BR102013000703A2

BR102013000703A2 - Lâmina de rotor turbina eólica

Info

Publication number: BR102013000703A2
Application number: BRBR102013000703-0A
Authority: BR
Inventors: Russell Craig Baucke; Glen David Hilderbrand; John Mathew Prescott; Lesly Sue Walters
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2015-05-19
Also published as: DE102013100117B4; DK201370009A; BR102013000703A8; DK178599B1; BR102013000703B1; US9140234B2; DE102013100117A1; US20130177436A1

Abstract

Lâmina de rotor de turbina eólica. Trata-se de lâminas de rotor de turbina eólica com seções transversais de radar reduzidas que incluem uma concha dotada de um bordo anterior oposto a um bordo de fuga, um membro de suporte estrutural que suporta a conha e está disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e que se estende peo menos por uma parte de uma extensão do vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrural compreende fibra de carbono, uma ou mais cavidades dentro da lâmina de rotor de turbina eólica, e um material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve disposto pelo menos em uma ou mais cavidades para fornecer a seção transversal de radar reduzida.

Description

“LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA” Referência Cruzada Com Pedido Relacionado Este pedido está relacionado ao Registro GE N° 252722, depositado simultaneamente em 11 de Janeiro de 2012, que se encontra inteiramente incorporado ao presente por referência e é parte do mesmo.

Antecedentes da Invenção A matéria aqui descrita está relacionada a turbinas eólicas. Especificamente, a turbinas eólicas e lâminas de rotor de turbina eólica com seções transversais de radar reduzidas. A energia eólica pode ser considerada uma das fontes de energia mais ambientalmente amigável disponível no momento, e as turbinas eólicas receberam mais atenção nesse sentido. Uma turbina eólica pode incluir uma torre, gerador, caixa de engrenagens, nacela, e uma ou mais lâminas de rotor que compreendem um material composto. As lâminas de rotor capturam energia cinética do vento usando princípios de desvio conhecidos e transmitindo a energia cinética através de energia rotacional para girar um eixo que acopla as lâminas de rotor para uma caixa de engrenagem, ou se a caixa de engrenagem não for usada, diretamente ao gerador. O gerador então converte a energia mecânica pra energia elétrica que pode ser desenvolvida para uma rede elétrica.

As turbinas eólicas podem, portanto, se colocadas em vários locais para auxiliar efetivamente a captura de energia de energia eólia onde estiver presente. Esses locais podem incluir locais tanto na terra quanto no mar e podem ser potencialmente situados em uma ampla variedade de posições topográficas e geológicas diferentes. Contudo, algumas restrições baseadas em posição podem inibir a viabilidade da colocação de turbinas eólicas e determinados locais. Por exemplo, as estações de radar e similares, tais como aquelas usadas em muitos aeroportos, utilizam áreas abertas para capturar realimentação de radar sobre grandes distâncias para monitorar várias atividades tal como tráfego aéreo. A colocação de turbinas eólicas próximo a tais estações de radar pode resultar em realimentação de radar consistente ou ocasional, devido à seção transversal de radar de um ou mais componentes das turbinas eólicas e, desse modo, impede o monitoramento do espaço no lado oposto de tais turbinas eólicas.

Portanto, seriam bem-vindas na técnica turbinas eólicas alternativas e lâminas de rotor de turbina eólica com seção transversal de radar reduzida.

Breve Descrição Da Invenção Em uma realização, é fornecida uma lâmina de rotor de turbina eólica com uma seção transversal de radar reduzida. A lâmina de rotor de turbina eólica inclui uma concha com um bordo anterior oposto a um bordo de fuga, um membro de suporte estrutural que suporta a concha e é disposta dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre a borda anterior e a borda de fuga e estende-se pelo pelos por uma parte de uma extensão de vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono, e uma ou mais cavidades dentro da lâmina de rotor de turbina eólica. A lâmina de rotor de turbina eólica também inclui um material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve, disposto pelo menos em uma ou mais cavidades para fornecer a seção transversal de radar reduzida.

Em outra realização, é fornecida uma lâmina de rotor de turbina eólica com seção transversal de radar reduzida. A lâmina de rotor de turbina eólica inclui uma concha que tem um bordo anterior oposto ao bordo de fuga e um membro de suporte estrutural que suporta a concha e é disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e estende-se pelo menos por uma parte de uma extensão de vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono. A lâmina de rotor de turbina eólica também inclui uma primeira camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e a lâmina de bordo anterior para também fornecer a seção transversal de radar reduzida. Em ainda outra realização, é fornecida uma lâmina de rotor de turbina eólica com uma seção transversal de radar reduzida. A lâmina de rotor de turbina eólica inclui uma concha que tem uma um bordo anterior oposto ao bordo de fuga, um membro de suporte estrutural que suporta a concha e é disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e estende-se pelo menos por uma parte de uma extensão de vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono. A lâmina de rotor de turbina eólica também inclui uma primeira camada resistiva em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e o bordo de fuga para também fornecer seção transversal de radar reduzida.

Essas e outras características adicionais fornecidas pelas realizações aqui comentadas serão mais completamente compreendidas em vista da descrição detalhada que se segue, em combinação com os desenhos.

Breve Descrição Dos Desenhos As realizações definidas nos desenhos são ilustrativas e exemplificativas por natureza e não pretendem limitar as invenções definidas pelas reivindicações. A descrição detalhada que se segue das realizações ilustrativas podem ser compreendidas quando lida em combinação com os desenhos que se seguem, onde estrutura semelhante é indicada com referências numéricas semelhantes e nos quais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma lâmina de rotor de turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas; A Figura 3 é uma vista em seção transversal de uma fibra de vidro baseada em uma lâmina de rotor de turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas; A Figura 4 é uma vista em seção transversal de uma fibra de carbono baseada em lâmina de rotor de turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas; A Figura 5 é uma vista explodida de uma série de camadas resistivas empilhadas de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas; e A Figura 6 é uma vista explodida de uma camada resistiva individual de acordo com uma ou mais realizações aqui ilustradas ou descritas.

Descrição Detalhada Da Invenção Será descrita abaixo uma ou mais realizações específicas da presente invenção. Em um esforço de fornecer uma descrição concisa dessas realizações, podem não ser descritas no relatório todas as características de uma implementação real. Deve ser apreciado que no desenvolvimento de qualquer implementação real, como em qualquer esboço de engenharia ou de projeto, devem ser feitas várias decisões de implementação específicas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tal como em conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas a negócios, que podem variar de uma implementação para outra. Além disso, deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas, apesar disso, ser um empreendimento de projeto, fabricação e manufatura de rotina para aqueles versados na técnica com o beneficio dessa descrição.

Ao introduzir os elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos “um” “uma, e “dito” dita” pretendem significar que há um ou mais dos elementos. Os termos “Compreendendo”, “incluindo” e “tendo” pretendem ser inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais que não os elementos listados.

Estão aqui descritas as turbinas eólicas e as lâminas de rotor de turbina eólica com seções transversais de radar reduzidas. Em particular, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve e/ou as camadas resistivas empilhadas podem ser incorporados nas lâminas de rotor de turbina eólica para fornecer absorção de radar almejada ou relativamente alta. Por exemplo, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve pode ser disposto em uma da série de cavidades internas na lâmina de rotor de turbina eólica para reduzir a seção transversal de radar através de um espectro relativamente amplo sem afetar significativamente o peso ou equilíbrio da lâmina de rotor de turbina eólica. Similarmente, pode ser incorporada uma série de camadas resistivas empilhadas na lâmina de rotor de turbina eólica em um ou mais locais tal como membro de suporte estrutural ou a concha. Quando as camadas resistivas empilhadas são dispostas em vários locais, podem ser sintonizados locais diferentes para reduzir a seção transversal de radar em frequências diferentes. A incorporação de uma ou mais dessas características pode permitir que a mesma lâmina de rotor de turbina eólica seja disposta em áreas geográficas diferentes que usam bandas de radar diferentes embora ainda forneçam uma seção transversal de radar reduzida.

Referindo-se agora afigura 1, está ilustrada uma vista em perspectiva de uma turbina eólica 10. A turbina eólica 10 pode geralmente compreender uma nacela 14 montada em uma torre 12. Pode ser montada uma série de lâminas de rotor de turbina eólica 16 em um cubo de rotor 18 que pode ser conectado a um flange principal que gira um eixo de rotor principal (não ilustrado). A geração de energia de turbina eólica e os componentes de controle podem ser alojados dentro da nacela 14. Deve ser apreciado que a turbina eólica 10 ilustrada na figura 1 é fornecida apenas para fins ilustrativos e não pretende limitar a aplicação dessa descrição a um tipo ou configuração de turbina eólica específica.

Referindo-se agora à Figura 2, está ilustrada uma vista em perspectiva de uma lâmina de rotor de turbina eólica 16. A lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode incluir uma raiz de lâmina 20 para montar a lâmina de rotor de turbina eólica 16 em um flange de montagem (não ilustrado) do cubo de turbina eólica 18 (ilustrado na Figura 1) e uma ponta de lâmina 22 disposta oposta à raiz de rotor 20. Essa lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode compreender um lado de pressão 24 e um lado de sucção 26 que se estende entre um bordo anterior 28 e um bordo de fuga 30. Além disso, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode incluir uma extensão do vão de lâmina de rotor 32 que define a extensão total entre a raiz de lâmina 20 e a ponta de lâmina 22. A lâmina de rotor de turbina eólica 16 também compreende uma corda 34 que define a extensão total entre o bordo anterior 28 e o bordo de fuga 30. Deve ser apreciado que a corda 34 pode ter tamanho variado com respeito à extensão do vão de lâmina de rotor 32 à medida que a lâmina de rotor de turbina eólica 16 se estende da raiz de lâmina 20 para a ponta de lâmina 22. A lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode definir qualquer perfil aerodinâmico adequado. Portanto, em algumas realizações, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode definir uma seção transversal em forma de aerofólio. Por exemplo, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode ser também talhada de maneira aeroelástica. O talhe aeroelástico da lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode acarretar a inclinação da lâmina de rotor de turbina eólica 16 geralmente na direção da corda. A direção da corda geralmente corresponde a uma direção paralela à corda 34 definida entre o bordo anterior 28 e o bordo de fuga 30 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Adicionalmente, a direção do vão geralmente corresponde a uma direção paralela à extensão do vão de lâmina de rotor 32 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Em algumas realizações, o talhe aeroelástico da lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode compreender adicional ou alternativamente a torção da lâmina de rotor de turbina eólica 16, tal como a torção da lâmina de rotor 16 é geralmente na direção da corda e/ou na direção do vão.

Referindo-se agora às Figuras 3 e 4, são ilustradas as seções transversais das lâminas de rotor de turbina eólica 16. A estrutura da lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode geralmente compreender uma concha 40 e um membro de suporte estrutural 50, disposto dentro da concha 40. Conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3, a concha 40 pode compreender o bordo anterior 28, oposto ao bordo de fuga 30. A concha 40 pode compreender qualquer material que permita a captura de vento que entra para girar a lâmina de rotor de turbina eólica 16 embora sendo capaz de ser suportado pelo membro de suporte estrutural 50. Por exemplo, em algumas realizações, a concha 40 pode compreender um material composto. Em algumas realizações, a concha 40 pode compreender um material de fibra de Vidor ou material de fibra de carbono. Em ainda algumas realizações, a concha 40 pode compreender uma série de camadas (por exemplo, uma série de camadas de fibra de vidro) que são conectadas entre si através de adesivos (por exemplo, colas, fitas, etc.), prendedores mecânicos (por exemplo, parafusos, pinos, etc.) ou similares. Embora tenham sido aqui descritas realizações de lâminas de rotor de turbina eólica 16, deve ser apreciado que essas realizações não pretendem ser limitativas e devem ser também consideradas as lâminas de rotor de turbina eólica alternativa 16 (por exemplo, usando materiais adicionais e/ou alternativos, projetos ou similares).

Em algumas realizações, a concha 40 pode compreender uma série de camadas presas juntas por um adesivo tal como um adesivo de epóxi. Em tais realizações, a quantidade de adesivo, ou aglomerante similar, pode variar em quantidade por local. Portanto, alguns locais da concha 40 podem compreender uma quantidade maior (por exemplo, uma quantidade mais espessa) de adesivo como um resultado do processo de manufatura e/ou montagem. Além disso, o adesivo pode também interagir com radar de maneira que as variações nas quantidades de adesivo podem levar a variações em sua seção transversal de radar ao longo da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Embora os adesivos de epóxi sejam aqui especificamente identificados, deve ser apreciado que outros aglomerantes, prendedores ou outros remanescentes da manufatura e/ou montagem podem ser similarmente dispostos em volta da lâmina de rotor de turbina eólica 16 em quantidades não uniformes, desse modo produzindo variações na seção transversal de radar por local.

Referindo-se às Figuras de 2 a 4, o membro de suporte estrutural 50 pode ser disposto dentro da concha 40 entre o bordo anterior 28 e o bordo de fuga 30 e estender-se pelo menos por uma parte da extensão do vão de lâmina de rotor 32. O membro de suporte estrutural 50 pode compreender qualquer membro de suporte que seja direta ou indiretamente conectado a e suporte a concha 40 e pode compreender um ou mais materiais diferentes.

Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 3, em algumas realizações o membro de suporte estrutural 50 pode compreender fibra de vidro. Em tais realizações, o membro de suporte estrutural 50 pode compreender uma longarina 51 e uma ou mais tampas de longarina tal como uma tampa de longarina superior 52 e uma tampa de longarina inferior 53. A longarina 51, a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53 podem estender-se por qualquer extensão da extensão do vão de lâmina de rotor 32 suficiente para suportar a lâmina de rotor de turbina eólica total 16. Por exemplo, El algumas realizações, a longarina 51, a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53 podem estender-se substancialmente por toda a extensão da extensão do vão de lâmina de rotor 32 a partir da raiz 20 para a ponta 22. Em algumas realizações, a longarina 51, a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53 podem estender-se apenas por uma parte da extensão do vão de lâmina de rotor 32. Em ainda algumas realizações, a longarina 51, a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53 podem estender-se por diferentes extensões independentes entre si tal como a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 52 estendem-se por uma extensão além da longarina 51 para a ponta 22. Além disso, embora tenham sido aqui apresentada as realizações compreendendo a longarina 51, a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53, deve ser observado que podem ser fornecidas ouras realizações para membros de suporte estrutural compreendendo fibra de vidro tal como compreendendo apenas um desses elementos e/ou compreendendo elementos adicionais ainda não aqui descritos.

Em outras realizações, tal como aquela ilustrada na figura 4, o membro de suporte estrutural 50 pode compreender uma fibra de carbono. Em tais realizações, o membro de suporte estrutural 50 pode compreender uma longarina única 51 (por exemplo, sem a tampa de longarina superior 52 e a tampa de longarina inferior 53 adicionais, ilustradas na Figura 3) que compreende o material de fibra de carbono. Embora tenham sido aqui apresentados materiais específicos, deve ser também apreciado que podem ser também incorporados materiais adicionais e/ou alternativos no membro de suporte estrutural 50. Além disso, embora tenham sido aqui apresentadas as realizações que compreendem a longarina 51, deve ser apreciado que podem ser também fornecidas outras realizações para os membros de suporte estruturais que compreendem fibra de carbono tal como compreendendo uma tampa de longarina superior, uma tampa de longarina inferior e/ou elementos adicionais não aqui descrito.

Referindo-se agora às Figuras 3 e 4, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode também compreender uma ou mais cavidades 60 dentro da lâmina de rotor de turbina eólica 16. A uma ou mais cavidades 60 podem compreender lacunas dentro da lâmina de rotor de turbina eólica 16 que não são preenchidas com membros de suporte estrutural 50 ou outros componentes da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Por exemplo, em algumas realizações pode haver uma cavidade de bordo anterior 61 adjacente à bordo anterior 28 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Em algumas realizações, pode haver adicional ou alternativamente uma cavidade de bordo de fuga 61 adjacente ao bordo de fuga 30 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Em outras realizações, as cavidades adicional e/ou alternativa 60 podem também estar presente dentro da lâmina de rotor de turbina eólica 16 tal como próximo ou em volta do membro de suporte estrutural 50. Além disso, em algumas realizações, uma ou mais das cavidades 60, tal como a cavidade de bordo anterior 61 ou a cavidade de bordo de fuga 62, podem ser divididas em uma série de cavidades secundárias de maneira que toda ou parte da cavidade 60 possa ser preenchida com materiais de absorção de radar conforme será aqui apreciado.

Para auxiliar na redução da seção transversal de radar da lâmina de rotor de turbina eólica 16 em um ou mais locais, em algumas realizações, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode compreender um material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 disposto pelo menos em uma ou mais cavidades 60. O material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode compreender material relativamente leve que não afeta substancialmente o peso ou equilíbrio da lâmina de rotor de turbina eólica 16 e também é capaz de absorver radar através de um espectro de banda relativamente larga tal como a seção transversal de radar da lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode também ser reduzida por uma série de frequência. Conforme aqui usado, o espectro de banda larga refere-se a uma variação de frequência com amplitude de pelo menos 0,5 GHz, e em algumas realizações pelo menos em tomo de 1,0 GHz, de maneira que o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 é capaz de reduzir a seção transversal de radar de pelo menos uma parte da lâmina de rotor de turbina eólica 16 através de uma variação na frequência. O material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode compreender uma matriz de espuma 71 e uma série de corpos de carbono 72 (ou material similar dotado de características de atenuação de energia eletromagnética) dispersos por toda matriz de espuma 71, tal como fornecido em uma espuma com perda. Em algumas realizações, a matriz de espuma 71 pode compreender espuma de poliuretano de célula aberta que pode suportar a série de corpos de carbono 72. Tais materiais de espuma podem permitir a incorporação dispersa do material de atenuação de energia eletromagnética (por exemplo, corpos de carbono 72) embora não pesando para baixo a lâmina de rotor de turbina eólica 16 de maneira que a turbina eólica 10 deveria ser novamente projetada para manter sua funcionalidade.

Os corpos de carbono individuais 72 podem variar em seu tamanho relativo, formato e/ou quantidade de material de atenuação de energia eletromagnética e podem ser distribuídos uniforme ou variavelmente por toda matriz de espuma 71. Por exemplo, em algumas realizações, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode compreender um material carregado de carbono variável em que a quantidade de carbono no material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 não é uniforme. A não uniformidade de carga de carbono pode ser um resultado do número ou concentração dos corpos de carbono 72 dispostos em uma determinada região da matriz de espuma 71, o tamanho dos corpos de carbono 72 dispostos em uma determinada região da matriz de espuma 71, ou combinações dos mesmos. Variando a quantidade e/ou o local do material de atenuação de energia eletromagnética, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode reduzir a seção transversal de radar de pelo menos uma parte da lâmina de rotor de turbina eólica 16 pela atenuação de energia eletromagnética através de um espectro largo. Por exemplo, em algumas realizações, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode compreender uma ou mais das séries de absorventes de espuma baseados em carbono comercialmente disponíveis 320 fabricados por Cuming Microwave. O material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser incorporado nas lâminas de rotor de turbina eólica 16 compreendendo várias configurações e/ou membros de suporte estrutural 50. Por exemplo, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser disposto em uma ou mais cavidades 60 quando a lâmina de rotor de turbina eólica 16 compreende fibra de vidro (tal como quando compreende uma longarina 53 conforme ilustrado na Figura 3). Alternativamente, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 podem ser disposto em uma ou mais cavidades 60 quando a lâmina de rotor de turbina eólica 16 compreende fibra de carbono (tal como quando compreende uma longarina única 51 compreendendo conforme ilustrado na Figura 4). Embora tenham sido aqui identificados os locais e configurações específicos do material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70, deve ser apreciado que os mesmos são apenas exemplificativos, devem ser consideradas combinações / configurações adicionais ou alternativas de lâminas de rotor de turbina eólica 16 e de materiais de enchimento absorvente de radar de banda larga leves 70.

Além disso, ainda com referência às Figuras 3 e 4, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser disposto em vários locais na ou em volta da lâmina de rotor de turbina eólica 16 para reduzir a seção transversal de radar através de um espectro de banda relativamente larga de frequência de radar conforme aqui apreciado. Por exemplo, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser disposto pelo menos em uma ou mais cavidades 60 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Dependendo em parte do tamanho, formato e posição da cavidade específica 60, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser incorporado de maneira a preencher apenas uma parte da cavidade 60 (conforme ilustrado nas Figuras 3 e 4), ou preencher toda a cavidade 60. Em algumas realizações, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser disposto em uma cavidade 60 adjacente sempre que o adesivo esteja presente. Por exemplo, o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode ser disposto na cavidade de bordo anterior 61 e/ou na cavidade de bordo de fuga 62 de maneira que a incorporação de um único material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 possa reduzir a seção transversal de radar de pelo menos uma parte da lâmina de rotor de turbina eólica 16 mesmo se a quantidade de adesivo possa variar por local ou por lâmina. O aspecto de banda iarga do material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 pode, desse modo, ser utilizado para reduzir a seção transversal de radar para uma variedade de variações de frequência de banda de radar (tal como aquelas usadas na América do Norte e na Europa) através da incorporação de um único elemento para fornecer maior flexibilidade onde a lâmina de rotor de turbina eólica 16 é desdobrada. Além disso, o aspecto de banda larga pode também permitir a redução na seção transversal de radar de pelo menos uma parte da lâmina de rotor de turbina eólica 16 quando a estrutura locai da lâmina de rotor de turbina eólica 16 exigir a redução da seção transversal de radar através de mais de uma única frequência. Por exemplo, a quantidade variável de adesivo utilizado no bordo anterior 28 e/ou bordo de fuga 30 da concha 40 pode produzir uma seção transversal de radar que varia com base na espessura do adesivo. Um material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve 70 desse modo pode ajudar a reduzir a seção transversal de radar de toda estrutura adesiva apesar de sua espessura variável.

Referindo-se agora às Figuras 4 a 6, para auxiliar na redução da seção transversal de radar da lâmina de rotor de turbina eólica 16 em um ou mais locais, a lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode compreender alternativa ou adicionalmente uma parede lateral de camadas resistivas empilhadas 80 (tal como para lâminas de fibra de vidro conforme ilustrado na Figura 3) ou pode compreender uma única camada resistiva 81 (tal como para lâminas de fibra de carbono conforme ilustrado na Figura 4). Conforme aqui usado, deve ser apreciado que “camada resistiva” inclui tanto camadas resistivas quanto camadas de impedância.

Referindo-se especificamente às Figuras 3 e 5, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser incorporada em lâminas de rotor de turbina eólica 16 dotadas de membros de suporte estruturais 50 compreendendo fibra de vidro. A série de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender duas ou mais camadas resistivas individuais 81, cada separada por uma ou mais camadas de dobras 82, que agem em cooperação para absorver energia de radar convertendo a mesma para calor. A série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em um ou mais locais em volta do membro de suporte estrutural 50 que compreende fibra de vidro e opcionalmente a concha 40. Além disso, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser potencialmente relativamente sintonizada para frequências diferentes específicas em locais diferentes. A série de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender qualquer série de camadas resistivas individuais 81 espaçadas para reduzir a seção transversal de radar em volta de uma ou mais frequências particulares. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender, por exemplo, um material com carga de carbono contínua. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender camadas análogas de circuito em que as camadas compreendem um circuito de absorção de radar. Tais camadas análogas de circuito podem ser capaz de sintonização mais precisa para absorver radar de uma frequência particular. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 da série de camadas resistivas empilhadas 80 podem compreender uma variedade de tipos diferentes de camadas resistivas 81, tais como quando algumas compreendem camadas análogas de circuito e outras compreendem material com carga de carbono contínua. Além disso, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender qualquer número de camadas resistivas individuais 81. Por exemplo, em algumas realizações a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender 2 camadas resistivas 81. Em algumas realizações, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender até 20 camadas resistivas 81. As camadas resistivas individuais 81 podem ser afastadas em distâncias constantes ou variáveis por uma ou mais camadas de dobras 82. Cada camada de dobra 82 pode compreender uma espessura, tal como em torno de 10 mm, para separar as camadas resistivas adjacentes 81. Em algumas realizações, o espaçamento pode ser maior ou menor e pode depender do tamanho da camada de dobras 82 entre as camadas resistivas 81.

Referindo-se à figura 3, conforme comentado acima, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em vários locais na ou em volta da lâmina de rotor de turbina eólica suportada de fibra de vidro 16 para reduzir sua seção transversal de radar uma ou mais frequências. Por exemplo, em uma realização, a série de camadas resistivas empilhadas pode ser disposta em um ou mais locais em volta do membro de suporte estrutural 50 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Em tais realizações, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta de maneira que possa ser integrada com o membro de suporte estrutural 50 (por exemplo, camadas alternativas de fibra de vidro e camadas resistivas) e/ou pode ser disposta de maneira que seja empilhada fora do membro de suporte estrutural 50. Adicionalmente, em algumas realizações a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em um ou mais locais em volta da concha 40 da lâmina de rotor de turbina eólica 16. Em tais realizações, a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta de maneira que possa ser integrada com a concha 40 (por exemplo, camadas alternadas de fibra de vidro e camadas resistivas) e/ou podem ser dispostas de maneira que possam ser empilhadas fora ou dentro da concha 40. Embora tenham sido aqui identificados os locais e configurações específicos da série de camadas resistivas empilhadas 80, deve ser apreciado que esses são apenas exemplificativos. Devem ser apreciadas combinações e/ou configurações adicionais ou alternativas de lâminas de rotor de turbina eólica 16 e série de camadas resistivas empilhadas 80.

Como a série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser sintonizada para frequências alvos específicas (tal como pela variação do tipo de camada resistiva e/ou as distâncias entre as mesmas), uma única lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode ter uma seção transversal de radar reduzida para uma ou mais frequências. Por exemplo, é sabido que a lâmina de rotor de turbina eólica 16 será desdobrada e que frequência de radar irá sofrer, do que uma ou mais da série de camadas resistivas empilhadas pode ser disposta em volta da lâmina de rotor de turbina eólica 16 sintonizada para aquela frequência específica. Por outro lado, se a lâmina de rotor de turbina eólica 16 for fabricada antes é conhecido onde será desdobrada, as frequências específicas de radar incidente podem não ser conhecidas. Portanto, em algumas realizações, diferentes séries de camadas resistivas empilhadas 80 podem ser dispostas em volta da lâmina de rotor de turbina eólica 16 de maneira que possam ser almejadas frequências diferentes. Por exemplo, uma primeira série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em volta do membro de suporte estrutural 50 que é sintonizado para frequências mais proeminentes na América do Norte. Uma segunda série de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser então disposta em volta da concha 40 que é sintonizada para frequências mais proeminentes na Europa. Portanto, a mesma lâmina de rotor de turbina eólica 16 pode ser desdobrada em qualquer área geográfica e ainda ter uma seção transversal de radar reduzida para seja qual for a frequência de radar que esteja sujeita. Tais realizações podem modernizar a fabricação e fornecer lâminas mais versáteis para desdobramento mais amplo.

Referindo-se agora às Figuras 4 e 6, as camadas resistivas individuais 81 (sem empilhamento) podem ser incorporadas em um ou mais locais diferentes de lâminas de rotor de turbina eólica 16 dotadas de membros de suporte estrutural 50 que compreendem fibras de carbono. As camadas resistivas individuais 81 podem compreender uma lâmina resistiva disposta em volta da concha 40 e posicionada para reduzir a seção transversal de radar com respeito à dispersão que pode ocorrer do grande membro de suporte estrutural de fibra de carbono 50.

Especificamente, em algumas realizações, uma camada resistiva individual 81 pode ser posicionada entre o membro de suporte estrutural 50 e o bordo anterior 28. Tais realizações podem permitir a absorção da energia de radar dispersa do membro de suporte estrutural 51 próximo ao bordo anterior 28.

Alternativa ou adicionalmente, em algumas realizações, uma camada resistiva individual 81 pode ser posicionada entre o membro de suporte estrutural 51 e o bordo de fuga 30. Tais realizações podem permitir a absorção da energia de radar dispersa do membro de suporte estrutural 51 próximo ao bordo de fuga 30. Além disso, as camadas resistivas individuais 81 podem ser dispostas dentro da concha 40, dentro da concha 40, ou integral com a concha 40. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 6, a concha 4 pode compreender uma série de camadas de dobras 82 tal como a camada resistiva individual 81 é disposta entre duas das ditas camadas de dobras 82.

Além disso, em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender uma resistência cônica de maneira que a camada resistiva individual 81 tenha uma menor resistência próximo ao membro de suporte estrutural 51 e uma maior resistência próximo ao bordo anterior 28 ou o bordo de fuga 30. A resistência cônica pode ajudar a absorver a energia de radar através de uma variação mais ampla para melhor reduzir a seção transversal de radar geral que pode resultar da dispersão do membro de suporte estrutural 51 compreendendo fibra de carbono.

Deve ser agora apreciado que o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve e/ou uma ou mais camadas resistivas pode ser incorporado em uma lâmina de rotor de turbina eólica para reduzir sua seção transversal de radar. A incorporação de tais materiais pode fornecer redução de seção transversal de radar sobre uma ou mais frequências; embora não impondo restrições físicas adicionais significativas à lâmina de rotor de turbina eólica. Por exemplo, incorporando uma ou mais características de redução de seção transversal de radar aqui divulgadas e descritas, a seção transversal de radar da lâmina de rotor de turbina eólica pode ser reduzida pelo menos por 2 dB, ou potencialmente mesmo 25 dB, para permitir melhor colocação próximo ou em volta das torres de radar. Tais lâminas de rotor de turbina eólica podem, desse modo, ser utilizadas em várias regiões geográficas (que usem bandas de radar diferentes) sem exigir customização única para seu desdobramento alvo.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhe com relação a apenas um número limitado de realizações, deve ser prontamente compreendido que a invenção não está limitada a tais realizações divulgadas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas anteriormente, mas que são proporcionais ao espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, embora tenham sido descritas várias realizações da invenção, deve ser compreendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas algumas realizações descritas. Portanto, a invenção não deve ser vista como limitada à descrição precedente, mas é apenas limitada pelo escopo das reivindicações em anexo.

Claims

1. ROTOR DE TURBINA EÓLICA, sendo que o dito rotor compreende: uma concha que compreende um bordo anterior oposto a um bordo de fuga; um membro de suporte estrutural que suporta a concha e está disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e que se estende pelo menos por uma parte da extensão do vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono; uma ou mais cavidades dentro da lâmina de rotor de turbina eólica; e um material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve disposto pelo menos em uma ou mais cavidades para fornecer a seção transversal de radar reduzida.

2. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve compreende uma espuma com perda.

3. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve compreende um material variável carregado de carbono em que a quantidade de carbono no material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve não é uniforme.

4. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o bordo anterior compreende um adesivo e o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve está disposto em uma cavidade de bordo anterior adjacente ao bordo anterior.

5. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 4, em que o adesivo compreende uma espessura não uniforme.

6. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o bordo de fuga também compreende um adesivo e o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve é também disposto em uma cavidade de bordo de fuga adjacente ao bordo de fuga.

7. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o material de enchimento absorvente de radar de banda larga leve absorve pelo menos parcialmente radar transversal a uma variação de frequência com amplitude de pelo menos 0,5 GHz.

8. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 7, em que a amplitude da variação de frequência é pelo menos em torno de 1.0 GHz.

9. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma primeira camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e a lâmina do bordo anterior para também fornecer a seção transversal de radar reduzida; e uma segunda camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e o bordo de fuga para também fornecer a seção transversal de radar reduzida.

10. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 9, em que a primeira camada resistiva e a segunda camada resistiva são dispostas fora da concha.

11. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 9, em que a primeira camada resistiva tem uma resistência cônica dotada de uma resistência mais baixa próxima ao membro de suporte estrutural e uma resistência mais alta próxima ao bordo anterior.

12. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 9, em que a segunda camada resistiva tem uma resistência cônica dotada de uma resistência mais baixa próxima ao membro de suporte estrutural e uma resistência mais alta próxima ao bordo de fuga.

13. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, que compreende: uma concha que compreende um bordo anterior oposto ao bordo de fuga; um membro de suporte estrutural que suporta a concha e está disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e que se estende pelo menos em parte para uma extensão do vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono; e uma primeira camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e a lâmina de bordo anterior para fornecer a seção transversal de radar reduzida.

14. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que a primeira camada resistiva tem uma resistência cônica que tem uma resistência mais baixa próxima ao membro de suporte estrutural e uma resistência mais alta próxima ao bordo de fuga.

15. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, compreendendo adicionalmente uma segunda camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e o bordo de fuga para também fornecer a seção transversal de radar reduzida.

16. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 15, em que a segunda camada resistiva tem uma resistência cônica que tem uma resistência mais baixa próxima ao membro de suporte estrutural e uma resistência mais alta próxima ao bordo de fuga.

17. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que a concha compreende uma série de camadas de dobras e a primeira camada resistiva é disposta entre duas da série de camadas de dobras.

18. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, que compreende: uma concha que compreende um bordo anterior oposto ao bordo de fuga; um membro de suporte estrutural que suporta a concha e está disposto dentro da lâmina de rotor de turbina eólica entre o bordo anterior e o bordo de fuga e que se estende pelo menos por uma parte de uma extensão do vão de lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono; e uma primeira camada resistiva disposta em volta da concha entre o membro de suporte estrutural e o bordo de fuga para também fornecer a seção transversal de radar reduzida.

19. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 19, em que a primeira camada resistiva tem uma resistência cônica que tem uma resistência mais baixa próxima ao membro de suporte estrutural e uma resistência mais alta próxima ao bordo de fuga.

20. LÂMINA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 18, em que a concha compreende uma série de camadas de dobras e a primeira camada resistiva está disposta entre duas da série de camadas de dobras.