大梁与金属叶尖的焊接部位、金属大梁与金属叶根的焊 接部位的外侧包裹固化经过第一混合树脂涂抹或浸润的第一纤维布，第一混合树脂由热固 性树脂与弹性体树脂配比而成，包裹第一纤维布可以增大在金属大梁外侧涂抹粘接剂的使 用面积并提尚粘接剂的粘接力； 包裹有第一纤维布之后，在金属大梁的外侧面粘接外蒙皮，金属大梁的内侧面粘接内 蒙皮，金属大梁的前侧面与外蒙皮、内蒙皮之间填置泡沫填芯，金属大梁的后侧面与外蒙 皮、内蒙皮之间填置泡沫填芯，泡沫填芯与金属大梁、外蒙皮、内蒙皮之间粘接，外蒙皮与内 蒙皮的前端和后端的连接部位也粘接，位于金属大梁下端的泡沫填芯上插设第二割网刀， 第二割网刀的刀刃外露于外蒙皮和内蒙皮，第一割网刀和第二割网刀均设置在叶片的旋转 方向一侧，用于割断海底缠绕的渔网；所述叶片的旋转方向一侧粘接有提高叶片刚性和韧 性的前缘金属包片，前缘金属包片嵌设在位于外蒙皮和内蒙皮前端的空缺部位，前缘金属 包片可以减少潮水中砂砾撞击摩擦对叶片的损坏；叶片表面喷涂有防止海洋生物附着的防 污涂料； 所述金属大梁采用不锈钢、碳素钢、钛合金或其它有较好强度刚度的金属板材焊接而 成，所述金属叶尖采用不锈钢、镍合金、钛合金或其它有较好强度刚度并且抗气蚀、耐腐蚀 的材料，所述金属叶根采用不锈钢、碳素钢、钛合金或其它有较好强度刚度的金属材料，所 述第一割网刀和第二割网刀采用不锈钢、钛合金或其它高刚度的金属材料，所述前缘金属 包片采用不锈钢、镍合金、钛合金或其它耐腐蚀、高韧性金属材料； 所述第一纤维布采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶或其它增强纤维的一种或一种以上的组 合，所述外蒙皮和内蒙皮由经过热固性树脂与弹性体树脂配比的第二混合树脂合模加压成 型，所述热固性树脂采用酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、硅醚树脂或其它树脂的一种或者一 种以上的组合，所述弹性体树脂采用丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、有机硅弹性体、聚丙烯酸酯 弹性体或其它改性环氧树脂的一种或者一种以上的组合，所述泡沫填芯采用PVC泡沫、PET 泡沫、Nomex蜂窝或其它泡沫、蜂窝材料的一种或者一种以上的组合。
2. 如权利要求1所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片，其特征在于：所述金属大 梁采用横截面为》型或￡El·型的金属大梁，型和型的金属大梁向两侧 feszwAw』 B&mr-tr-nTTirrrjM 伸出肋边，可以增加叶片旋转时的扭曲刚度和弯曲刚度，进而改善叶片运行时扭转、弯曲、 挥舞的问题，fll·型金属大梁的外侧面和内侧面之间固定有连接板，可以增加金属大梁 的刚度。
3. 如权利要求1或2所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片，其特征在于：所述前 缘金属包片的外缘与外蒙皮和内蒙皮的外缘光滑过渡连接，光滑过渡连接有利于降低叶片 旋转时海流对连接部位的阻力。
4. 如权利要求3所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片，其特征在于：所述第二割 网刀的长度大于第一割网刀的长度，第一割网刀和第二割网刀的刀刃倾斜设置，第一割网 刀的尾部为宽型，以增加和金属叶尖的接触面积改善受力，第二割网刀的尾部为宽型，以增 加和泡沫填芯的接触面积改善受力。
5. 如权利要求4所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片，其特征在于：如若金属叶 尖与第一割网刀焊接，金属叶尖与第一割网刀的焊接部位也可以经过打磨抛光处理以降低 海流阻力和增加美观。
6. 如权利要求1所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片的制造方法，其特征在于包 括以下步骤： (1) 制造大梁总成，金属大梁为空心结构，金属大梁上间隔焊接数个水平腹板以加强刚 度，金属大梁的横截面呈II型，或者Γ1型，或者型，或者·ΠΤ型，金属大梁的顶 端焊接金属叶尖，金属叶尖上固定第一割网刀，金属叶尖和第一割网刀可以采用四轴联动 机床一体制造，或者，金属叶尖采用四轴联动机床一体制造，然后再在金属叶尖上焊接第一 割网刀；在金属大梁的底端焊接金属叶根，金属叶根采用四轴联动机床一体制造，四轴联动 机床具有空间上的四个自由度，可以一体加工出金属叶尖或者金属叶根；焊接有金属叶尖 和金属叶根的金属大梁构成大梁总成； 所述金属大梁由不锈钢、碳素钢、钛合金或其它有较好强度刚度的金属板材热扎、锻 压、焊接而成，所述金属叶尖采用不锈钢、镍合金、钛合金或其它有较好强度刚度并且抗气 蚀、耐腐蚀的材料制造而成，所述金属叶根采用不锈钢、碳素钢、钛合金或其它有较好强度 刚度的金属材料制造而成； (2) 在第一纤维布表面涂抹由热固性树脂与弹性体树脂配比的第一混合树脂，或者将 第一纤维布通过该第一混合树脂进行浸润处理，在大梁总成的金属大梁包括金属大梁与金 属叶尖的焊接部位、金属大梁与金属叶根的焊接部位的外侧包裹该第一纤维布一圈至数圈 并加热固化，其目的是，在包裹有第一纤维布的金属大梁的外侧涂抹粘接剂，可以增大粘接 剂的使用面积，方便与下述的外蒙皮、内蒙皮有大接触面积粘接，另外，和直接在金属大梁 的外侧涂抹粘接剂相比，在包裹有第一纤维布的金属大梁上涂抹粘接剂，后者粘接剂的粘 接力更大； 所述第一纤维布采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶或其它增强纤维的一种或一种以上的组 合，所述热固性树脂采用酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、硅醚树脂或其它树脂的一种或者一 种以上的组合，所述弹性体树脂采用丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、有机硅弹性体、聚丙烯酸酯 弹性体或其它改性环氧树脂的一种或者一种以上的组合； (3) 制造外蒙皮和内蒙皮，在第二纤维布表面涂抹由热固性树脂与弹性体树脂配比的 第二混合树脂，或将第二纤维布通过该第二混合树脂进行浸润处理，之后将第二纤维布进 行叠层铺设，之后将叠层铺设的第二纤维布通过外蒙皮和内蒙皮的模具合模加压成型，之 后冷却环节待第二混合树脂固化后可以脱模，由此形成玻璃钢材质的外蒙皮和内蒙皮，外 蒙皮和内蒙皮的前端留有嵌设前缘金属包片的空缺部位； 所述第二纤维布采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶或其它增强纤维的一种或一种以上的组 合，所述热固性树脂采用酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、硅醚树脂或其它树脂的一种或者一 种以上的组合，所述弹性体树脂采用丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、有机硅弹性体、聚丙烯酸酯 弹性体或其它改性环氧树脂的一种或者一种以上的组合； (4) 通过模具将泡沫填芯发泡成型，泡沫填芯采用PVC泡沫、PET泡沫、Nomex蜂窝或其 它泡沫、蜂窝材料的一种或者一种以上的组合； (5) 按尺寸剪好前缘金属包片，前缘金属包片采用不锈钢、镍合金、钛合金或其它耐腐 蚀、高韧性金属材料； (6) 叶片安装环节：在外蒙皮内侧涂上粘接剂，把包裹好第一纤维布的金属大梁置于 外蒙皮上，金属大梁的外侧面与外蒙皮粘接接触；把泡沫填芯涂上粘接剂放在金属大梁的 前后，金属大梁的前侧面与泡沫填芯粘接接触，金属大梁的后侧面与泡沫填芯粘接接触，泡 沫填芯的外侧面与外蒙皮粘接接触；在位于金属大梁下端的泡沫填芯上插设第二割网刀， 第二割网刀的根部插入泡沫填芯内，第二割网刀的刀刃外露于外蒙皮；在内蒙皮内侧涂上 粘接剂，将内蒙皮覆盖到金属大梁和泡沫填芯上，金属大梁的内侧面与内蒙皮粘接接触，泡 沫填芯的内侧面与内蒙皮粘接接触，外蒙皮与内蒙皮在前端和后端的连接部位粘接接触； 之后在外蒙皮和内蒙皮前端的空缺部位上涂上粘接剂，粘接上前缘金属包片。 (7) 在步骤（6)制造好的叶片表面喷涂防污涂料，以防止海洋生物附着，单个叶片制造 完毕。
7. 如权利要求6所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片的制造方法，其特征在于： 所述金属大梁采用横截面为型或-ΓΓ>型的金属大梁，型和4Τ>型的金属 大梁向两侧伸出肋边，可以增加叶片旋转时的扭曲刚度和弯曲刚度，进而改善叶片运行时 扭转、弯曲、挥舞的问题，fTl·型金属大梁的外侧面和内侧面之间固定有连接板，可以增 加金属大梁的刚度。
8. 如权利要求6或7所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片的制造方法，其特征在 于：所述前缘金属包片的外缘与外蒙皮和内蒙皮的外缘光滑过渡连接，光滑过渡连接有利 于降低叶片旋转时海流对连接部位的阻力。
9. 如权利要求8所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片的制造方法，其特征在于： 所述第二割网刀的长度大于第一割网刀的长度，第一割网刀和第二割网刀的刀刃倾斜设 置，第一割网刀的尾部为宽型，以增加和金属叶尖的接触面积改善受力，第二割网刀的尾部 为宽型，以增加和泡沫填芯的接触面积改善受力。
10. 如权利要求9所述的大功率水平轴海流能发电机的叶片的制造方法，其特征在于： 如若金属叶尖与第一割网刀焊接，金属叶尖与第一割网刀的焊接部位也可以经过打磨抛光 处理以降低海流阻力和增加美观。
【专利摘要】大功率水平轴海流能发电机的叶片，其金属大梁的横截面呈型，或者型，或者型，或者型，金属大梁的顶端焊接金属叶尖，金属叶尖上固定第一割网刀，金属大梁的底端焊接金属叶根，金属叶根为与海流能发电机的轮毂连接的法兰或者螺纹孔，金属大梁的外侧包裹固化经过第一混合树脂涂抹或浸润的第一纤维布，金属大梁的外侧面粘接外蒙皮，金属大梁的内侧面粘接内蒙皮，金属大梁的前侧面、后侧面与外蒙皮、内蒙皮之间填置泡沫填芯，金属大梁下端的泡沫填芯上插设第二割网刀，叶片的旋转方向一侧粘接前缘金属包片，叶片表面喷涂防污涂料；优点：可以对抗潮流载荷冲击、高强度、高刚性、抗砂砾碰撞摩擦、耐磨损、叶尖耐气蚀、防渔网缠绕、防海洋生物附着。
【IPC分类】B23P15-04, F03B3-12, B29C70-34
【公开号】CN104832352
【申请号】CN201510226081
【发明人】顾海港, 李伟, 林勇刚, 顾亚京, 刘宏伟
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月6日