[发明专利]一种复合铺层式潮流能叶片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合铺层式潮流能叶片及其制备方法。上下外壳上下组装作为叶片的外壳，上下外壳之间形成空腔，空腔内沿叶片长度方向的两端固定装有内外侧挡隔板，内侧挡隔板位于距叶片叶根的1/6叶片长度处，外侧挡隔板位于叶片叶尖前，内外侧挡隔板之间固接C型梁，C型梁上下端贴合连接到空腔的上下外壳内表面，C型梁将空腔划分为三个子腔；将叶片的上下外壳沿长度方向划分为多个分段，每个分段用三种不同玻纤布按不同顺序方式叠合而成。本发明有利于叶尖、叶中及叶根各部位根据受力特性进行铺层结构设计，在满足叶片强度要求的同时避免用材浪费，保证成本最低化，且可应对海水腐蚀、泥沙侵蚀以及海洋生物附着等环境问题。

技术领域

本发明涉及潮流能发电技术领域，具体来说是指一种复合铺层式潮流能叶片及其制备方法。

背景技术

目前，人们对于包括石油、煤炭、天然气的传统化石能源的过度依赖导致了能源匮乏与环境污染等严重问题。与此同时，传统化石能源的过度消耗也使得开采难度不断提升，从而导致开发的经济效益大幅下降，改变能源消费结构的任务已迫在眉睫。潮流能作为一种新兴的绿色可再生能源逐渐进入了人们的视野，它的优势在于储量丰富、可预测性较强等，目前潮流能发电装置主要的结构类型包括水平轴潮流能水轮机和垂直轴潮流能水轮机。

虽然潮流能水轮机在结构上与风机相似，其叶片的设计与制备可借鉴风机叶片，但由于两者在工作介质、密封防腐性能要求以及流向规律性等诸多方面存在不同，所以在叶片铺层结构与制备方法上应有所区别。然而，目前大多数潮流能水轮机的叶片设计都是完全参照或在风机叶片设计的基础上稍作修改来完成的，未全面考虑潮流能叶片的工作环境与受力特点，且在工艺方面仍采用手糊工艺，使得工作人员长期与对人体有害的胶粘剂接触，严重威胁生命健康安全。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种复合铺层式潮流能叶片及其制备方法，有利于叶尖、叶中及叶根各部位根据受力特性进行铺层结构设计，在满足叶片强度要求的同时避免用材浪费，保证成本最低化，且可应对海水腐蚀、泥沙侵蚀以及海洋生物附着等环境问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种复合铺层式潮流能叶片：

叶片包括上外壳、下外壳、C型梁、内侧挡隔板、外侧挡隔板；上外壳和下外壳上下组装作为叶片的外壳，上外壳和下外壳之间形成空腔，空腔内沿叶片长度方向的两端固定装有内侧挡隔板和外侧挡隔板，内侧挡隔板位于距叶片叶根的1/6叶片长度处，外侧挡隔板位于叶片叶尖前，内侧挡隔板和外侧挡隔板之间固接C型梁，C型梁开口朝向上，C型梁上下端贴合连接到空腔的上外壳和下外壳内表面，C型梁将空腔划分为三个子腔。

所述内外侧档隔板周围和空腔的上外壳和下外壳内表面贴合。

所述内外侧档隔板与C型梁两端贴合，并将C型梁与叶片的叶尖、叶根部分隔。

所述的上外壳和下外壳在前缘处和后缘处粘接接合，分别形成前缘粘合接头和后缘粘合接头。

所述叶片采用Kuchemann型叶尖，前缘曲率大而光顺，后缘的叶尖处形成一个角。

所述叶片的上外壳和下外壳按照受力特性沿长度方向划分铺层分段，且沿叶片长度方向从叶根向叶尖厚度逐渐变薄。

所述叶片主要由环氧树脂和600gsm ECR玻璃增强纤维作为基材制成。

二、一种复合铺层式潮流能叶片的制备方法：

1)在叶片成型模具中以环氧树脂和600gsm ECR玻璃增强纤维作为基材进行分段铺层，具体是将叶片的上外壳和下外壳沿长度方向划分为多个分段，每个分段用三种不同玻纤布按不同顺序方式叠合而成；

2)采用真空灌注工艺完成上外壳和下外壳的成型；