的单桨最大直径达12米，最大浇注重量达200吨。该项目工程计划于今年年底前完成，生产的超大型螺旋桨将主要用于散货集装箱油轮、化学品船、中型客货轮船等。（摘自启东新闻网）湖北完成国家“863计划”数控重型螺旋桨七轴五联动车铣复合加工机床研制项目由湖北武重集团承担、华中科大国家数控系统工程技术研究中心和镇江船舶螺旋桨厂参与研制的代表我国船舶加工设备高、精、尖水平的CKX5680数控重型螺旋桨七轴五联动车铣复合加工机床研制项目获得成功。a(-jJi 在由科技部主持的技术鉴定及产品验收会上，专家组认为，这台可供七轴五联动复合加工的设备，主机、控制和空间曲面加工等方面均取得了自主创新成果，不仅填补了我国复合加工机床研制的空白，而且多项技术为国内首创；以产学研相结合模式历时3年研制成功的这台“巨无霸”设备，其加工工件最大回转直径为8000mm，最大车（铣）削高度为2000mm,最大重量为100T，不仅具有精密车（铣）削加工螺旋桨叶面的功能，而且还能利用车铣复合的特点，实现螺旋桨一次装夹多表面的加工，使零部件的型面加工精度、各加工表面的位置精度得到了保证，大大提高了螺旋桨整体加工质量。（摘自科技部网站）大连船用推进器厂简介大连船用推进器厂是中国船舶重工集团公司的成员单位，是中国最大的船用螺旋桨专业化生产厂。该厂具有近四十年的船用螺旋桨生产经验，工艺先进，技术力量雄厚，检测手段完备。现与中国船舶科学研究中心合作，可设计、研制、生产各种船用定距桨、调距桨部件和铜合金铸件。一流的产品质量和一流的服务使工厂在国内外市场享有很高的声誉，产品出口十几个国家和地区。工厂先后取得CCS、LR、DNV、ABS、NK、KR、BV、GL、RINA等九个船级社的认可证书，并通过了ISO9002质量体系认证。为适应市场竞争和全球经济一体化的需求，工厂进行了全面技术改造。新建铸铜车间、数控加工车间和抛光车间，从国外引进了具有世界先进水平的螺旋桨加工用五轴联动数控铣床，可加工直径9m的大型船用螺旋桨。目前，工厂一次性总熔化能力达110t，吊车最大起重能力为100t，可生产制造直径11m以下，成品重量100t左右的超大型船用螺旋桨，年产量可达2000t。工厂为伊朗制造的VLCC螺旋桨直径10m，成品重量72t，填补了我国超大型船用螺旋桨的生产空白，打破了国际上极少数国家的技术垄断。（摘自大连船用推进器厂网） 武汉重工铸锻有限责任公司简介武汉重工铸锻有限责任公司隶属于中国船舶重工集团公司，是中国造船工业和中南地区的最大铸锻中心，是集炼钢、锻造、有色铸造、机械加工、热处理及成套设备制造于一体的国家大型企业。该公司生产了我国第一支万吨轮螺旋桨，填补了国内空白。船用大马力低速柴油机曲轴生产基地在青岛海西湾建成并投产。公司建立有完善的质量保证体系，通过ISO9001质量体系认证，船舶产品通过国内、外九家船级社认可并取得大口径厚壁无缝钢管、液压启闭机、超高压容器等产品制造许可证。公司拥有水压机大型锻件、大口径厚壁无缝钢管、船用柴油机曲轴总成、有色铸件及成套设备等五条专业化生产线。为中外造船、航天航空、水利电力、石油化工、矿山冶金、机械制造等行业用户提供了各类大中型船用轴系、舵系、螺旋桨、船用大型柴油机曲轴、中速柴油机曲轴及低速柴油机零部件、电站用大口径厚壁无缝钢管等优质铸锻件产品及成套设备产品。公司现已成为我国造船工业铸锻件专业配套基地。（摘自武汉重工铸锻有限责任公司网）常州中海船舶螺旋桨公司造出我国民企最大船用螺旋桨常州市中海船舶螺旋桨有限公司创立于2000年，是专门生产制造船用铜合金螺旋桨的专业化公司。公司具有丰富的船用螺旋桨生产经验,工艺先进、技术力量雄厚、检测手段完备，公司与船舶科学研究中心合作，可设计、研制生产各种船用螺旋桨。为上海船厂船舶有限公司制造的7船套的船用螺旋桨直径为5.9米，成品重量15.88吨，创下了我国民营企业制造的最大船用螺旋桨的记录。 目前，公司一次性总熔化能力达38吨，可生产制造直径7米以下，成品重量25吨左右的大型船用螺旋桨，年产量可达1500吨。公司占地面积二十亩地，生产车间面积6000余平方米，配备25吨、32吨双梁吊车，拥有2台中频无芯感应电炉，10吨、20吨燃油反射炉、大型车床、插床、钻床、数显螺距规、拉力测试机等精密完整的生产设备和检测设备。据业内人士介绍，在我国制造船用螺旋桨的民营企业中，常州市中海船舶螺旋桨有限公司熔炼、浇铸和加工如此之大的船用螺旋桨，堪称首家。 （摘自中国船舶商情网）现代船用螺旋桨研究方向简述摘要 按照三个发展时期, 对船用螺旋桨的理论发展进行了简要回顾, 总结介绍了现代船用螺旋桨的四个典型的设计步骤, 最后, 提供了设计软件和吊舱式推进装置的一些新信息。关键词现代船用螺旋桨; 螺旋桨理论; 吊舱式推进装置（摘自船舶设计通讯）国外船用螺旋桨的发展趋向第 43 页 共 42 页制钢所采用立式研配。螺旋桨和艉轴在同一个车间组装， 装配后总高度达13m。国内各船厂也大多采用立研。当受厂房高度限制时也用卧研。七、螺旋桨的平衡1.静平衡试验螺旋桨在造好之后必须进行静平衡试验， 并按“船规” 要求进行验收。大型螺旋桨尤应如此， 但因其转速较低， 所以只要求达到静平衡即可。日本中岛公司有10台静平衡机。国内武汉重型铸锻厂有8台，都是卧式静平衡机。荷兰Lips公司则采用立式静平衡机， 并装有数字显示装置，显然有很大的进步。国内还没有适用于大型螺旋桨的立式静平衡装置。常见的静平衡试验方法有三种： 日本中岛公司采用的摆动式， 靠重锤摆动后的高度差来计算不平衡重量； 国内过去采用的在叶梢上挂重测算法(CB26567) 以及现在采用的方法， 即去掉支持后挂重能使叶片向下转动即可(CB26579)。2.动平衡试验高速螺旋桨因转速颇高， 所以需要做动平衡试验。日本中岛公司有2台动平衡试验机， 而国内还没有这种试验机投入生产。八、螺旋桨的修理螺旋桨在铸造时偶而会产生铸造缺陷，在使用过程中也难免会发生碰撞， 使桨叶弯曲甚至断裂。在验船师和船规的许可范围内，可对螺旋桨进行修复。修理方法取决于螺旋桨的材质、损坏程序以及时间等。Stone公司用液压校正机能很容易地完成各种主要校正工作， 并用惰性气体保护焊进行焊补， 中岛公司也采用在高温下修复的方法，神户制钢所则用AF合金堆焊进行修复； 我国用水压机校正、氩弧焊焊补等方法修复了大批螺旋浆，效果较好，有的厂家用液体金属冲铸法修复中小桨的大块残缺。九、产品检验1.化学成分分析国外已采用荧光分析法进行化学成分的分析。该方法分析速度快、精度高。大连船用推进器厂也引进了这套设备。2.机械性能试验机械性能试验主要在拉力试验机上进行。ISO标准和英国劳氏船规都规定采用龙骨试棒。国内则仍采用基尔试棒， 检测项目也有所不同，给工作带来了一些不便。3.几何尺寸的检测国外在检测大型螺旋桨时主要用螺距规。如荷兰Lips公司在1974年就有用于重量达120t、直径达14m的螺旋桨测量装置。对于小型螺旋桨则用激光检测， 并能打印数据。设计出在检测几何尺寸的同时既显示数值又能打印数据的仪器， 是当前需要解决的一个难题。4.内部质量的检测日本神户制钢所用2 4 MHz的超声波来探测螺旋桨内部的缺陷。该公司认为只要能正确地测出距表层20mm 以内的区域有无缺陷即可。荷兰Lips公司只对有怀疑的产品进行超声波检验。国内两家较大的螺旋桨专业厂在80年代初就已开始进行这方面的探索， 并着手准备有关的判别标准。5.外表质量的检测英国劳氏船规要求对大型螺旋桨的叶根区做着色探伤检测。因为叶根区的表而缺陷会影响叶片的受力， 有可能发展为断裂源。瑞典的Kamewa公司制订了专门的着色探伤判断标准。我国也有这方面的标准，例如CB329085 ，并且无论在探伤技术方面还是在着色探伤剂的制造方面，都已具有相当的水平。十、结束语从国外螺旋桨的发展趋向来看， 以下几方面值得我们注意：(1)电子计算机在船用螺旋桨设计、生产和管理过程中的广泛应用；(2)设计单位及制造厂家共同努力发展调距桨；(3)熔炼设备以工频感应电炉为宜；(4)加工方面宜选用数控铣床加工叶面，用内孔专用机床加工轴孔和端面；(5)检测方面用荧光分析仪分析化学成分，用激光检测几何尺寸并显示和打印数据，用着色探伤及超声波探伤检测表面及内部质量。（摘自大型铸锻件）（摘自大型铸锻件）常规螺旋桨设计要点分析（摘自江苏船舶） 参考文献（略） （摘自大连理工大学学报） 以看到，Matlab功能强大，将其主模块，Simulin和各工具箱有机地结合其来，加以充分利用往往可以收到令人意想不到的效果。 参考文献（略）（摘自计算机应用与软件）（摘自机械设计与制造） （摘自机电设备）大型、多功能数字化复合加工技术与装备在能源、运载、冶金、国防等领域中存在着许多难加工的关键零件，这些零件具有大型、薄壁、复杂曲面以及材质特殊等特性，很难用常规方法进行加工。这些零件的最先进的加工方法是通过大型、多功能复合数字化装备进行加工。而我国在这些装备及相关技术与先进发达国家相比处于落后状态，国产设备很难满足能源、运载、冶金、国防等行业的快速发展需求，而进口装备价格昂贵，运行成本高昂，严重影响上述行业的发展。同时由于一些关键零件涉及的敏感领域，国外对中国实行出口限制，国内根本无法获得这些设备。因此必须着力发展相关技术与装备。大型螺旋桨的复合加工技术及装备和激光复合数字化加工技术及设备是大型、多功能数字化复合加工技术与装备的典型代表，其主要研究成果可以拓展应用于其它用于大型、多功能数字化复合加工技术与装备。主要研究成果如下：（1）加工工艺及优化技术 对于大型、型面复杂的零件（如螺旋桨），采用大型车铣复合的方式进行加工，将叶片分为非重叠区域和重叠区域，并分别采用标准铣头和特殊铣头在同一台机床上进行车铣复合加工，在一次安装过程中完成叶片和圆柱体的加工。同时依据螺旋桨的几何特性，优化加工工序。对于薄壁、型面复杂、材质特殊（钛合金、硅钢等）的零件，采用激光复合数字化加工方法进行加工。研究了薄板激光拼焊过程中的待焊板边预加工、切割与焊接加工轨迹重合度控制、拼缝间隙及错边量控制以及拼缝与激光焦点运动轨迹一致性等问题，提出了采用激光无氧精密切割作为板边预加工方法，采用基于同一外光路且可自动更换喷嘴的单一激光加工头，在同一设备的同一工位上完成原位拼对与焊接，避免了一般光路切换或双光路引起的切焊行走轨迹误差等新工艺。研究了高功率激光焊接过程中诸如激光光致等离子正负面效应的控制以及工件与小孔熔池状态