BR102013000708A2

BR102013000708A2 - Lâmina de fator da turbina eólica

Info

Publication number: BR102013000708A2
Application number: BRBR102013000708-0A
Authority: BR
Inventors: Russell Craig Baucke
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2015-05-19
Also published as: US9033672B2; BR102013000708B1; US20130177435A1; DE102013100114A1; DK178605B1; DK201370010A

Abstract

Lâmina de rotor da turbina eólica. As lâminas de rotor da turbina eólica com um corte transversal de radar reduzido incluem um invólucro que tem uma borda dianteira oposta a uma borda traseira, um membro de suporte estrutural que sustenta o invólucro e é disposto na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica entre a borda dianteira e a borda traseira e se estende por pelo menos uma porção de um comprimento de vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de video, uma ou mais cavidades na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica e um material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve, disposto em pelo menos uma das uma ou mais cavidades para fornecer o corte transversal de radar reduzido.

Description

"LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA" Referência Cruzada a Pedidos Relacionados Este pedido refere-se ao número de dossiê GE 252906, depositado simultaneamente ao presente documento em 11 de janeiro de 2012, o qual é incorporado em sua totalidade a título de referência e faz parte do presente documento.

Antecedentes da Invenção O assunto revelado no presente documento refere-se a turbinas eólicas e, mais especificamente, a turbinas eólicas e lâminas de rotor da turbina eólica com cortes transversais de radar reduzidos. A potência eólica pode ser considerada uma das fontes de energia mais limpas e mais favoráveis ao ambiente atualmente disponíveis, e turbinas eólicas têm ganhado maior atenção nesse sentido. Uma turbina eólica pode incluir uma torre, um gerador, uma caixa de engrenagem, uma nacela e uma ou mais lâminas de rotor que compreendem um material compósito. As lâminas de rotor capturam a energia cinética do vento com o uso de princípios de folha metálica conhecidos e transmitem a energia cinética através de energia rotacional para girar um eixo que acopla as lâminas de rotor a uma caixa de engrenagem ou, se uma caixa de engrenagem não é usada, diretamente ao gerador. O gerador converte, então, a energia mecânica em energia elétrica que pode ser distribuída a uma grade de serviços públicos.

As turbinas eólicas podem, assim, ser colocadas em uma variedade de localizações para auxiliar a capturar de modo eficaz a energia da potência eólica quando presente. Essas localizações podem incluir ambas as localizações em terra e em alto-mar e podem estar potencialmente localizadas em uma ampla variedade de posições geológicas e topográficas diferentes. Entretanto, algumas restrições baseadas em posição podem inibir a viabilidade de posicionamento de turbinas eólicas e de certas localizações. Por exemplo, estações de radar e semelhantes, tais como aquelas usadas em muitos aeroportos, utilizam áreas abertas para capturar retroalimentação de radar ao longo de grandes distâncias para monitorar várias atividades, como tráfego aéreo. O posicionamento de turbinas eólicas perto de tais estações de radar pode resultar em uma retroalimentação de radar consistente ou ocasional devido ao corte transversal de radar de um ou mais componentes das turbinas eólicas e impede, desse modo, o monitoramento de espaço no lado oposto de tais turbinas eólicas.

Consequentemente, lâminas de rotor da turbina eólica e turbinas eólicas alternativas com corte transversal de radar reduzido seriam bem vindas na técnica.

Breve Descrição da Invenção Em uma realização, uma lâmina de rotor da turbina eólica com um corte transversal de radar reduzido é fornecida. A lâmina de rotor da turbina eólica inclui um invólucro que tem uma borda dianteira no lado oposto a uma borda traseira, um membro de suporte estrutural que sustenta o invólucro e é disposto na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica entre a borda dianteira e a borda traseira, e se estende por pelo menos uma porção de um comprimento de vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de vidro, e uma ou mais cavidades na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica. A lâmina de rotor da turbina eólica inclui ainda um material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve disposto em pelo menos uma das uma ou mais cavidades para fornecer o corte transversal de radar reduzido.

Em outra realização, uma lâmina de rotor da turbina eólica com um corte transversal de radar reduzido é fornecida. A lâmina de rotor da turbina eólica inclui um invólucro que tem uma borda dianteira no lado oposto a uma borda traseira, e um membro de suporte estrutural que sustenta o invólucro e é disposto na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica entre a borda dianteira e a borda traseira, e se estende por pelo menos uma porção de um comprimento de vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de carbono. A lâmina de rotor da turbina eólica inclui ainda uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas dispostas em uma ou mais localizações ao redor de um membro de suporte estrutural para fornecer o corte transversal de radar reduzido.

Esses atributos e atributos adicionais fornecidos pelas realizações discutidas no presente documento serão mais bem compreendidos tendo em vista a seguinte descrição detalhada, em conjunção com os desenhos.

Breve Descrição dos Desenhos As realizações estabelecidas nos desenhos são ilustrativas e exemplificativas em natureza, e não são destinadas a limitar as invenções definidas pelas reivindicações. A seguinte descrição detalhada das realizações ilustrativas pode ser entendida quando lida em conjunção com os seguintes desenhos, onde estruturas semelhantes são indicadas com numerais de referência semelhantes, e n qual: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma lâmina de rotor da turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; A Figura 3 é uma vista em corte transversal de uma fibra de vidro com base na lâmina de rotor da turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; A Figura 4 é uma vista em corte transversal de uma fibra de carbono com base na lâmina de rotor da turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; A Figura 5 é uma vista explodida de uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; e A Figura 6 é uma vista explodida de uma camada resistiva individual de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

Descrição Detalhada da Invenção Uma ou mais realizações específicas da presente invenção serão descritas abaixo. Em um esforço para fornecer uma descrição concisa dessas realizações, todos os atributos de uma implantação real podem não serem descritos no relatório descritivo. Deve ser apreciado que, no desenvolvimento de qualquer tal implantação real, como em qualquer projeto de design ou engenharia, numerosas decisões específicas de implantação devem ser feitas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, tais como a complacência com restrições relacionadas a sistema e relacionadas a comércio, as quais podem variar a partir de uma implantação para outra. Além disso, deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas seria, mesmo assim, um empreendimento de rotina de design, fabricação, e manufatura para aqueles com habilidade comum que tem o benefício desta revelação.

Ao introduzir elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos “um”, “uma”, “o”, "a", "dita" e “dito” são destinados a significar que existe um ou mais dos elementos. Os termos “compreender”, “incluir” e “ter” são destinados a estarem inclusos e significam que podem existir elementos adicionais diferentes dos elementos listados.

As turbinas eólicas e lâminas de rotor da turbina eólica com corte transversal de radar reduzida são reveladas no presente documento. Em particular, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve e/ou camadas resistivas empilhadas podem ser incorporados nas lâminas de rotor da turbina eólica para fornecer absorção de radar relativamente larga ou alvejada. Por exemplo, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve pode ser disposto em uma de uma pluralidade de cavidades no interior da lâmina de rotor da turbina eólica para reduzir o corte transversal de radar através de um espectro relativamente largo sem afetar significativamente o peso ou balanço da lâmina de rotor da turbina eólica. Similarmente, uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas pode ser incorporada na lâmina de rotor da turbina eólica em uma ou mais localizações, tais como o membro de suporte estrutural ou o invólucro. Quando as camadas resistivas empilhadas estiverem dispostas em múltiplas localizações, localizações diferentes podem ser sintonizadas para reduzir o corte transversal de radar em frequências diferentes. Incorporar um ou mais desses atributos pode permitir que a mesma lâmina de rotor da turbina eólica seja disposta em áreas geográficas diferentes que usam bandas de radar diferentes enquanto ainda fornece um corte transversal de radar reduzido.

Referindo-se agora à Figura 1, uma vista em perspectiva de uma turbina eólica 10 é ilustrada. A turbina eólica 10 pode compreender geralmente uma nacela 14 montada em uma torre 12. Uma pluralidade de lâminas de rotor da turbina eólica 16 podem ser montadas em um cubo do rotor 18, o qual pode ser conectado em um flange principal que gira um eixo de rotor principal (não ilustrado). A geração de potência da 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 para propósitos ilustrativos somente, e não são destinados a limitar a aplicação dessa revelação a um tipo ou configuração turbina eólica específica.

Referindo-se agora à Figura 2, uma vista em perspectiva de uma lâmina de rotor da turbina eólica 16 é ilustrada. A lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode incluir uma raiz da lâmina 20 para montar a lâmina de rotor da turbina eólica 16 em um flange de montagem (não ilustrado) do centro da turbina eólica 18 (ilustrada na Figura 1) e uma ponta da lâmina 22 disposta no lado oposto da raiz da lâmina 20. A lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender um lado de pressão 24 e um lado de sucção 26, que estendem entre uma borda dianteira 28 e uma borda traseira 30. Adicionalmente, a lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode incluir um comprimento de vão da lâmina de rotor 32 que define o comprimento total entre a raiz da lâmina 20 e a ponta da lâmina 22. A lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender ainda uma corda 34 que define o comprimento total entre a borda dianteira 28 e a borda traseira 30. Deve ser apreciado que a corda 34 pode variar em comprimento com relação ao comprimento de vão da lâmina de rotor 32, conforme a lâmina de rotor da turbina eólica 16 se estende da raiz da lâmina 20 para a ponta da lâmina 22. A lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode definir qualquer perfil aerodinâmico adequado. Assim, em algumas realizações, a lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode definir um corte transversal em formato de aerofólio. Por exemplo, a lâmina de rotor da turbina eólica 16 também pode ser adaptada de modo aeroelástico. A adaptação de modo aeroelástico da lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode implicar na dobra da lâmina de rotor da turbina eólica 16 em, geralmente, uma direção do sentido da corda. A direção do sentido da corda geralmente corresponde a uma direção paralela à corda 34, definida entre a borda dianteira 28 e a borda traseira 30 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Adicionalmente, a direção do sentido do vão geralmente corresponde a uma direção paralela ao comprimento de vão da lâmina de rotor 32 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Em algumas realizações, a adaptação de modo aeroelástico da lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender adicionalmente ou alternativamente torcer a lâmina de rotor da turbina eólica 16, tal como por torcer a lâmina do rotor 16, geralmente, na direção do sentido da corda e/ou na direção do sentido do vão.

Referindo-se agora às Figuras 3 e 4, os cortes transversais das lâminas de rotor da turbina eólica 16 são ilustrados. A estrutura da lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender geralmente um invólucro 40 e um membro de suporte estrutural 50 disposto dentro do invólucro 40. Conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3, o invólucro 40 pode compreender a borda dianteira 28 no lado oposto da borda traseira 30. O invólucro 40 pode compreender qualquer material que permite a captura de vento de entrada para rodar a lâmina de rotor da turbina eólica 16 enquanto é capaz de ser suportado pelo membro de suporte estrutural 50. Por exemplo, em algumas realizações o invólucro 40 pode compreender um material compósito. Em algumas realizações, o invólucro 40 pode compreender um material de fibra de vidro ou um material de fibra de carbono. Mesmo em algumas realizações, o invólucro 40 pode compreender uma pluralidade de camadas (por exemplo, uma pluralidade de camadas de fibra de vidro) que são conectadas entre si através de adesivos (por exemplo, colas, fitas, etc.), fechos mecânicos (por exemplo, parafusos, pinos, etc.) ou semelhantes. Embora as realizações específicas das lâminas de rotor da turbina eólica 16 tenham sido reveladas no presente documento, deve ser apreciado que essas realizações não são destinadas a serem limitantes, e lâminas de rotor da turbina eólica 16 alternativas (por exemplo, com o uso de materiais adicionais e/ou alternativos, designs ou semelhantes) também devem ser apreciadas.

Em algumas realizações, o invólucro 40 pode compreender uma pluralidade de camadas mantidas juntas por um adesivo, tal como um adesivo de epóxi. Em tais realizações, a quantidade de adesivo, ou aglutinante similar, pode variar em quantidade por localização. Assim, algumas localizações do invólucro 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 também pode interagir com o radar de modo que as variações nas quantidades de adesivo podem levar a variações no seu corte transversal de radar ao longo da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Embora os adesivos de epóxi sejam identificados especificamente no presente documento, deve ser apreciado que outros aglutinantes, fechos ou outros remanescentes da manufatura e/ou montagem podem ser dispostos similarmente ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica 16 em quantidades não uniformes, o que produz, desse modo, variações no corte transversal de radar por localização.

Referindo-se às Figuras 2 a 4, o membro de suporte estrutural 50 pode ser disposto dentro do invólucro 40 entre a borda dianteira 28 e a borda traseira 30, e se estende por pelo menos uma porção do comprimento de vão da lâmina de rotor 32. O membro de suporte estrutural 50 pode compreender qualquer membro de suporte que seja diretamente ou indiretamente conectado ao, e que sustenta o, invólucro 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 um tirante 51 e uma ou mais tampas de tirante, tais como uma tampa de tirante superior 52 e uma tampa de tirante inferior 53. O tirante 51, a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 podem se estender por qualquer comprimento do comprimento de vão da lâmina de rotor 32 suficiente para suportar toda a lâmina de rotor da turbina eólica 16. Por exemplo, em algumas realizações o tirante 51, a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 podem se estender substancialmente por todo o comprimento do comprimento de vão da lâmina de rotor 32 a partir da raiz 20 até a ponta 22. Em algumas realizações, o tirante 51, a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 podem somente se estender por uma porção do comprimento de vão da lâmina de rotor 32. Até mesmo em algumas realizações, o tirante 51, a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 podem se estender por comprimentos diferentes, independente um do outro, tal como quando a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 se estendem por um comprimento além do tirante 51, na direção da ponta 22. Além disso, embora as realizações que compreendam o tirante 51, a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 tenham sido apresentadas no presente documento, deve ser apreciado que outras realizações também podem ser fornecidas para os membros de suporte estrutural que compreendem fibra de vidro, tal como que compreende somente um desses elementos e/ou que compreende elementos adicionais ainda não descritos no presente documento.

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 um único tirante 51 (isso é, sem a tampa de tirante superior 52 e a tampa de tirante inferior 53 adicionais ilustradas na Figura 3), o qual compreende o material de fibra de carbono. Embora materiais específicos tenham sido apresentados no presente documento, deve ser apreciado que materiais adicionais e/ou alternativos também podem ser incorporados no membro de suporte estrutural 50. Além disso, embora as realizações que compreendam o tirante 51 tenham sido apresentadas no presente documento, deve ser apreciado que outras realizações também podem ser fornecidas para os membros de suporte estrutural que compreendem fibra de carbono, tal como o que compreende uma tampa de tirante superior, uma tampa de tirante inferior e/ou elementos adicionais ainda não descritos no presente documento.

Referindo-se agora às Figuras 3 e 4, a lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender ainda uma ou mais cavidades 60 na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica 16. As uma ou mais cavidades 60 podem compreender lacunas no interior da lâmina de rotor da turbina eólica 16 que não são preenchidas com os membros de suporte estrutural 50 ou outros componentes da lâmina de rotor da turbina eólica 16.Por exemplo, em algumas realizações, pode haver uma cavidade da borda dianteira 61 adjacente à borda dianteira 28 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Em algumas realizações, pode haver, adicionalmente ou alternativamente, uma cavidade da borda traseira 61 adjacente à borda traseira 30 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Em outras realizações, cavidades adicionais e/ou alternativas 60 também podem estar presentes na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica 16, tais como próximas ou ao redor do membro de suporte estrutural 50. Além disso, em algumas realizações, uma ou mais das cavidades 60, tais como a cavidade da borda dianteira 61 ou a cavidade da borda traseira 62, podem ser divididas em uma pluralidade de subcavidades de modo que toda ou parte da cavidade 60 possa ser preenchida com materiais de absorção de radar, como se irá se tornar apreciado no presente documento.

Para auxiliar na redução do corte transversal de radar da lâmina de rotor da turbina eólica 16 em uma ou mais localizações, em algumas realizações a lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender um material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 disposto em pelo menos uma das uma ou mais cavidades 60. O material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode compreender um material de peso relativamente leve que não afeta substancialmente o peso ou balanço da lâmina de rotor da turbina eólica 16 e também é capaz de absorver o radar através de um espectro de banda relativamente larga, de modo que o corte transversal de radar da lâmina de rotor da turbina eólica 16 possa ser reduzido para uma pluralidade de frequências. Conforme usado no presente documento, o espectro de banda larga refere-se a um alcance de frequência que está na faixa de pelo menos cerca de 0,5 GHz, e em algumas realizações, pelo menos cerca de 1,0 GHz, de modo que o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 seja capaz de reduzir o corte transversal de radar de pelo menos uma porção da lâmina de rotor da turbina eólica 16 através de um alcance em frequência. O material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode compreender uma matriz de espuma 71 e uma pluralidade de corpos de carbono 72 (ou material similar que tem características de atenuação de energia eletromagnética) dispersos por toda a matriz de espuma 71, tal como fornecido em uma espuma com perdas. Em algumas realizações, a matriz de espuma 71 pode compreender espuma de poliuretano com célula aberta que possa suportar a pluralidade de corpos de carbono 72. Tais materiais de espuma podem permitir a incorporação dispersa do material que atenua energia eletromagnética (por exemplo, os corpos de carbono 72) enquanto que não pesa para baixo a lâmina de rotor da turbina eólica 16 de modo que exigiría reprojetar a turbina eólica 10 para manter sua funcionalidade.

Os corpos de carbono individuais 72 podem variar em seus tamanhos, formatos e/ou quantidades relativas de material que atenua energia eletromagnética, e podem ser ou uniformemente ou variavelmente distribuídos por toda a matriz de espuma 71. Por exemplo, em algumas realizações, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode compreender um material carregado com carbono variável, em que a quantidade de carbono no material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 é não uniforme. A não uniformidade do carregamento de carbono pode ser um resultado do número ou concentração de corpos de carbono 72 dispostos em certa região da matriz de espuma 71, o tamanho dos corpos de carbono 72 dispostos em certa região da matriz de espuma 71, ou combinações dos mesmos. Por variar a quantidade e/ou localização do material que atenua energia eletromagnética, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode reduzir o corte transversal de radar de pelo menos uma porção da lâmina de rotor da turbina eólica 16 por atenuar a energia eletromagnética através de um espectro largo. Por exemplo, em algumas realizações, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode compreender uma ou mais das 320 séries comercialmente disponíveis de absorvedores de espuma baseados em carbono manufaturados por Cuming Microwave. O material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser incorporado nas lâminas de rotor da turbina eólica 16 que compreendem várias configurações e/ou materiais de membro de suporte estrutural 50. Por exemplo, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto em uma ou mais cavidades 60 quando a lâmina de rotor da turbina eólica 16 compreende fibra de vidro (tal como quando a mesma compreende um tirante 51, uma tampa de tirante superior 52 e uma tampa de tirante inferior 53, conforme ilustrado na Figura 3). Alternativamente, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto em uma ou mais cavidades 60 quando a lâmina de rotor da turbina eólica 16 compreende fibra de carbono (tal como quando a mesma compreende um único tirante 51 que compreende como ilustrado na Figura 4). Embora configurações e localizações específicas do material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 tenham sido identificadas no presente documento, deve ser apreciado que esses são somente exemplificativos; adicionais ou combinações/configurações alternativas de lâminas de rotor da turbina eólica 16, e o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leves 70 deve ser apreciado.

Adicionalmente, ainda referindo-se às Figuras 3 e 4, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto em uma variedade de localizações na e ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica 16 para reduzir o corte transversal de radar através de um espectro de banda relativamente larga de freqüência de radar, conforme apreciado no presente documento. Por exemplo, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto em pelo menos uma das uma ou mais cavidades 60 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Dependente em parte do tamanho, formato e posição da cavidade específica 60, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser incorporado de modo que o mesmo preencha somente uma porção da cavidade 60 (conforme ilustrado nas Figuras 3 e 4), ou preencha a totalidade da cavidade 60. Em algumas realizações, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto em uma cavidade 60 adjacente ao adesivo que estiver presente. Por exemplo, o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser disposto na cavidade da borda dianteira 61 e/ou na cavidade da borda traseira 62 de modo que a incorporação de um único material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode reduzir o corte transversal de radar de pelo menos uma porção da lâmina de rotor da turbina eólica 16 mesmo que a quantidade de adesivo pode variar por localização ou por lâmina. O aspecto de banda larga do material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode ser utilizado, desse modo, para reduzir o corte transversal de radar para uma variedade de alcances de frequência de banda de radar (tais como aquelas usadas na América do Norte e na Europa) por meio da incorporação de um único elemento para fornecer maior flexibilidade onde a lâmina de rotor da turbina eólica 16 é colocada. Além disso, o aspecto de banda larga também pode permitir a redução no corte transversal de radar de pelo menos uma porção da lâmina de rotor da turbina eólica 16 quando a estrutura local da lâmina de rotor da turbina eólica 16 exigir a redução do corte transversal de radar através de mais que uma única frequência. Por exemplo, a quantidade variável de adesivo utilizado na borda dianteira 28 e/ou na borda traseira 30 do invólucro 40 pode produzir um corte transversal de radar que varie com base na espessura do adesivo. Um único material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve 70 pode auxiliar, desse modo, em reduzir o corte transversal de radar de toda a estrutura do adesivo apesar de sua espessura variável.

Referindo-se agora às Figuras 4 a 6, para auxiliar na redução do corte transversal de radar da lâmina de rotor da turbina eólica 16 em uma ou mais localizações, a lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode compreender alternativamente ou adicionalmente uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 (tal como para lâminas fibra de vidro como ilustrado na Figura 3) ou pode compreender uma única camada resistiva 81 (tal como para lâminas fibra de carbono como ilustrado na Figura 4). Conforme usado no presente documento, deve ser apreciado que “camada resistiva” inclui ambas as camadas resistivas e as camadas de impedância.

Referindo-se especificamente às Figuras 3 e 5, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser incorporada nas lâminas de rotor da turbina eólica 16 que têm membros de suporte estrutural 50 que compreendem fibra de vidro. A pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender duas ou mais camadas resistivas individuais 81, cada separada por uma ou mais camadas laminadas 82, as quais agem em cooperação para absorver energia de radar por converter a mesma em calor. A pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em uma ou mais localizações ao redor do membro de suporte estrutural 50 que compreende fibra de vidro, e opcionalmente o invólucro 40. Além disso, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser sintonizada relativamente potencialmente para frequências específicas diferentes em localizações diferentes. A pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender qualquer pluralidade de camadas resistivas individuais 81 espaçadas para reduzir o corte transversal de radar em cerca de uma ou mais frequências particulares. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender, por exemplo, um material com carregamento de carbono contínuo. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender camadas analógicas de circuito, em que as camadas compreendem um circuito que absorve radar. Tais camadas analógicas de circuito podem ser capazes de sintonização mais precisa para absorver radar de uma frequência particular. Em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 da pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 podem compreender uma variedade de tipos diferentes de camadas resistivas 81, tais como onde algumas compreendem camadas analógicas de circuito e outras compreendem material com carregamento de carbono contínuo. Além disso, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender qualquer número de camadas resistivas individuais 81. Por exemplo, em algumas realizações, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender 2 camadas resistivas 81. Em algumas realizações, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode compreender até 20 camadas resistivas 81. As camadas resistivas individuais 81 podem ser espaçadas entre si em distâncias constantes ou variáveis por uma ou mais camadas laminadas 82. Cada camada laminada 82 pode compreender uma espessura, tal como cerca 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 laminada 82 entre as camadas resistivas 81.

Referindo-se à Figura 3, conforme discutido acima, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em uma variedade de localizações na e ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica suportada por fibra de vidro 16 para reduzir seu corte transversal de radar através de uma ou mais frequências. Por exemplo, em uma realização, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas pode ser disposta em uma ou mais localizações ao redor do membro de suporte estrutural 50 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Em tais realizações, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta de modo que as mesmas sejam integradas com o membro de suporte estrutural 50 (por exemplo, camadas alternativas de fibra de vidro e camadas resistivas) e/ou as mesmas podem ser dispostas de modo que as mesmas sejam empilhadas na parte exterior do membro de suporte estrutural 50. Adicionalmente, em algumas realizações, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta em uma ou mais localizações ao redor do invólucro 40 da lâmina de rotor da turbina eólica 16. Em tais realizações, a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta de modo que as mesmas sejam integradas com o invólucro 40 (por exemplo, as camadas alternativas de fibra de vidro e camadas resistivas) e/ou as mesmas podem ser dispostas de modo que as mesmas sejam empilhadas na parte exterior ou interior do invólucro 40. Embora configurações e localizações específicas da pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 tenham sido identificadas no presente documento, deve ser apreciado que essas são somente exemplificativas. Combinações e/ou configurações adicionais ou alternativas de lâminas de rotor da turbina eólica 16, e a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 devem ser apreciadas. Já que a pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser sintonizada para alvejar frequências específicas (tais como por variar o tipo de camada resistiva e/ou as distâncias entre as mesmas), uma única lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode ter um corte transversal de radar reduzido para uma ou mais frequências. Por exemplo, se for conhecido onde a lâmina de rotor da turbina eólica 16 será empregada e quais frequências de radar a mesma irá experimentar, então uma ou mais pluralidades de camadas resistivas empilhadas pode ser disposta ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica 16 sintonizada para aquela frequência particular. Reciprocamente, se a lâmina de rotor da turbina eólica 16 for manufaturada antes de ser conhecido onde a mesma será empregada, as frequências específicas do radar incidente podem não ser conhecidas. Portanto, em algumas realizações, pluralidades diferentes de camadas resistivas empilhadas 80 podem ser dispostas ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica 16 de modo que frequências diferentes possam ser alvejadas. Por exemplo, uma primeira pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode ser disposta ao redor do membro de suporte estrutural 50 que é sintonizado para frequências mais proeminentes na América do Norte. Uma segunda pluralidade de camadas resistivas empilhadas 80 pode então ser disposta ao redor do invólucro 40 que é sintonizado para frequências mais proeminentes na Europa. Assim, a mesma lâmina de rotor da turbina eólica 16 pode ser empregada em qualquer área geográfica e ainda possuir um corte transversal de radar reduzido para seja qual for a frequência de radar que estiver sujeita. Tais realizações podem agilizar a manufatura e fornecer lâminas mais versáteis para emprego mais amplo.

Referindo-se agora às Figuras 4 e 6, camadas resistivas individuais 81 (sem empilhar) podem ser incorporadas em uma ou mais localizações diferentes de lâminas de rotor da turbina eólica 16 que têm membros de suporte estrutural 50 que compreendem fibra de carbono. As camadas resistivas individuais 81 podem compreender uma chapa resistiva disposta ao redor do invólucro 40 e posicionada para reduzir o corte transversal de radar com relação ao espalhamento que pode ocorrer a partir 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 51 e a borda dianteira 28. Tais realizações podem permitir a absorção de energia de radar espalhada a partir do membro de suporte estrutural 51 próximo à borda dianteira 28. Alternativamente ou adicionalmente, em algumas realizações, uma camada resistiva individual 81 pode ser posicionada entre o membro de suporte estrutural 51 e a borda traseira 30. Tais realizações podem permitir a absorção de energia de radar espalhada a partir do membro de suporte estrutural 51 próximo à borda traseira 30. Além disso, as camadas resistivas individuais 81 podem ser dispostas na parte de dentro do invólucro 40, no lado do invólucro 40, ou integrante com o invólucro 40. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 6, o invólucro 40 pode compreender uma pluralidade de camadas laminadas 82 de modo que a camada resistiva individual 81 seja disposta entre duas das ditas camadas laminadas 82.

Adicionalmente, em algumas realizações, as camadas resistivas individuais 81 podem compreender uma resistência afiliada de modo que a camada resistiva individual 81 tenha uma resistência menor próxima ao membro de suporte estrutural 50 e uma resistência maior próxima à borda dianteira 28 ou à borda traseira 30. A resistência afiliada pode ajudar a absorver a energia de radar através de um alcance mais amplo para reduzir melhor o corte transversal de radar em geral que pode resultar do espalhamento do membro de suporte estrutural 51 que compreende fibra de carbono.

Deve ser apreciado agora que o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve e/ou uma ou mais camadas resistivas podem ser incorporados em uma lâmina de rotor da turbina eólica para reduzir seu corte transversal de radar. A incorporação de tais materiais pode fornecer redução de corte transversal de radar sobre uma ou mais frequências enquanto não impõe restrições físicas adicionais significativas à lâmina de rotor da turbina eólica. Por exemplo, por incorporar uma ou mais dos atributos de redução de corte transversal de radar revelados e descritos no presente documento, o corte transversal de radar da lâmina de rotor da turbina eólica pode ser reduzida por pelo menos 20 dB, ou potencialmente até mesmo 25 dB, para permitir melhor a colocação perto ou ao redor das torres de radar. Tais lâminas de rotor da turbina eólica podem ser utilizadas, desse modo, em uma variedade de regiões geográficas (que usam bandas de radar diferentes) sem exigir personalização exclusiva para seu emprego alvejado.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em conjunto com somente um número limitado de realizações, deve-se compreender prontamente que a invenção não é limitada a tais realizações reveladas. Ao invés disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes não descritos até agora, porém, os quais são proporcionais ao espírito e ao escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias realizações da invenção tenham sido descritas, deve-se compreender que os aspectos da invenção podem incluir somente algumas das realizações descritas. Consequentemente, a invenção não deve ser considerada como limitada pela descrição supracitada, contudo, é somente limitada pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, que compreende: um invólucro que compreende uma borda dianteira oposta a uma borda traseira; um membro de suporte estrutural que sustenta o invólucro e é disposto na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica entre a borda dianteira e a borda traseira e se estende por pelo menos uma porção de um comprimento de vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de vidro; uma ou mais cavidades na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica; e, um material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve disposto em pelo menos uma das uma ou mais cavidades para fornecer o corte transversal de radar reduzido.

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

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

4. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que a borda dianteira compreende um adesivo e o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve é disposto em uma cavidade da borda dianteira adjacente à borda dianteira.

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

6. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que a borda traseira também compreende um adesivo, e o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve também é disposto em uma cavidade da borda traseira adjacente à borda traseira.

7. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o material de carga absorvente de radar de banda larga de peso leve absorve pelo menos parcialmente o radar através de um alcance de frequência que está na faixa de pelo menos cerca de 0,5 GHz.

8. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 7, em que o alcance de frequência está na faixa de pelo menos cerca de 1,0 GHz.

9. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, em que o membro de suporte estrutural compreende um tirante disposto entre uma tampa de tirante superior e uma tampa de tirante inferior.

10. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas dispostas em uma ou mais localizações ao redor da lâmina de rotor da turbina eólica para fornecer adicionalmente o corte transversal de radar reduzido.

11. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 10, que compreende a pluralidade de camadas resistivas empilhadas, em que pelo menos uma dentre a pluralidade de camadas resistivas empilhadas é disposta ao redor do membro de suporte estrutural.

12. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 10, que compreende a pluralidade de camadas resistivas empilhadas, em que pelo menos uma dentre a pluralidade de camadas resistivas empilhadas é disposta ao redor do invólucro.

13. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, que compreende: um invólucro que compreende uma borda dianteira oposta a uma borda traseira; um membro de suporte estrutural que sustenta o invólucro e é disposto na parte interna da lâmina de rotor da turbina eólica entre a borda dianteira e a borda traseira e se estende por pelo menos uma porção de um comprimento de vão da lâmina de rotor, em que o membro de suporte estrutural compreende fibra de vidro; e, uma pluralidade de camadas resistivas empilhadas dispostas em uma ou mais localizações ao redor do membro de suporte estrutural para fornecer o corte transversal de radar reduzido.

14. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que a pluralidade de camadas resistivas empilhadas compreende uma ou mais camadas laminadas dispostas entre cada camada resistiva.

15. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 14, em que o membro de suporte estrutural compreende as uma ou mais camadas laminadas, de modo que a pluralidade de camadas resistivas empilhadas seja integral com o membro de suporte estrutural.

16. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que a pluralidade de camadas resistivas empilhadas consiste em cerca de 2 até cerca de 20 camadas resistivas individuais.

17. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que pelo menos uma dentre a pluralidade de camadas resistivas empilhadas compreende uma camada analógica de circuito.

18. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 13, em que uma primeira pluralidade de camadas resistivas empilhadas é disposta em uma primeira localização, e uma segunda pluralidade de camadas resistivas empilhadas é disposta em uma segunda localização.

19. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 18, em que a primeira pluralidade de camadas resistivas empilhadas absorve pelo menos parcialmente o radar no espectro de 1 GHz até 2 GHz, e a segunda pluralidade de camadas resistivas empilhadas absorve pelo menos parcialmente o radar no espectro de 2 GHz até 4 GHz.

20. LÂMINA DE ROTOR DA TURBINA EÓLICA, de acordo com a reivindicação 18, em que a primeira localização compreende o membro de suporte estrutural e a segunda localização compreende o invólucro.