CN116698460A - 用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和测试装置 - Google Patents

用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置和方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法以及一种测试装置的用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。测试装置包括：用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；承载结构，第一和第二适配器元件围绕共同的转动轴线可转动地固定在承载结构上；激励装置，其构成为，将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，其中第一适配器元件和第二适配器元件相互连接。

Description

用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片 段的方法和测试装置
技术领域
本发明涉及一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置、一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法以及一种测试装置的用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。
背景技术
随着标称功率的增加，风能设施越来越大的趋势也引起转子叶片越来越大或越来越长。随着大小或长度的增加，大型风能设施的转子叶片也承受更大的静态和动态载荷。
在研发风能设施的转子叶片时，除了对转子叶片进行建模之外，通常还需要测试，所述测试包括在静态(极端)载荷以及周期性或动态疲劳载荷下的测试。在此，转子叶片通常在测试台上进行测试，以便能够确定：其疲劳强度和/或其余特性是否足以满足预期的使用寿命。转子叶片的检查尤其也有助于：能够测试在叶片中使用的材料及其连接是否安全、可靠和能承重(例如用于制造叶片的(纤维)层是否不会分离(意即不会发生分层)，或者翼梁带是否具有足够的承重能力)和/或叶片在重复和/或极端的载荷下是否不会断裂。
在使用并且尤其是批量生产转子叶片之前进行的所述测试能够显著延迟实施新型转子叶片的设计并且增加成本。另一挑战是，测试装置在实现和运行方面也很昂贵，这同样增加了转子叶片和风能设施的成本。尤其，目前可用的测试台不适合于测试具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片。扩建目前的测试台以用于测试具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片将导致——如果确实可实现——极高的投资成本，这将使实施的经济性受到质疑。US 8,677,827 B2描述了多轴自由度叶片测试系统，所述多轴自由度叶片测试系统利用对基座的激励，以便能够实现更有效的风能设施叶片的疲劳测试。然而，其它改进方案也是期望的。
德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到了以下现有技术：DE 10 2016117 647A1，DE 10 2018 218 515A1，US 8 677 827 B2。
发明内容
因此，本发明的目的在于，尤其对于具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片，减少或消除现有的缺点和/或提供一种改进的解决方案和/或用于更广泛的应用领域的解决方案。本发明的目的尤其在于，提供一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的改进的测试装置、一种用于同时测试风轮设施(风能设施)的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的改进的方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的改进的方法以及一种测试装置用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。
根据本发明，所述目的通过用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置来实现，所述测试装置包括：用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；承载结构，第一适配器元件和第二适配器元件固定在所述承载结构上；激励装置，所述激励装置构成为，将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，其中第一适配器元件和第二适配器元件相互连接。
如还描述的那样，承载结构优选设置在基座上，所述基座也能够称为测试平台。
两个转子叶片和/或转子叶片段固定在两个适配器元件上，而这两个适配器元件又相互连接并且与承载结构尤其以铰接的方式连接。因此，所述测试装置能够实现：尤其经由其法兰与适配器元件的连接和适配器元件相互的连接，两个转子叶片和/或转子叶片段相互固定在一起，并且将它们一起测试。在此描述的布置也能够被称为两个转子叶片的“背对背布置”(尤其在一排中)。
在测试运行中，通过两个转子叶片和/或转子叶片段的相互设置以及它们相互的固定，因此在承载结构和/或基座中出现的大部分载荷仅还以垂直力和/或水平力的形式存在，而不再以弯曲力矩的形式存在。
在此，转子叶片能够借助优选同步的、固有频率振荡以及准静态的极端载荷对疲劳进行测试。
借助在此描述的解决方案，室内测试(例如在大厅)和室外测试(例如在露天)都是可行的。此外，混合形式也是可行的，其中仅一部分的测试结构，例如测试装置完全或部分地被覆盖和/或被保护防止气候影响。
在测试具有大于70m、大于80m、大于90m或大于100m的长度的转子叶片时，能够测试整个转子叶片或转子叶片段，其中转子叶片段优选包括转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，尤其从叶片根部开始的区域。测试转子叶片段具有以下优点：能够减少整个测试结构的尺寸以及转子叶片段的挠度(尤其在尖端处)，这引起所需的大厅高度较低(除非测试在室外进行)，并且引起所需的激励能量较低，因为空气阻尼要低得多，进而也能够使用不那么贵的激励装置。
当在下文中谈及一个或多个转子叶片时，同样也相应地适用于一个或多个转子叶片段。
转子叶片和/或转子叶片段的纵轴线在此理解为叶片轴线，所述叶片轴线在与叶片法兰平面正交的方向上伸展穿过环形叶片法兰的中心。
通过将转子叶片相互连接，在测试时、尤其在疲劳测试时在两个转子叶片之间、尤其在它们的法兰端部处出现的弯曲力矩能够绝大部分地被抵消或者使其“短路”，并且不必再经由承载结构引出。这能够实现承载结构的绝大部分无力矩的支承，因为基本上仅还必须传递垂直力和/或水平力，并且将所出现的、要传递的和引入基座中的弯曲力矩减少到最小或至少显著减少。以这种方式能够将对于测试台所需的测试硬件和所需的基座减少到最小，这同样表示明显更少的投资成本。
因此，在此描述的解决方案能够实现测试装置，所述测试装置明显低成本地实施，进而表示明显更低的投资成本。因此，在此描述的测试装置的投资成本仅为大约10％-20％，并且从规划直至调试的时间仅为在基于常规的测试方法的测试装置中的投资成本和所需的时间的50％。
本发明尤其基于以下认知：至今为止的将转子叶片借助叶片法兰固定在刚性钢或(钢筋)混凝土结构上的测试结构表示测试台始终以全部法兰弯曲力矩承受载荷。所述弯曲力矩结合周期性疲劳载荷经由承载结构引出到基座中要求非常大规模的构造与高的投资成本(部分地具有每个测试台建设成本在1500-2000万欧元之间)以及长的建设时间。
测试装置优选构成为，沿不同的方向测试转子叶片和/或转子叶片段，尤其沿冲击方向(在设施运行时在风向上的变形/载荷，也称为“拍打方向”)和/或沿枢转方向(在(风能设施的)转子平面中的变形/载荷)，也称为“超前-滞后方向”)和/或“边缘方向”和/或“平面方向”(这是根据空气动力系统的相关的轴线的局部(与转子叶片的半径)相关的方向：边缘方向是相应的轮廓的弦(“cord”)向，平面方向与其成90°)。优选地，测试装置构成为用于在转子叶片或转子叶片段的第一和/或第二固有模式下进行测试，优选分别包括一起振动的组件，例如载荷鞍，这优选对应于(优选使用的)测试方向“冲击和枢转方向”。优选地，所述测试例如作为两个单轴测试依次进行。为了模拟转子叶片的典型的使用寿命，疲劳测试例如能够包括一百万至一千万或更多的载荷或疲劳周期，所述载荷或疲劳周期对于每个测试方向能够持续三至十二个月或更长。优选地，测试装置构成为用于组合式(同时)测试冲击和枢转方向。
沿特定方向施加到转子叶片上的载荷能够是时间上不变的或静态的。静态载荷对于评估转子叶片的刚性和断裂强度是有利的。替选地，载荷能够是时间上可变的，在这种情况下，载荷能够称为“周期性的”。周期性载荷对于评估转子叶片的疲劳强度是有利的。
经由激励装置施加的载荷通常沿第一和第二方向以及以第一和第二频率施加，例如以不同的频率施加，所述频率可能与测试物体的共振频率或固有频率相应，也可能不相应。优选地，第一方向和第二方向是相互横向的，并且优选能够是正交的。
尤其在以叶片的第一或第二固有频率激励叶片以施加疲劳载荷时，非常长的叶片的周期性法兰力矩变得极其高，因此需要转子叶片的非常大的、因而也是昂贵的保持结构，并且如所提及的，引起极高的投资成本。关于这方面，在此描述的测试装置具有明显的优点。
与现有的解决方案相比，在这里描述的解决方案中，在转子叶片法兰处的提升的横向力也优选不超过或仅轻微超过承载结构的固有重力，使得不预期出现提升，或者能够通过轻的压载来防止提升。
根据一个优选的实施形式提出，第一适配器元件和第二适配器元件围绕共同的转动轴线可转动地固定在承载结构上。优选地，尤其在测试运行时，共同的转动轴线与固定在第一和/或第二适配器元件上的转子叶片和/或转子叶片段的纵轴线基本上正交地定向。
例如，尤其在测试运行时，共同的转动轴线能够水平或竖直地定向。此外优选地，共同的转动轴线能够可调节地构成，尤其地，在尤其在测试运行时水平的位置和尤其在测试运行时竖直的位置之间可调节地构成。
为了能够沿不同的方向进行测试，这尤其是优选的。
此外优选的是，承载结构构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
根据一个优选的实施形式提出，测试装置包括基座，其中所述基座构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
此外，优选的是，在承载结构和基座之间的联接件构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
在此描述的测试装置主要受横向力的载荷，而与现有的解决方案相比，要吸收的弯曲力矩显著减少，减少为在现有解决方案中出现的弯曲力矩的大约最大10％。而与现有的解决方案相比，要借助所描述的测试装置吸收的横向力大约增加一倍。然而，对于承载结构、基座或在承载结构与基座之间的联接而言，吸收横向力易于实施。
在具有根据本发明的解决方案的周期性(疲劳)测试中承载结构的载荷(切削尺寸作为振幅给出)：
在现有技术中的周期性(疲劳)测试中承载结构的载荷(切削尺寸作为振幅给出)：
在具有根据本发明的解决方案的静态(极端载荷)测试中承载结构的载荷：
在现有技术中的静态(极端载荷)测试中承载结构的载荷：
在一个优选的实施形式中提出，第一适配器元件和第二适配器元件相互形成0°至40°的角度，尤其是0°至10°的角度。一个优选的改进方案的特征在于，第一适配器元件与垂直线形成0°至20°的角度，尤其是0°至5°的角度，和/或第二适配器元件与垂直线形成0°至20°的角度，尤其是0°至5°的角度。
根据一个优选的实施形式提出，第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线与第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线相互形成180°至140°的角度，尤其是180°至170°的角度。此外优选的是，第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线与水平线形成0°至20°的角度，尤其是0°至5°的角度，和/或第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线与水平线形成0°至20°的角度，尤其是0°至5°的角度。
此外优选的是，第一适配器元件构成为适配板和/或第二适配器元件构成为适配板。板状的适配器元件能够与转子叶片法兰连接以及相互连接并且与承载结构连接。
优选地，第一适配器元件和第二适配器元件直接与夹紧锚固件相互连接，并且与承载结构连接。这能够实现具有在成本方面相应的优点的特别简单的解决方案。
此外，优选在第一适配器元件和第二适配器元件之间设置有一个、两个或更多个间隔保持件。一个或多个间隔保持件例如构成为管状间隔保持件和/或构成为用于吸收高的压力。
根据一个优选的实施形式提出，测试装置构成为可拆卸和/或可运输的。因此，测试装置也称为可移动的。
具有与现有的解决方案相比相对小和/或轻的组件的在此描述的解决方案能够实现这种可拆卸、可运输或可移动的设计方案。这是可行的，因为测试装置由于其较轻的重量能够在测试场所之间运输并且需要仅一个相对简单的基座，所述基座在现场已经存在(作为平坦的、可承重的地基)或者能够在现场简单且快速地提供。
这种可拆卸和/或可运输的设计方案具有以下优点：能够将测试装置运输至生产现场，而不是将大型转子叶片和/或转子叶片段通常还在原型阶段中就长途运输，这是耗费和昂贵的。此外，转子叶片和/或转子叶片段在运输时可能就被损坏，这引起相应较差的测试结果，进而可能使认证受到质疑或者需要新的测试(具有相应高的时间和成本耗费)。如果在生产时直接对叶片进行测试，就能够省去从生产至测试台的耗费的转子叶片运输。因为转子叶片的认证对于研发新型设施而言是极其时间紧迫的，所以这种长的运输时间是不利的。因此，在此描述的解决方案的一个主要优点是，能够直接在生产地点附近测试转子叶片，进而节省用于运输的时间和成本。
优选地，测试装置的多个组成部分，尤其是测试装置的除基座之外的所有组成部分能够一起运输，例如在一个标准集装箱中和/或在卡车上和/或在半挂车上运输，标准集装箱尤其是ISO集装箱(例如40英尺ISO集装箱)，卡车尤其是直至40吨的卡车，半挂车尤其是最大外部尺寸为13.68m×2.55m×4.00m的半挂车。
激励装置优选构成为用于，同时和/或相同地激励两个转子叶片和/或两个转子叶片段。这能够例如有利于例如在认证测试中具有用于调整载荷的更多的可能性。
同样，激励装置优选构成为用于，能够激励两个转子叶片之一和/或两个转子叶片段之一。激励两个转子叶片之一和/或两个转子叶片段和/或两个转子叶片段之一能够足以将两个转子叶片和/或两个转子叶片段置于振动。即使两个转子叶片中的仅一个和/或两个转子叶片段中的一个被激励，也能够优选的是，激励装置(或其组件)与两个转子叶片中的每个和/或两个转子叶片段中的每个连接，以便能够尽可能相同地调节两个转子叶片和/或两个转子叶片段的固有频率。
如将进一步描述的那样，测试装置也能够用于测试仅一个转子叶片和/或一个转子叶片段。在这种情况下能够有利的是，在第二适配器元件上设置有配合元件。
激励装置能够优选具有控制装置或与控制装置连接，其中优选地，控制装置构成为用于，控制对一个转子叶片和/或转子叶片段和/或多个转子叶片和/或转子叶片段的激励。优选地，控制装置具有切断机构，所述切断机构构成为用于改变和/或终止激励，尤其当超过关键状态时，例如当达到或超过关于转子叶片和/或转子叶片段的挠度的极限值时，或者当在控制时出现错误时如此。
在另一优选的实施形式中提出，激励装置包括一个或多个执行器。执行器能够液压地，例如以液压缸的形式构成，和/或气动和/或电动地构成。如果在此以液压激励为例阐述细节，那么除非另有说明，所述阐述也适用于气动和/或电动激励。
此外，激励装置优选构成为用于，相同地、尤其是同步地和/或以相同的频率，优选以第一和第二转子叶片或转子叶片段的第一或第二固有频率激励第一和第二转子叶片或转子叶片段。为此优选提供至少两个执行器，尤其以液压和/或气动和/或电动伺服驱动器的形式提供，以及优选还提供至少两个调节器，所述调节器例如能够集成在控制装置和/或执行器中。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法来实现，所述方法包括：将第一转子叶片或转子叶片段固定在第一适配器元件上；将第二转子叶片或转子叶片段固定在第二适配器元件上；将第一适配器元件和第二适配器元件相互连接；将第一适配器元件和第二适配器元件设置在承载结构上；将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法优选包括提供之前描述的测试装置。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法优选如下改进：第一和/或第二转子叶片段包括转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，尤其从叶片根部开始。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法优选如下改进：第一和第二转子叶片或转子叶片段基本上相同地构成。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法的特征优选在于将周期性载荷同步施加到第一和第二转子叶片或转子叶片段上。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法来实现，所述方法包括：将第一转子叶片或转子叶片段固定在第一适配器元件上；将第一适配器元件设置在承载结构上；将静态和/或周期性载荷施加到第一或第二转子叶片或转子叶片段上。
用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法优选包括提供之前描述的测试装置。
用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法尤其如下改进：第一转子叶片段包括转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，尤其从叶片根部开始。
用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法此外优选包括：将也能够被称为配合振荡元件的配合元件设置在第二适配器元件上。配合元件尤其以单质量振荡器的形式构成，所述单质量振荡器优选能够调节到第一转子叶片或转子叶片段的固有频率。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和/或测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法的特征优选在于将之前描述的测试装置运输至测试地点，优选以拆卸的形式运输。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和/或测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法的特征优选还在于在测试地点处提供基座。
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和/或测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法的特征优选在于在测试地点处构建测试装置。
优选地，在此描述的方法步骤以所提及的顺序进行。然而，根据情况，在技术上可实现的范围中，偏离在此提及的顺序也是可行的。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种之前描述的测试装置用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用来实现。
所描述的所述方法具有以下特征或方法步骤，所述特征或方法步骤使所述方法尤其适合于与之前描述的测试装置及其改进方案一起使用。
关于各个方面的优点、优选的实施形式和细节及其优选的实施形式同样参考参照各其它方面描述的相应的优点、优选的实施形式和细节。
其它有利的实施形式从在此描述的优选的特征中的单个、多个或所有特征的组合中产生。
附图说明
根据附图示例性地描述优选的实施例。附图示出：
图1示出风能设施的示意图；
图2a示出用于两个转子叶片段的疲劳测试的测试装置的一个实施例的示意图；
图2b示出图2a中的细节的放大视图；
图3示出用于两个转子叶片段的静态测试的测试装置的一个实施例的示意图；
图4a示出用于两个转子叶片的疲劳测试的测试装置的一个实施例的示意性三维视图；
图4b示出根据图4a的测试装置的示意性侧视图；
图4c示出图4a中的细节的放大视图；
图4d示出不具有适配器元件和转子叶片的根据图4a的测试装置的细节的放大视图；
图4e示出具有激励装置的根据图4a的测试装置的示意性三维视图；
图4f示出根据图4e的测试装置的细节的放大视图；
图5示出用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法的实施例的示意性流程图；和
图6示出用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法的实施例的示意性流程图。
具体实施方式
在附图中，相同的或基本上功能相同的元件设有相同的附图标记。一般性描述通常涉及所有的实施形式，除非明确说明差异。
图1示出风能设施100的示意图，对于所述风能设施使用了转子叶片108。风能设施100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104上设有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片108和导流罩110。在风能设施运行时，空气动力学转子106通过风置于转动运动中，进而也使发电机的电动转子或旋转件转动，所述转子或旋转件直接或间接地与空气动力学转子106耦联。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片108的桨距角能够通过在相应的转子叶片108的转子叶片根部109上的变桨马达来改变。
图2a示出用于两个转子叶片段108’的疲劳测试的测试装置20的一个实施例的示意图。图3示出用于静态测试两个转子叶片段108’的测试装置20’的一个实施例的示意图。两个测试装置20、20’尤其在激励装置30a、b，30’a、b方面不同。
两个测试装置20、20’设置在基座1上，所述基座也能够称为测试平台。
两个测试装置20、20’分别包括呈适配板形式的第一适配器元件21a和呈适配板形式的第二适配器元件21b。转子叶片段108’的法兰固定、优选旋接在所述适配器元件上。
如尤其在图2b中能够识别的，第一适配器元件和第二适配器元件21a、b相互形成约40°的角度α，其中第一适配器元件21a与垂直线形成约20°的角度βa，而第二适配器元件21b与垂直线形成0°至20°的角度βb。
此外，第一转子叶片段108’的纵轴线L和第二转子叶片段108’的纵轴线L相互形成约140°的角度γ。第一转子叶片段的纵轴线L与水平线形成约20°的角度δa，而第二转子叶片段的纵轴线L与水平线形成0°至20°的角度δb。
根据图2a的用于两个转子叶片段108’的疲劳测试的测试装置20具有激励装置30a、b，所述激励装置包括两个子激励装置。每个子激励装置优选包括载荷鞍座32a、b、执行器31a、b(例如呈液压伺服驱动器的形式)，并且设置在混凝土块33a、b上。混凝土块33a，b以及基座1能够在现场以低的财务耗费制造。子激励装置，尤其是它们的载荷鞍座32a、b以距叶片根部一定的间距固定在转子叶片段108’上。
激励装置30a、b构成为用于，以周期性疲劳载荷激励转子叶片段108’，并且将转子叶片段108’置于振动，其中在转子叶片段108’的尖端上产生向上和向下的挠度D。
在这种疲劳测试中，优选通过激励转子叶片和/或转子叶片段的第一或第二固有频率来施加疲劳载荷(尤其是拍打方向和/或超前-滞后方向的测试)。两个转子叶片和/或转子叶片段的用于沿竖直方向的固有频率振荡的优选同步的激励例如能够经由呈液压缸31a、b形式的激励装置30a、b进行，所述液压缸经由载荷鞍座32a、b耦联。
在如在图3中示出的静态测试中，准静态地以极端载荷测试转子叶片段108’。为此使用具有多个子激励装置的激励装置30’a、b。每个子激励装置优选包括载荷鞍座32a、b、执行器34a、b(例如呈电动绞盘的形式)并且设置在混凝土块33a、b上。借助执行器34a、b将转子叶片段108’向下偏转。混凝土块33a、b能够用作为配重。在此也不必将弯曲力矩或显著的弯曲力矩引入基座中。仅或主要地将转子叶片段108’的竖直的反作用力和测试载荷引入到基座中。用于这种载荷的基座1以及混凝土块33a、b能够相对简单地安装。
在图2b中还给出所出现的横向力Q+、Q-和弯曲力矩M+、M-的方向。
在根据现有技术的传统的转子叶片测试台中，施加到叶片法兰上的弯曲力矩必须通过测试台结构传递到基座和地面上。在这里描述的测试装置20、20’中，作用到叶片法兰上的弯曲力矩M+、M-直接被第二转子叶片或转子叶片段吸收，所述第二转子叶片或转子叶片段“背对背”(或者也“法兰对法兰”)地安装。在这里描述的解决方案中，承载结构没有或仅具有极其小的弯曲力矩载荷。仅或主要地克服呈横向力Q+、Q-的形式的适度的竖直疲劳荷载。因此，在此描述的解决方案引起在最小的投资成本下的用于非常大的转子叶片和/或转子叶片段的测试平台。
根据图2a和3的两个测试装置20、20’构成为，使得所述测试装置沿竖直方向激励转子叶片和/或转子叶片段。测试装置20、20’优选也能够构成为，使得所述测试装置沿水平方向激励转子叶片和/或转子叶片段。为此，测试装置20、20’能够相应可调节地构成。
根据图2a和3，两个转子叶片段108’的法兰“背对背”地设置，这也能够称为“短路”。因此抵消了直接在两个法兰之间的法兰力矩。优选地，为此使用两个相同的转子叶片或转子叶片段108’。
在图4a-4f中示出用于两个转子叶片的疲劳测试的测试装置200的一个实施例的示意图。在此用两个相同的转子叶片108进行测试。
两个转子叶片108经由两个适配板121a、b借助于螺旋连接215、216相互连接并且与承载结构210连接。适配板121a、b相互(背对背地)与承载结构210的铰接地支承的转动轴214旋接。间隔保持件优选能设置在适配板121a、b之间。
承载结构210经由基座联接件211设置在基座1上，所述基座在运行中几乎只需要吸收竖直载荷。
承载结构210包括两个在运行中基本上垂直的钢制型材212，例如HEB型材。所述钢制型材经由上部的横杆213o和下部的横杆213u相互连接。此外，铰接支承的转动轴214连接钢制型材212。
两个适配板121a、b悬挂在共同的转动轴214上，以便能够增强尽可能没有弯曲力矩传递到承载结构210和/或基座1上的效果。在此，两个适配板121a、b直接借助夹紧锚固件216相互连接，并且借助夹紧锚固件215经由悬挂在转动轴214上的摆动元件217与承载结构210连接。转子叶片法兰能够从适配板121a、b的内侧与所述适配板旋接。优选地，适配板121a、b彼此间隔开。
测试装置200还具有激励装置130a，如尤其在图4e和4f中能够识别的。在每个转子叶片108上分别设置有载荷鞍座132a、b，这在激励两个转子叶片108时是优选的，但是在激励仅一个转子叶片108时也具有优点：尽可能相似地调节两个转子叶片的固有频率。在图4e和4f中示出的测试中，激发仅一个转子叶片108。为此，执行器131a，在此在本示例中是气动执行器，与载荷鞍座132a耦联，并且被控制用于以第一固有频率激励转子叶片108。操控执行器131a例如经由集成到HBM的PMX测量放大器中的软件SPS进行。在将另一执行器与第二载荷鞍座132b耦联时，借助测试装置200也能够同时直接激励两个转子叶片。如果仅一个转子叶片108经由执行器直接被激励，那么第二转子叶片经由两个转子叶片的直接耦联和背对背布置一并振动。
在借助一个执行器的试验中，当两个转子叶片以其第一固有频率被激励时，两个转子叶片108以镜像的方式相对于适配板振荡(参见图4e)。
在借助两个执行器的测试(未示出)中，借助在每个转子叶片上的执行器激励两个转子叶片108。当两个翼片以第一固有频率被激励时，两个翼片以镜像的方式相对于适配板振荡。
通过对转子叶片108施加修整重量，例如呈其它载荷鞍座的形式，固有频率还能够发生改变，例如被降低。因此能够简单地实现使试验结构适配于不同的测试频率。
图5示出用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法(1000)的一个实施例的示意性流程图。优选地，首先在步骤1001中将测试装置运输至测试地点，优选以拆卸的形式运输，并且然后优选在步骤1002中在测试地点处构建测试装置。还优选的是，在测试地点处必要时提供基座。
在步骤1003中，第一转子叶片或转子叶片段固定在第一适配器元件上。在步骤1004中，第二转子叶片或转子叶片段固定在第二适配器元件上。在步骤1005中，在步骤1007中将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上之前，将第一适配器元件和第二适配器元件相互连接并且在步骤1006中设置在承载结构上，其中将周期性载荷施加到第一和第二转子叶片或转子叶片段上能够同步地进行。
图6示出用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法(2000)的一个实施例的示意性流程图。在步骤2001中，将第一转子叶片或转子叶片段固定在第一适配器元件上，并且在步骤2002中，将第一适配器元件设置在承载结构上。此外优选的是，在步骤2003中，将配合元件，尤其呈单质量振荡器的形式的配合元件固定在第二适配器元件上，所述单质量振荡器优选能够调节至第一转子叶片或转子叶片段的固有频率。在步骤2004中，然后将静态和/或周期性载荷施加到第一第二转子叶片或转子叶片段上。
优选地，在此描述的方法步骤以所提及的顺序进行。然而，根据情况，在技术上可实现的范围中，不同于在此提及的顺序也是可行的。

Claims (15)

1.一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置，所述测试装置包括：
-用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；
-用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；
-承载结构，所述第一适配器元件和第二适配器元件固定在所述承载结构上；
-激励装置，所述激励装置构成为，将静态和/或周期性载荷施加到所述第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，
-其中所述第一适配器元件和所述第二适配器元件相互连接。
2.根据上一项权利要求所述的测试装置，其特征在于，所述第一适配器元件和所述第二适配器元件围绕共同的转动轴线可转动地固定在所述承载结构上，
其中优选地，所述共同的转动轴线与在测试运行中固定在所述第一和/或第二适配器元件上的转子叶片和/或转子叶片段的纵轴线基本上正交地定向，和/或其中优选地，所述共同的转动轴线水平或竖直地定向，和/或其中优选地，所述共同的转动轴线可调节地构成，尤其在水平的位置和竖直的位置之间可调节地构成。
3.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述承载结构构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，所述测试装置包括基座，其中所述基座构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，在承载结构和基座之间的联接件构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述第一适配器元件和所述第二适配器元件相互形成0°至40°的角度(α)，尤其是0°至10°的角度，和/或
其特征在于，所述第一适配器元件与垂直线形成0°至20°的角度(βa)，尤其是0°至5°的角度，和/或所述第二适配器元件与垂直线形成0°至20°的角度(βb)，尤其是0°至5°的角度。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与所述第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)相互形成180°至140°的角度(γ)，尤其是180°至170°的角度，和/或
其特征在于，所述第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与水平线形成0°至20°的角度(δa)，尤其是0°至5°的角度，和/或所述第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与水平线形成0°至20°的角度(δb)，尤其是0°至5°的角度。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述第一适配器元件和/或所述第二适配器元件构成为适配板，其中优选地所述第一适配器元件和所述第二适配器元件直接与夹紧锚固件相互连接并且与所述承载结构连接，和/或其中优选地在所述第一适配器元件和第二适配器元件之间设置有一个、两个或更多个间隔保持件，和/或
其特征在于，所述激励装置包括一个或多个执行器，和/或其特征在于，所述激励装置构成为用于，相同地、尤其是同步地和/或以相同的频率优选以所述第一和第二转子叶片或转子叶片段的第一或第二固有频率激励所述第一和第二转子叶片或转子叶片段。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置可拆卸和/或可运输地构成，其中优选地，所述测试装置的多个组成部分，尤其是所述测试装置的除所述基座之外的所有组成部分，能够一起在标准集装箱中和/或在卡车上和/或在半挂车上运输，所述标准集装箱尤其是ISO集装箱，所述卡车尤其是直至40吨的卡车，所述半挂车尤其是最大外部尺寸为13.68m×2.55m×4.00m的半挂车。
10.一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法，所述方法包括：
-将第一转子叶片或转子叶片段固定(1003)在第一适配器元件上；
-将第二转子叶片或转子叶片段固定(1004)在第二适配器元件上；
-将所述第一适配器元件和第二适配器元件相互连接(1005)；
-将所述第一适配器元件和第二适配器元件设置(1006)在承载结构上；
-将静态和/或周期性载荷施加(1007)到所述第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上。
11.根据上一项权利要求所述的方法，
-其特征在于，所述第一和/或第二转子叶片段尤其从叶片根部开始包括所述转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，和/或
-其特征在于，所述第一和第二转子叶片或转子叶片段基本上相同地构成，和/或
其特征在于，将周期性载荷同步地施加到所述第一和第二转子叶片或转子叶片段上。
12.一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法(2000)，所述方法包括：
-将第一转子叶片或转子叶片段固定(2001)在第一适配器元件上；
-将所述第一适配器元件设置(2002)在承载结构上；
-将静态和/或周期性载荷施加(2004)到所述第一第二转子叶片或转子叶片段上。
13.根据上一项权利要求所述的方法，
-其特征在于，所述第一转子叶片段尤其从叶片根部开始包括所述转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，和/或
-其特征在于，将配合元件(2003)，尤其单质量振荡器的形式的配合元件设置在所述第二适配器元件上，其中所述单质量振荡器优选能够调节到所述第一转子叶片或转子叶片段的固有频率。
14.根据上述权利要求10至13中至少一项所述的方法，所述方法包括：
-将根据上述权利要求1至9中至少一项所述的测试装置运输(1001)至测试地点，优选以拆卸的形式运输，和/或
-在所述测试地点处提供基座，和/或
-在所述测试地点处构建(1002)所述测试装置。
15.一种根据上述权利要求1至9中至少一项所述的测试装置的应用，所述测试装置用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段。
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