一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片的制作方法

本发明涉及一种风力发电叶片，尤其是一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片。

背景技术：

风能是一种清洁无公害的可再生能源，利用风力发电具有绿色无污染，不会引起温室效应，成本低廉等诸多优点，应用前景广阔，发展潜力巨大。

在风力发电技术领域，如何使叶片减小尺寸和结构轻量化是目前领域内技术人员研究的技术关键，因为现有的叶片尺寸大而且质量重，导致难于运输，而且产电效率低，整体稳定性差，不能有效的发挥发电机的性能，并且严重影响了发电机的使用寿命和安全载荷，造价成本也高。

可见，对叶片进行有效优化，使其尺寸减小和结构轻量化，对提高风力发电的整体性能具有显著意义。

技术实现要素：

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片，包括内部中空的叶片本体，所述叶片本体包括叶片根部、叶片尾部、叶片中部及叶片尖部，所述叶片根部与所述叶片尾部采用玻璃纤维增强复合材料制为一体，所述叶片中部及所述叶片尖部均采用碳纤维增强复合材料制成，叶片尖部与叶片尾部之间通过双稳态构件组连接固定，所述双稳态构件组包括两个肋板、两个充气骨架、多个双稳态壳及多根螺栓，所述两个肋板分别支撑固定在叶片尾部及叶片尖部连接端内部，两个肋板中间位置通过多个双稳态壳连接固定，所述多个双稳态壳存在呈一字型的展开状态和呈u形的折叠状态两种稳定平衡状态，所述两个充气骨架放置在多个双稳态壳两侧并通过多道约束绳索捆绑定位，两个充气骨架充气后可使多个双稳态壳展开，两个肋板边缘位置分别对应设有多个螺栓穿孔，并通过所述多根螺栓连接定位，叶片中部由上蒙皮和下蒙皮两部分可拆卸拼装组成，叶片中部配合设置于叶片尖部与叶片尾部之间并罩设在双稳态构件组外部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将叶片中部设为可拆卸结构，叶片尖部与叶片尾部之间通过双稳态构件组进行连接，可实现展开与折叠两种状态，折叠时尺寸减小便于运输，充气骨架与双稳态壳的协同受力和协同变形，能够有效发挥双稳态壳的双稳态特性，便于展开与折叠，采用玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料制成中空结构，结构轻量化，螺栓的设置能够加强内部承载力，提高整体稳定性。

附图说明

图1是本发明在展开状态的整体结构轴测图；

图2是本发明的叶片中部的内部示意轴测图；

图3是本发明的双稳态构件组的轴测图；

图4是图3中双稳态壳的装配示意轴测图；

图5是本发明的叶片中部的轴测图；

图6是本发明的双稳态壳在折叠状态的轴测图；

图7是本发明在折叠状态的整体结构轴测图，其中叶片中部、螺栓及充气骨架均已拆卸未表示。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：如图1~图7所示，本发明公开了一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片，包括内部中空的叶片本体，所述叶片本体包括叶片根部1、叶片尾部2、叶片中部3及叶片尖部4，所述叶片根部1与所述叶片尾部2采用玻璃纤维增强复合材料制为一体，所述叶片中部3及所述叶片尖部4均采用碳纤维增强复合材料制成，叶片尖部4与叶片尾部2之间通过双稳态构件组5连接固定，所述双稳态构件组5包括两个肋板6、两个充气骨架8、多个双稳态壳7及多根螺栓9，所述两个肋板6分别支撑固定在叶片尾部2及叶片尖部4连接端内部，两个肋板6中间位置通过多个双稳态壳7连接固定，所述多个双稳态壳7存在呈一字型的展开状态和呈u形的折叠状态两种稳定平衡状态，所述两个充气骨架8放置在多个双稳态壳7两侧并通过多道约束绳索捆绑定位，两个充气骨架8充气后可使多个双稳态壳7展开，两个肋板6边缘位置分别对应设有多个螺栓穿孔，并通过所述多根螺栓9连接定位，叶片中部3由上蒙皮3-1和下蒙皮3-2两部分可拆卸拼装组成，叶片中部3配合设置于叶片尖部4与叶片尾部2之间并罩设在双稳态构件组5外部。

具体实施方式二：如图4、6所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述双稳态壳7为断面是弧形的长条状结构。

具体实施方式三：如图1、5所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述叶片中部3的上蒙皮3-1和下蒙皮3-2之间为卡接或螺栓连接。

本发明分为折叠和展开两种状态，折叠状态下，需将组成叶片中部3的上蒙皮3-1和下蒙皮3-2拆分开，将多根螺栓9抽出，两个充气骨架8放气使体积收缩，多个双稳态壳7进入呈u形的折叠状态，尺寸减小便于运输，展开状态下，对两个充气骨架8充气使体积膨胀，进而带动多个双稳态壳7进入呈一字型的展开状态，将多根螺栓9逐一装回对两个肋板6进行定位，再将组成叶片中部3的上蒙皮3-1和下蒙皮3-2装回即可，采用玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料制成中空结构，结构轻量化，多根螺栓9加强内部承载力，提高整体稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
一种基于双稳态壳复合材料的可折叠充气展开承载风力叶片，涉及一种风力发电叶片。叶片根部与叶片尾部采用玻璃纤维增强复合材料制为一体，叶片中部及叶片尖部均采用碳纤维增强复合材料制成，两个肋板分别支撑固定在叶片尾部及叶片尖部连接端内部，两个肋板中间位置通过多个双稳态壳连接固定，两个充气骨架放置在多个双稳态壳两侧并通过多道约束绳索捆绑定位，两个充气骨架充气后可使多个双稳态壳展开，两个肋板边缘位置通过多根螺栓连接定位，叶片中部由上蒙皮和下蒙皮两部分可拆卸拼装组成，并罩设在双稳态构件组外部。可实现展开与折叠两种状态，折叠时尺寸减小便于运输，结构轻量化。

技术研发人员：王长国;谭惠丰;张季
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2019.01.24
技术公布日：2019.04.23