[发明专利]一种垂直轴叶片及其成型方法

说明书

本发明提供的垂直轴叶片及其成型方法，该叶片包括：金属骨架；泡沫部，包裹住所述金属骨架，并形成垂直轴叶片的轮廓；主梁层，设置在所述泡沫部的外侧，且与所述金属骨架相对应；外层蒙皮，设置在所述主梁和/或泡沫部的外侧。该方法包括：S1、获取金属骨架；S2、发泡形成泡沫部，所述泡沫部将所述金属骨架包裹在内，并形成垂直轴叶片的轮廓；S3、在泡沫部上形成主梁层；S4、在所述主梁和/或泡沫部的外侧形成外层蒙皮。本发明采用金属骨架为主承重，主梁层为次承重，提高叶片的耐腐蚀性，增加强度，能制造成较长的叶片，同时还能控制造价成本。

技术领域

本发明涉及潮流能发电领域，尤其涉及一种垂直轴叶片及其成型方法。

背景技术

在能源领域，潮流能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到重视。潮流能发电是把潮流能转变为机械转动能的装置，目前主要有两种形式，即垂直轴水轮机和水平轴水轮机发电机。垂直轴水轮机与水平轴水轮机相比，垂直轴水轮机有一些独特的优势,具有适应流向性强，工作时不受流向影响、维护简单、发电机舱不影响水轮机流场、噪声低不易空化、适合大规模阵列布置等。

叶片是潮流能发电机组的捕能装置，将潮流的动能转化为叶轮机构的旋转机械能，其研究成本占到了整个发电机组的20％左右。高速的潮流能能量密度大，意味着叶片的负载大，且载荷随湍流而持续变化。因此叶片不仅要有有效的形状，还要具备高强度。垂直轴水轮机的叶片位于水下，常规的金属材料叶片容易造成海水腐蚀，影响使用寿命，而一些复合材料叶片，如玻璃纤维等材料虽具有防腐性，但其属于脆性材料，易断裂、变形、损伤，不宜制造成较长的叶片，碳纤维虽具有强度高、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等优点，但其但剪断强度弱，造价高。

因此，如何解决现有叶片制造所用的材料所造成的叶片耐腐蚀性差、强度差、造价高等仍是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种垂直轴叶片，包括：

金属骨架；

泡沫部，包裹住所述金属骨架，并形成垂直轴叶片的轮廓；

主梁层，设置在所述泡沫部的外侧，且与所述金属骨架相对应；

外层蒙皮，设置在所述主梁和/或泡沫部的外侧。

可选地，所述金属骨架包括平行设置的两根金属管，所述两根金属管之间通过竖直管和/或斜向管固定连接。

可选地，所述金属管为三根以上。

可选地，所述主梁层的宽度小于所述金属骨架的宽度。

可选地，所述泡沫部上设有凹槽，所述凹槽用于容纳至少部分所述主梁层。

可选地，所述主梁层的横截面为正梯形、倒梯形或矩形。

可选地，所述主梁层为单向碳纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维中的至少一种。

可选地，所述主梁层由单向为主的少量织物组成。

可选地，所述外层蒙皮为玻璃纤维，碳纤维，玄武岩纤维中的至少一种。

本发明提供一种垂直轴叶片的成型方法，包括步骤：

S1、获取金属骨架；

S2、发泡形成泡沫部，所述泡沫部将所述金属骨架包裹在内，并形成垂直轴叶片的轮廓；

S3、在泡沫部上形成主梁层；

S4、在所述主梁和/或泡沫部的外侧形成外层蒙皮。

可选地，所述步骤S4包括：