本发明属于海洋机械设备技术领域，具体涉及一种应用于海流发电的机械式叶轮功率调节装置。
背景技术：
海流能作为海洋新能源的一种，具有分布范围广、能量密度大、流速变化状态稳定等特点，具有重要的开发利用价值。世界各国开发了多种类型的海流发电平台及技术，其中利用与风力发电相似原理的海流发电技术被普遍采用并开展了广泛而深入的研究。
由于海洋结构物易发生腐蚀、海生物附、泥沙堵塞、密封舱渗漏等导致失败的情况，发电装置在恶劣海洋环境下的可靠性就非常重要，结构简单是提高发电装置长期运行可靠性的重要方式。
由于海水密度大约是风密度的800倍，系统的功率对流速的变化非常敏感(功率与流速成三次方的指数关系)，为了使发电装置适应较大的流速变化范围，通常需要对叶轮采用变桨距控制，现有的变桨距控制是通过调节叶轮的捕获效率来控制系统的功率，变桨距控制的整套装置包括检测、运动控制的功率调节系统，对于海流发电装置尤其是小型海流发电装置系统非常复杂，可靠性也相对难以保证。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种应用于海流发电的机械式叶轮功率调节装置，通过调节叶轮的扫略面积来调节叶轮的输出功率，进而实现对系统的功率调节，结构简单，能够减少成本，提高可靠性。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种应用于海流发电的机械式叶轮功率调节装置，包括：轮毂、叶轮安装座、轮毂整流罩、中心支撑杆、叶轮、推杆、滑环、弹簧及尾整流块；
整体连接关系如下：轮毂同轴安装在轮毂整流罩的一端，中心支撑杆同轴安装在轮毂整流罩的另一端，两个以上叶轮分别通过叶轮安装座安装在轮毂的外圆周面上；
其中，叶轮与叶轮安装座铰接，叶轮能够向靠近中心支撑杆的方向转动；叶轮安装座的端面设有对叶轮的转动进行单向限位的挡块，使得叶轮的倾斜角度为0°～90°；
推杆与叶轮一一对应，其一端与叶轮铰接，另一端与套装在中心支撑杆上的滑环铰接，滑环与中心支撑杆滑动配合；
弹簧套装在中心支撑杆上，弹簧的一端与滑环相抵触，另一端与安装在中心支撑杆端部的尾整流块相抵触，弹簧处于压缩状态，为叶轮提供预紧力；
当叶轮受到的海流作用力小于或等于弹簧的预紧力时，叶轮垂直于轮毂的中心轴；当叶轮受到的海流作用力大于弹簧的预紧力时，叶轮向靠近中心支撑杆的方向转动，并通过推杆压缩弹簧，此时，叶轮处于倾斜状态，叶轮的迎流面积减小。
进一步的，还包括叶轮夹块，叶轮夹块安装在叶轮上，推杆通过与叶轮夹块铰接，进而与叶轮铰接。
进一步的，两个以上所述叶轮沿轮毂的周向均匀分布。
进一步的，所述叶轮安装座为双支耳结构，每个支耳上分别加工有铰接孔和锁定孔；
叶轮通过铰接轴与叶轮安装座的铰接孔铰接，当不需要进行功率调节或在运输、转移所述调节装置的过程中，叶轮垂直于轮毂的中心轴，且叶轮通过锁定孔固定在叶轮安装座上。
进一步的，所述轮毂整流罩为半球形结构。
进一步的，所述中心支撑杆为管状结构，其一端设有内螺纹；所述尾整流块的一端为半圆球形，另一端为加工有外螺纹的杆状结构；
所述尾整流块与中心支撑杆螺纹连接，且尾整流块的外螺纹长度小于中心支撑杆的内螺纹长度，通过调节尾整流块的外螺纹的旋入长度可以调节弹簧的预紧力。
进一步的，所述滑环的外圆周面上加工有沿其周向均匀分布的与推杆一一对应的带通孔的双支耳结构，用于连接推杆。
有益效果：本发明的叶轮根据其两侧受到的海流作用力和弹簧的预紧力的大小关系，自动调节其自身的倾斜角度，进而自动调节其自身的迎流面积，实现海流发电机系统功率的自动调节，使海流发电装置能够适应较大的海流的流速变化范围；省掉了传统变桨距系统的检测、自动控制以及复杂的执行机构，使得本发明的功率调节装置大幅降低了成本，且将传统的主动控制功率变为被动自适应调节功率，提高了可靠性，更加利于小型海流发电装置产品的应用推广。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图；
图2为本发明的轮毂结构示意图；
图3为本发明的叶轮安装座结构示意图；
图4位本发明的叶轮与叶轮安装座结构装配局部示意图；
图5为本发明的轮毂整流罩与中心支撑杆连接示意图；
图6为本发明的滑环结构示意图；
图7为本发明的尾整流块剖面示意图。
图8为本发明与海流发电装置的连接示意图；
图9为本发明的叶轮的受力示意图(一)；
图10为本发明的叶轮的受力示意图(二)；
其中，1-轮毂、2-叶轮安装座、3-叶轮、4-叶轮夹块、5-推杆、6-轮毂整流罩、7-中心支撑杆、8-滑环、9-弹簧、10-尾整流块、11-铰接孔、12-锁定孔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种应用于海流发电的机械式叶轮功率调节装置，参见附图1，包括：轮毂1、叶轮安装座2、轮毂整流罩6、中心支撑杆7、叶轮3、叶轮夹块4、推杆5、滑环8、弹簧9及尾整流块10；
参见附图2，所述轮毂1的轴向端面上加工有用于与外部的海流发电装置对接的接口，其外圆周面与外部的海流发电装置的整体线型保持一致，且所述外圆周面上设有沿其周向均匀分布的三个用于安装叶轮安装座2的安装接口；
参见附图3和图4，所述叶轮安装座2为双支耳结构，每个支耳上分别加工有铰接孔11和锁定孔12；
参见附图5，所述轮毂整流罩6为半球形结构；
所述中心支撑杆7为管状结构，其一端设有内螺纹；
参见附图6，所述滑环8为圆环，在其外圆周面上加工有沿其周向均匀分布的三个带通孔的双支耳结构；
参见附图7，所述尾整流块10的一端为半圆球形，另一端为加工有外螺纹的杆状结构；
整体连接关系如下：轮毂1同轴安装在轮毂整流罩6的平面端，中心支撑杆7同轴安装在轮毂整流罩6的球形端，叶轮3通过叶轮安装座2安装在轮毂1的外圆周面上，且三个叶轮3沿轮毂1的周向均匀分布；
其中，参见附图4，叶轮3通过铰接轴与叶轮安装座2的铰接孔11铰接，叶轮3能够向靠近中心支撑杆7的方向转动；叶轮安装座2的端面设有对叶轮3的转动进行单向限位的挡块，使得叶轮3的倾斜角度(即叶轮3与竖直方向的夹角)为0°～90°；当所述调节装置不需要进行功率调节或在运输、转移所述调节装置的过程中，叶轮3垂直于轮毂1的中心轴(即叶轮3与竖直方向的夹角等于0°)，且叶轮3通过锁定孔12固定在叶轮安装座2上；
三个推杆5的一端通过叶轮夹块4分别安装在三个叶轮3上，另一端与套装在中心支撑杆7上的滑环8的三个双支耳结构铰接，滑环8与中心支撑杆7滑动配合；
弹簧9套装在中心支撑杆7上，弹簧9的一端与滑环8相抵触，另一端与安装在中心支撑杆7端部的尾整流块10相抵触，弹簧9处于压缩状态，为叶轮3提供预紧力；
其中，所述尾整流块10与中心支撑杆7螺纹连接，且尾整流块10的外螺纹长度小于中心支撑杆7的内螺纹长度，通过调节尾整流块10的外螺纹的旋入长度可以调节弹簧9的预紧力，进而消除海流发电装置各组成部分的设计误差及加工误差对弹簧9的预紧力造成的影响及提供不同的弹簧9的预紧力；
工作原理：参见附图8，所述功率调节装置通过轮毂1与外部的海流发电装置对接，且海流的流速方向与叶轮3能够转动的方向一致；
当海流流速小于额定流速，即叶轮3一侧受到的海流作用力小于或等于另一侧受到的弹簧9的预紧力时，参见附图9，在推杆5、弹簧9的预紧力及叶轮安装座2的挡块的作用下，使得叶轮3垂直于轮毂1的中心轴；当海流流速大于额定流速，即叶轮3一侧受到的海流作用力大于另一侧受到的弹簧9的预紧力时，参见附图10，叶轮3向靠近中心支撑杆7的方向转动，并通过推杆5压缩弹簧9，由于叶轮3处于倾斜状态，叶轮3的迎流面积减小，因此，把叶轮3的输出功率控制在设定范围之内；当海流流速逐渐减小时，叶轮3的倾斜角度在弹簧9预紧力的作用下逐渐减小，直至再次垂直于轮毂1的中心轴；
叶轮3根据其两侧受到的海流作用力和弹簧9的预紧力的大小关系，自动调节叶轮3的倾斜角度，进而自动调节叶轮3的迎流面积；即海流流速越高，三个叶轮3的收拢的程度越大，因此，叶轮3投影在海流流速的垂直平面上的投影面积越小，从而把叶轮3的输出功率控制在安全范围之内，实现海流发电机系统功率的自动调节，使海流发电装置能够适应较大的海流的流速变化范围。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。