[发明专利]一种可变曲率的柔性叶片及潮流能水轮机

说明书

本发明公开了一种可变曲率的柔性叶片及潮流能水轮机，柔性叶片包括固定梁和固定于固定梁上的柔性叶片本体，柔性叶片本体中设有至少一根形变控制线，形变控制线包括套管和拉线，套管嵌设于固定梁中，拉线穿设于套管中且一端固定于柔性叶片本体上；潮流能水轮机包括转轮体和设于转轮体上的可变曲率的柔性叶片，转轮体中设有拉线牵引组件，拉线牵引组件分别与形变控制线的拉线相连。本发明通过改变形变控制线的拉线张力大小即可改变柔性叶片叶根和叶端的曲率，从而改变叶片的流体动力学特性，从而在启动阶段提高水轮机的启动性能、在水轮机启动达到额定转速后保持水轮机较高的能量转换效率；同时在水流速度改变时，可保证使水轮机工作在最优工况。

技术领域

本发明涉及潮流能水轮机，具体涉及一种可变曲率的柔性叶片及潮流能水轮机。

背景技术

全球化石燃料储备的枯竭与日益严重的环境问题，使得人们不得不重点发展适宜生态环境的可再生替代能源。潮流能分布广泛，具有重大的开发利用价值。但是目前的潮流能水轮机普遍存在自启动困难或者效率不高的问题。公开号为CN105697224B、CN105736213B、CN105736227B、CN105736230B和CN105736231B的中国专利文献公开的螺旋形叶片水平轴潮流能水轮机系列，具有易于维护、可靠性高和对水生物保护好等优点，但是由于结构过于简单，难以提高水轮机的单机容量，且随着容量提高，启动更加困难。同时，由于潮流流速不稳定，传统的水轮机很难保证在各个工况都有较高的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种可变曲率的柔性叶片及潮流能水轮机，本发明通过改变形变控制线的拉线张力大小即可改变柔性叶片本体的曲率，从而改变叶片的流体动力学特性，从而在启动阶段提高水轮机的启动性能、在水轮机启动达到额定转速后保持水轮机较高的能量转换效率；同时在水流速度改变时，可保证使水轮机工作在最优工况。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种可变曲率的柔性叶片，包括固定梁和固定于固定梁上的柔性叶片本体，所述柔性叶片本体中设有至少一个形变控制线单元；所述形变控制线单元为形变控制线，所述形变控制线包括套管和拉线，所述套管嵌设于固定梁中，所述拉线穿设于套管中且一端固定于柔性叶片本体上；或者所述形变控制线单元为牵引缸，所述牵引缸的缸体固定在固定梁上，且活塞杆的端部与柔性叶片本体相连，所述牵引缸为液压牵引缸或者气压牵引缸，所述牵引缸的驱动管路嵌设于固定梁中。

优选地，所述柔性叶片本体中嵌设有用于调节柔性叶片本体厚度的调节气囊。

优选地，所述调节气囊包含相互独立的多个调节室，所述调节室均为柱状结构，且所述多个调节室分别沿着柔性叶片本体的长度方向平行布置，每一个调节室包括多个独立的海绵状结构的小室。

优选地，所述柔性叶片本体包括上弹性金属面板、下弹性橡胶面板和橡胶端盖，所述上弹性金属面板的头侧固定于固定梁上且上弹性金属面板接触水的一侧粘贴有碳纤维编织布，所述调节气囊固定于下弹性橡胶面板，且所述调节气囊位于上弹性金属面板、下弹性橡胶面板之间，所述下弹性橡胶面板的外壁面作为柔性叶片的迎水面，所述上弹性金属面板和下弹性橡胶面板两者的头部与固定梁固定连接、尾部相连形成柔性叶片的翼尖。

优选地，所述柔性叶片本体的根部分别用于和水轮机转轮体连接并保持柔性叶片本体内部密封的上橡胶连接面板以及下橡胶连接面板，所述上橡胶连接面板、下橡胶连接面板的头部分别与固定梁密封连接、尾部相连形成柔性叶片根部的翼尖，所述上橡胶连接面板朝向翼尖的一侧和上弹性金属面板密封连接、所述下橡胶连接面板朝向翼尖的一侧和下弹性橡胶面板密封连接。