一种风机水池试验叶片与轮毂连接结构

技术领域

本发明涉及海洋工程水动力学试验技术领域，尤其是一种风机水池试验叶片与轮毂连接结构，具体应用对象为固定式或者浮式风力发电装置水池试验。

背景技术

近年来，随着新能源产业的不断发展，浮式风力发逐渐成为国内外研究的焦点。浮式风力发电设计开发中涉及到气动力、水动力和结构动力等多种力学特性的耦合响应分析，理论和数值技术还不成熟，全耦合水池模型试验是系统性能评估最有效、最可靠的途径。然而由于浮式风电系统自身的复杂性，水池模型试验也存在诸多难点和挑战，其中上部风机叶片的系统设计难度最大：

1)受到缩尺比关系的影响，模型中叶片和轮毂系统质量极小，三个叶片(一米多长)和轮毂一般在500g以内；

2)试验中叶片存在变桨距的要求，需要不断的调整叶片轴向转角，三叶片调整角度要高度一致，否则容易出现叶片偏心导致摇摆和振颤。

风机水池试验叶片与轮毂连接结构的设计直接影响到试验的顺利开展和试验测试数据的准确性。

由于浮式风力发电是新型产业，各项技术都处在探索成长阶段，相关水池试验开展较少，缺少标准可靠的水池试验技术。受到前述技术难点的影响，国内风叶片的水池模拟多采用定桨距，继不考虑叶片转动，或者结构形式复杂导致难以满足质量相似。因此，建立结构简单可靠、轻便易操作的叶片与轮毂连接结构对于提升浮式风电水池模型试验效率，提升试验技术具有重要意义。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种风机水池试验叶片与轮毂连接结构，从而使其更加高效、精确、简便、稳定，可以满足漂浮式和固定式风电装备水池试验风机模拟的要求。

本发明所采用的技术方案如下：

一种风机水池试验叶片与轮毂连接结构，包括轮毂三角叉，所述轮毂三角叉的每个角叉顶部配合安装有叶根插槽，

单个叶根插槽为薄壁长方体结构，所述叶根插槽底部设置有齿轮盘，所述齿轮盘的底部中间位置设置有叶片转轴，齿轮盘的圆周方向开有多个第一紧固长孔；

轮毂三角叉的每个角叉的顶面设置有角度调节盘，所述角度调节盘的中部设置有转孔，角度调节盘的圆周方向均匀间隔设置有多个第二紧固长孔，角度调节盘的内壁面间隔设置有多个定位齿；

叶片转轴插入转孔中，齿轮盘与定位齿配合；

第一紧固长孔和第二紧固长孔之间通过螺栓连接。

其进一步技术方案在于：

所述齿轮盘的外圆面设置有轮齿，轮齿与定位齿配合。

所述定位齿呈尖角结构。

所述风机叶片模型根部直接插入叶根插槽中。

轮毂三角叉的中部设置有轮毂轴。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，采用叶片与叶根插槽采用插拔式安装，叶根插槽与轮毂三交叉之间采用齿轮盘与定位齿进行角度的调节与锁定。全部采用铝或轻质铝合金加工，整个装置结构简单轻便、操作灵活、定位精确、易安装和拆解。能够同时实现风机质量相似性模拟和桨距调节的功能需求，有效提高试验效率，提升模拟精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明叶根插槽的主视图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2俯视图。

图5为本发明轮毂三角叉的结构示意图。

图6为本发明轮毂三角叉的部分俯视图。

其中：1、叶根插槽；2、轮毂三角叉；3、角度调节盘；4、齿轮盘；5、叶片转轴；6、第一紧固长孔；7、转孔；8、轮毂轴；9、第二紧固长孔；10、定位齿。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-图6所示，本实施例的风机水池试验叶片与轮毂连接结构，包括轮毂三角叉2，轮毂三角叉2的每个角叉顶部配合安装有叶根插槽1，

单个叶根插槽1为薄壁长方体结构，叶根插槽1底部设置有齿轮盘4，齿轮盘4的底部中间位置设置有叶片转轴5，齿轮盘4的圆周方向开有多个第一紧固长孔6；

轮毂三角叉2的每个角叉的顶面设置有角度调节盘3，角度调节盘3的中部设置有转孔7，角度调节盘3的圆周方向均匀间隔设置有多个第二紧固长孔9，角度调节盘3的内壁面间隔设置有多个定位齿10；

叶片转轴5插入转孔7中，齿轮盘4与定位齿10配合；

第一紧固长孔6和第二紧固长孔9之间通过螺栓连接。

齿轮盘4的外圆面设置有轮齿，轮齿与定位齿10配合。

定位齿10呈尖角结构。

风机叶片模型根部直接插入叶根插槽1中。

轮毂三角叉2的中部设置有轮毂轴8。

风机水池试验叶片与轮毂连接结构全部采用铝或者轻质铝合金加工，整个结构由三个叶根插槽1和轮毂三角叉2两大部分组成。

风机叶片模型根部直接插入叶根插槽1中进行固定，可以采用。叶根插槽1与轮毂三角叉2通过角度调节盘3连接，叶根插槽1与角度调节盘3之间可以进行360°旋转并锁定。

在叶根插槽1的底部有齿轮盘4，在轮毂三角叉2的角度调节盘3上有四个定位齿10，分别在上下左右四个方向对齿轮盘4进行角度锁定，调整齿轮盘4与定位齿10之间的相对角度可以对叶片的桨距角度进行调整。

在齿轮盘4和角度调节盘3上分别有紧固长孔，在桨距角确定后，采用螺栓穿过紧固长孔锁紧可以实现风机叶片与轮毂的牢固连接。对桨距角角度重新调整时，松开螺栓调整角度，重新锁紧即可。

见图1～图6，整个连接结构分三个叶根插槽1和轮毂三角叉2两个部分，三个叶片分别通过根部连接段直接插入叶根插槽1，采用胶水或者贯穿螺丝固定；叶根插槽1分别于轮毂三角叉2上角度调节盘3连接，叶片转轴5插入转孔7，旋转叶根插槽1确定桨距角度，将齿轮盘4与定位齿10咬合实现角度锁定。采用四个螺栓分别插入第一紧固长孔6和第二紧固长孔9将叶根插槽1与轮毂三角叉2固定连接。在进行叶片角度调整时则去掉四个螺栓，再次旋转齿轮盘4确定角度，与定位齿10咬合，重新安装四个螺栓将叶根插槽1与轮毂三角叉2再次固定连接。

本发明的具体工作过程如下：

将已有风机叶片插入叶根插槽1并固定连接，调整叶根插槽1上齿轮盘4的旋转角度，确定后将其与定位齿10咬合实现角度锁定，采用螺栓分别插入第一紧固长孔6和第二紧固长孔9将叶根插槽1与轮毂三角叉2固定连接，安装方便，调节方便。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。