DE102008055540A1

DE102008055540A1 - Struktur und Verfahren zur Selbstausrichtung von Rotorflügel-Verbindungsstellen

Info

Publication number: DE102008055540A1
Application number: DE102008055540A
Authority: DE
Inventors: Jamie T. Livingston
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: DK178051B1; CN101463796A; US20100310379A1; DE102008055540B4; US8167569B2; CN101463796B; DK200801749A

Abstract

Eine erfindungsgemäße selbstausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur wird bereitgestellt, um den Zusammenbau und die Befestigung von auf einem Transporter transportierten Flügelabschnitten aneinander zu ermöglichen. Die Flügelverbindungsstellenstruktur enthält Ausrichtungsstifte (160) auf einer Außenseite des Spantes (130) eines ersten Flügelkörperabschnittes (100) an der Verbindungsstelle und komplementäre Aufnahmebuchsen (260) auf einem inneren Ende (205) eines Spantes eines benachbarten Flügelkörperabschnittes (200), um eine Feinausrichtung der Verbindungsstelle zu ermöglichen. Die Flügelverbindungsstruktur enthält auch Durchgangslöcher in den Spanten (130), (230) für die benachbarten Flügelkörperabschnitte (100), (200), um das Befestigen der Abschnitte aneinander in Vorbereitung für die Aufbringung eines Klebers, der die Verbindungsstelle verbindet, zu ermöglichen. Ein Paar von Außenschaftflächen (140) von Holmgurten (123), (125), die sich von dem ersten Flügelabschnitt (100) in den zweiten Flügelabschnitt (200) erstrecken, stehen mit Innenschaftflächen (240) von Holmgurten (223), (225) in Eingriff, die in dem zweiten Flügelabschnitt (200) ausgebildet und von der Verbindungsstelle ausgenommen sind. Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird bereitgestellt, um die selbstausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur für den Zusammenbau von Flügelabschnitten zu nutzen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen den Zusammenbau von Abschnitten von Flügeln von Windkraftanlagen und insbesondere eine Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur und ein Verfahren zum Zusammenbauen von mehrteiligen Windkraftanlagenflügeln.
In den letzten Jahren wurden Windkraftanlagen in der Energieerzeugung zunehmend wichtig. Mit gestiegenen Umweltbedenken bezüglich der Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen wird die Windenergie in der Bedeutung in dem Erzeugungsmix elektrischer Energie zunehmen. Demzufolge werden mehr Windkraftanlagen gebaut. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erwünscht, die installierte Leistung pro Anlage zu vergrößern. Da die installierte Leistung proportional zu dem Durchmesser des Windkraftanlagenrotors ist, werden die Rotorabmessungen und Flügelabmessungen größer. Die Flügellängen nehmen ständig zu, um die höheren Leistungsanforderungen pro Rotor zu unterstützen. Typische Flügellängen von derzeitigen Konstruktionen betragen bis zu 50 m und mehr.
Aufgrund der oft abgelegenen Lage von Windfarmen müssen die Rotorflügel mittels Lastkraftwagen auf normalen Straßen zu der Baustelle transportiert werden. Die großen Flügelabmessungen können die Manövrierbarkeit der Lastkraftwagen erheblich einschränken. Der Straßentransport langer einteiliger Rotorflügel ist auch sehr teuer. Ferner kann der Fahrweg von Lastkraftwagen eingeschränkt sein, da es unmöglich sein kann, scharfe Kurven und andere Hindernisse zu bewältigen. Besonders große Flügellängen können auch das Beladen und Entladen extrem schwierig machen. Große Rotorflügel können einen Transport per Schiff oder sogar per Helikopter an einige Stellen erfordern.
Die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten haben die Entwicklung von mehrteiligen Flügeln gefördert. Obwohl einzelne Abschnitte von den mehrteiligen Flügeln kleiner als ein einteiliger Flügel sind, sind sie immer noch lang und schwer. Ferner müssen die Flügelabschnitte während des Zusammenbaus vor dem Befestigen der Abschnitte aneinander ausgerichtet werden. Bei langen und schweren Flügelabschnitten bringt die Feinausrichtung der einzelnen Flügelabschnitte an den Verbindungsstellen Schwierigkeiten insbesondere unter Naturbedingungen, die an den Windfarmbestimmungsorten vorliegen können, mit sich.
Demzufolge gibt es einen Bedarf, eine Struktur für die Verbindungsstellen der Windkraftanlagenflügel und ein Verfahren bereitzustellen, das eine Ausrichtung und einen Zusammenbau erleichtert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur und ein Verfahren zum Zusammenbauen von mehrteiligen Rotorflügeln.
Kurz gesagt wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Ausrichtungsstruktur für eine Präzisionsausrichtung und Befestigung von Abschnitten eines mehrteiligen Rotorflügels bereitgestellt. Mehrere Flügelabschnitte bilden Verbindungsstellen zwischen benachbarten Flügelabschnitten aus, welche wenigstens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt enthalten.
Ein Spant ist auf der Innenseite einer Außenschale des ersten Abschnittes an einem äußeren Ende befestigt. Ein Spant ist auf der Innenseite einer Außenschale des zweiten Abschnittes an einem inneren Ende befestigt. Einer oder beide von diesen Spanten können mehrere Steckausrichtungsstifte an vorbestimmten Stellen auf einer Außenseite enthalten und sich senkrecht zu einer Außenseite des gegenüberliegenden Spantes hin erstrecken. Einer oder beide von diesen Spanten können mehrere Buchsen an vorbestimmten komplementären Stellen zum Aufnehmen der mehreren Steckausrichtungsstifte des gegenüberliegenden Spantes enthalten. Die zugeordneten Steckausrichtungsstifte und die Buchsen sind präzise auf den Außenseiten der Spanten ausgerichtet, um das Vereinen des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes zu erleichtern. Sowohl der Spant für den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt enthalten entsprechend ausgerichtete Durchgangslöcher. Wenn die benachbarten Flügelabschnitte vollständig oder nahezu vollständig in Eingriff gebracht worden sind, können die Durchgangslöcher mit Muttern und Schraubbolzen oder anderen bekannten Befestigungsvorrichtungen versehen werden, um die Spanten aneinander zu befestigen und dadurch den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt zu vereinen. Wenn der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt auf diese Weise aneinander befestigt sind, ist der vereinte Flügel mit einer ausreichenden Unterstützung für eine Anhebung oder Bewegung versehen, bis die Verbindungsstelle permanent gesichert ist.
Die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt kann auch wenigstens einen Scherungssteg enthalten, der in Längsrichtung entlang einem Körper des ersten Abschnittes verläuft. Ein oberer Holmgurt verläuft entlang einem Körper des ersten Abschnittes, und ist senkrecht zu einer Oberseite des wenigstens einen Scherungsstegs ausgerich tet. Ein unterer Holmgurt verläuft in Längsrichtung entlang einem Körper des ersten Abschnittes, und ist senkrecht zu einer Unterseite des wenigstens einen Scherungssteges ausgerichtet. Eine Außenschaftfläche ist an einem äußeren Ende des oberen Gurtholms ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung über einen vorbestimmte Strecke über das äußere Ende des Körpers des ersten Abschnittes hinaus. Eine Außenschaftfläche ist an einem äußeren Ende des unteren Gurtholms ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung über einen vorbestimmte Strecke über das äußere Ende des Körpers des ersten Abschnittes hinaus.
Wenigstens ein Scherungssteg verläuft in Längsrichtung entlang einem Körper des zweiten Abschnittes. Ein oberer Holmgurt verläuft entlang einem Körper des zweiten Abschnittes, und ist senkrecht zu einer Oberseite des wenigstens einen Scherungsstegs ausgerichtet. Ein unterer Holmgurt verläuft in Längsrichtung entlang einem Körper des zweiten Abschnittes, und ist senkrecht zu einer Unterseite des wenigstens einen Scherungssteges ausgerichtet. Eine Innenschaftfläche ist an einem inneren Ende des oberen Gurtholms des Körpers des zweiten Abschnittes ausgebildet. Eine Innenschaftfläche ist an einem inneren Ende des unteren Gurtholms des Körpers des zweiten Abschnittes ausgebildet.
Eine permanente Verbindungsstelle wird durch das Vereinen der entsprechenden Außenschaftflächen mit einem Klebermaterial erzeugt, das in einen zwischen den entsprechenden Flächen vorgesehenen Raum eingebracht wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausrichten von Körperabschnitten eines mehrteiligen Rotorflügels mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt während des Zusammenbaus bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Anheben des zweiten Abschnittes. Der zweite Abschnitt wird dann mit einem Innenendespant für den zweiten Abschnitt in der Nähe des Außenendespantes für den ersten Abschnitt positioniert. Der zweite Abschnitt wird dann in den ersten Abschnitt eingeführt. Die Ausrichtung des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes wird durch den Eingriff der sich von einem Abschnitt des Flügels aus erstreckenden Steckausrichtungsstifte in die entsprechenden Buchsen erleichtert. Der zweite Abschnitt wird an dem ersten Abschnitt unter Verwendung von Muttern und Schraubbolzen oder anderen Arten von Befestigungselementen durch entsprechend angeordnete Durchgangslöcher in dem Spant des ersten Abschnittes und dem Spant des zweiten Abschnittes befestigt. Der zusammengebaute Flügel kann dann von dem Transporter abgehoben und auf einen Bodenaufsatz oder eine andere Stelle gehoben werden, bis die Schaftverbindungsstelle vollständig durch die Aufbringung des Klebers ausgebildet ist. Es dürfte sich verstehen, dass alternativ der zweite Abschnitt festgehalten werden könnte und der erste Abschnitt zur Ausrichtung und Befestigung an dem zweiten Abschnitt positioniert werden könnte.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen repräsentieren, wobei:
1 eine exemplarische Windkraftanlage darstellt;
2 eine perspektivische Explosionsteilansicht einer herkömmlichen Haltevorrichtung zum Unterstützen und/oder Transportieren von einem oder mehreren Rotorflügeln von Windkraftanlagen ist;
3 ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Ausführungsform eines mehrteiligen Rotorflügels mit einem aufgehängt auf einem Transporter montierten ersten Abschnitt und einem an einem Kran aufgehängten zweiten Abschnitt ist;
4A eine Längsdraufsicht auf einen ersten Abschnitt einer Ausführungsform des Rotorflügels darstellt;
4B eine Außenquerschnittsansicht an dem äußeren Ende des ersten Flügelabschnittes darstellt;
4C eine isometrische Ansicht an dem äußeren Ende einer Ausführungsform des ersten Abschnittes des Flügels darstellt;
5A eine Längsdraufsicht auf einen zweiten Abschnitt einer Ausführungsform des Rotorflügels darstellt;
5B eine Ansicht des inneren Endes einer Ausführungsform des zweiten Abschnittes des Rotorflügels darstellt;
5C eine vergrößerte Ansicht der Scherungsstege und Holmgurte an dem inneren Spant für eine Innenendenansicht des zweiten Abschnittes einer Ausführungsform des Rotorflügels darstellt;
6A eine isometrische Ansicht an dem inneren Ende einer weiteren Ausführungsform des zweiten Abschnittes des Flügels darstellt;
6B die zusammengebaute Schnittstelle für die ersten und zweiten Abschnitte für die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur darstellt, wobei sich nur ein Scherungssteg aus dem ersten Abschnitt durch den Spant des zweiten Abschnittes hindurch erstreckt;
6C eine isometrische Ansicht von dem zweiten Abschnitt aus für eine Ausführungsform der Verbindungsstelle für einen ersten und einen zweiten Abschnitt eines zusammengebauten Rotorflügels mit entfernter Schale darstellt;
6D eine Innenseitenansicht eines Längsabschnittes der erfindungsgemäßen Struktur für die Flügelverbindungsstelle darstellt; und
7 ein Flussdiagramm für eine Ausführungsform eines Verfahrens für eine Präzisionsausrichtung einer Verbindungsstelle zwischen einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt eines Rotorflügels darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die nachstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben viele Vorteile einschließlich einer Bereitstellung einer Struktur und Verfahrens für eine Präzisionsausrichtung von Verbindungsstellen zwischen benachbarten Abschnitten eines Rotorflügels.
1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Windkraftanlage 10. In der exemplarischen Ausführungsform ist die Windkraftanlage 10 eine Horizontalachsen-Windkraftanlage. Die Windkraftanlage 10 umfasst einen Turm 14, eine mit dem Turm 14 verbundene Gondel 16 und einen mit der Gondel 16 zur Rotation um eine Rotationsachse 20 verbundenen Ro tor 18. Der Rotor 18 enthält eine drehbare Nabe 22 und mehrere Rotorflügel ("Blätter") 24, die mit der Nabe 22 gekoppelt sind. In der exemplarischen Ausführungsform enthält der Rotor drei Flügel 24. In einer alternativen Ausführungsform kann der Rotor 18 mehr oder weniger als drei Flügel 24 enthalten. Der allgemeine Betrieb, Abmessungen, und Konfiguration der Windkraftanlage 10 und insbesondere des Windgenerators 12 sind im Fachgebiet bekannt und werden daher nicht detaillierter beschrieben.
Normalerweise können die Körperabschnitte des mehrteiligen Flügels an den Windfarmort an Bord spezieller Lastkraftwagen transportiert werden. Auf den Lastkraftwagen können Haltevorrichtungen zum Unterstützen und Transportieren einer Last in einem Gestell montiert sein. Die Haltevorrichtung kann einen Raum zwischen definierten Bereichen des Gestells enthalten. Der Raum kann konfiguriert sein, dass er einen Abschnitt des Rotorflügels aufnimmt. Die Ladefläche des Lastkraftwagens kann so eingerichtet sein, dass sie mehrere Abschnitte von den Windkraftanlagenflügeln transportiert. Die Anordnung kann mehrere gleiche Abschnitte (z. B. einen Fußabschnitt) oder alternativ unterschiedliche Abschnitte desselben Flügels (beispielsweise einen Fußabschnitt und einen Spitzenabschnitt) enthalten.
2 ist eine perspektivische Explosionsteilansicht einer herkömmlichen Haltevorrichtung 28 zum Unterstützen und/oder Transportieren von einem oder mehreren Windkraftanlagenflügeln 24 (wie z.B. dem in 1 dargestellten) gemäß Kookstra et al. ( U.S. Pub. No. 2007/01898895A1 ). Die Haltevorrichtung 28 enthält ein Gestell 30 und mehrere mit dem Gestell 30 verbundene Polster 32 und 33. Im Wesentlichen unterstützt die Haltevorrichtung 28 wenigstens einen Teilbereich von einem oder mehreren Rotorflügeln 24 beispielsweise zur Lagerung und/oder den Transport mittels irgendwelcher geeigneter Einrichtungen und/oder Verfahren, wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, Lastkraftwagen, Schiff und/oder Eisenbahn. Im Wesentlichen unterstützen und/oder enthalten Polster 32 und 33 einen Teil von einem oder mehreren Flügeln 24 und können die Reduzierung oder Beseitigung von Schwingungsbeanspruchungen und/oder anderen in die Flügel 24 induzierten Kräften beispielsweise während des Transports, der Ladung in die Haltevorrichtung 28 und/oder der Entladung aus der Haltevorrichtung 28 ermöglichen. Das Gestell 30 enthält einen oberen Abschnitt 34 und einen unteren Abschnitt 36, um die Flügel 24 zu unterstützen, zu lagern und/oder zu transportieren. Die oberen und unteren Abschnitte 34 und 36 können miteinander in jeder geeigneten Art, Weise, Anordnung, Konfiguration, Orientierung und/oder mittels jeder geeigneten Struktur und/oder Einrichtung verbunden werden. In einigen Ausführungsformen können zwei Haltevorrichtungen 28 in jeder geeigneten Art, Weise, Anordnung, Konfiguration, Orientierung und/oder mittels jeder geeigneten Struktur und/oder Einrichtung verbunden werden. In der exemplarischen Ausführungsform von Kookstra enthalten eines oder mehrere Endteile 44 von Schenkeln 38, die gegenüberliegende Schenkelendabschnitte 40 sind, eine Öffnung 46 und/oder (nicht dargestellte) Verlängerung für eine Verbindung mit einer Öffnung 46 und/oder einer Verlängerung eines entsprechenden Schenkels 38 auf einem Abschnitt 34 oder 36 einer weiteren Haltevorrichtung 28, um beispielsweise eine (nicht dargestellte) Stapelung von zwei Haltevorrichtungen 28 zu ermöglichen.
3 stellt ein Verfahren für den Zusammenbau einer Ausführungsform eines mehrteiligen Rotorflügels mit einem auf einem Transporter montierten ersten Abschnitt und einem von einem Kran angehobenen zweiten Abschnitt dar. Der Transporter kann ein Lastkraftwagen 92 mit einer ebenen Ladefläche 90 sein. Zwei Haltevorrichtungen 28 erzeugen eine Unterstützung für den ersten Abschnitt des Flügels, welcher ein Fuß- oder Nabenabschnitt sein kann. Der Flügel besitzt ein Nabenende 84 und ein äußeres Ende 105. Ein zweiter Abschnitt 200 des Flügels wird durch Hebeschlaufen 60 und eine Seilverspannung 65 gemäß Positionierung durch den Kranarm 70 eines Krans 75 gehalten. Der zweite Abschnitt 200 kann in der Nähe zu dem ersten Flügelabschnitt 100 zur Ausrichtung und für den Zusammenbau der Verbindungsstelle zwischen dem äußeren Ende 105 und dem inneren Ende 205 der entsprechenden Flügelabschnitte positioniert werden. Eine Verbindungsstellenabdeckung 107 für den ersten Abschnitt und eine Verbindungsstellenabdeckung 207 für den zweiten Abschnitt müssen vor dem Zusammenbau der Verbindungsstelle zwischen dem äußeren Ende 105 des ersten Abschnittes und dem inneren Ende 205 des zweiten Abschnittes entfernt werden. Gemäß Darstellung wird in dieser Anordnung ein Flügelabschnitt auf der Lastkraftwagenladefläche 90 transportiert. Transporter können jedoch auch Haltevorrichtungen transportieren, die zwei Einheiten desselben Flügelabschnittes oder Einheiten unterschiedlicher Flügelabschnitte unterstützen.
Wenn der transportierende Lastkraftwagen an dem Windfarmort ankommt, sollte die Entladung sobald wie möglich erfolgen, um den Lastkraftwagen für weitere Beladungen freizumachen. Es ist auch effizienter und wirtschaftlicher, die Anzahl von Bewegungsoperationen für den Flügel zu beschränken. Daher kann es erwünscht sein, benachbarte Abschnitte eines Flügels auszurichten und aneinander zu befestigen, während einer von den benachbarten Abschnitten noch in der Transporthaltevorrichtung auf der Ladefläche des Lastkraftwagens montiert ist, um dann den zusammengebauten Flügel von der Ladefläche des Lastkraftwagens zu einer Auflage oder anderen geeigneten Stelle auf dem Boden zur Lagerung zu bewegen, bis es für die Endschritte des Zusammenbaus der Verbindungsstelle bereit ist, oder bis der Flügel zu montieren ist. Es wird eine erfindungsgemäße selbstausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur geschaffen, um den Zusammenbau der Flügelabschnitte zu erleichtern. Ferner wird ein erfindungsgemäßes Verfahren bereitgestellt, um die selbst-ausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur für den Zusammenbau der Flügelabschnitte zu nutzen. Obwohl der Zusammenbau der Flügelabschnitte unter Bezugnahme auf eine Ausrichtung mit einem auf einem Lastkraftwagen montierten Abschnitt beschrieben werden kann, sind die Ausrichtungsstruktur und das Verfahren für andere Transportmittel einschließlich Schienenfahrzeuge geeignet. Ferner werden die Ausrichtungsstruktur und das Verfahren auch für andere Situationen in Betracht gezogen, in welchen die Flügelabschnitte bereits von dem Transportmittel abgeladen und auf geeigneten Haltevorrichtungen auf dem Boden gelagert sein können.
4A stellt eine Längsdraufsicht auf einen ersten Abschnitt 100 einer Ausführungsform des Rotorflügels dar. 4B stellt eine Außenquerschnittsansicht an dem äußeren Ende 105 des ersten Abschnittes 100 eines Flügels 24 dar. 4C stellt eine isometrische Ansicht an dem äußeren Ende 105 einer Ausführungsform des ersten Abschnittes des Flügels 24 dar.
Der erste Abschnitt 100 kann auch einen Fuß-(auch als Nabe oder Basis bekannt)-Abschnitt des Flügels enthalten, kann aber auch jeder Abschnitt des Flügels sein, welches den Innenteil einer Querverbindungsstelle zwischen Abschnitten bildet. Der Flügelabschnitt stellt als Scherungsstege bekannte Verstärkungselemente bereit und enthält auch Biegelastaufnahmestrukturen, welche im entsprechenden Fachgebiet als "Holmgurte" bekannt sind. Wenigstens ein Scherungssteg 110 kann in Längsrichtung entlang einem Innenhohlraum des ersten Abschnittes 100 verlaufen. Ein Scherungssteg ist für die vorliegende Ausführungsform dargestellt. Die Holmgurte 123, 125 können eben falls in Längsrichtung entlang dem ersten Abschnitt verlaufen, wobei sie an dem wenigstens einen Scherungssteg 110 angebracht und zwischen dem Scherungssteg 110 und der Schale 170 positioniert sind. Das äußere Ende 105 des Körpers des ersten Abschnittes kann einen Querspant 130 enthalten, welcher im Wesentlichen den Querschnitt des Flügels einnimmt. Der Querspant 130 kann um seinen Umfang herum an der Schale 170 des ersten Flügelabschnittes an dem äußeren Ende 105 befestigt sein. Der Spant 130 verleiht dem Flügelabschnitt strukturelle Festigkeit und enthält Vorkehrungen für die Ausrichtung und die Befestigung des ersten Abschnittes des Flügels an dem zweiten Abschnitt. Außenschaftflächen 142, 145 der Holmgurte 123, 125 erstrecken sich von dem äußeren Ende 105 des ersten Abschnittes 100 weg. Der Scherungssteg 110 und die Außenschaftflächen 142, 145 können sich über das äußere Ende 105 des ersten Abschnittes hinaus erstrecken. Die Außenschaftflächen 142, 145 sind an dem äußeren Ende der Holmgurte 123, 125 ausgebildet. Der Scherungssteg 110 und die Außenschaftflächen 142, 145 können sich über eine vorbestimmte Strecke 195 über das äußere Ende des ersten Abschnittes 100 hinaus erstrecken.
Zugangsöffnungsabdeckungen 150 können wenigstens auf wenigstens einer von den Ober- und Unterseiten des ersten Flügelabschnittes 100 vorgesehen sein. Der Spant 130 kann mehrere Steckausrichtungsstifte 160 für eine Feinausrichtung zu einem zweiten Abschnitt 200 bereitstellen, wenn dieser mit dem ersten Abschnitt 100 in Eingriff kommt. Der Spant 230 auf dem zweiten Abschnitt 200 kann Aufnahmebuchsen 260 für die Aufnahme der Steckausrichtungsstifte 160 aus dem ersten Abschnitt enthalten. Alternativ kann der Spant 130 (nicht dargestellte) Aufnahmebuchsen bereitstellen, um (nicht dargestellte) Steckausrichtungsstifte aus dem Spant 230 des zweiten Abschnittes aufzunehmen. Ferner kann für eine weitere Ausführungsform des Ausrichtungsmerkmals eine Kombination von Steckausrichtungs stiften 160 und (nicht dargestellten) Aufnahmebuchsen auf dem Spant 130 des ersten Abschnittes 100 in Verbindung mit (nicht dargestellten) Steckausrichtungsstiften und Aufnahmebuchsen 260 auf dem zweiten Abschnitt 200 verwendet werden. Die Steckausrichtungsstifte 160 des Spants 130 für den ersten Abschnitt und die entsprechenden Aufnahmebuchsen 260 des Spantes 230 für den zweiten Abschnitt 200 sind präzise vorausgerichtet, um ein genaues Vereinen der Flügelabschnitte zu ermöglichen, wenn die entsprechenden Enden 105, 205 aneinander befestigt werden. Der Spant 130 kann auch mehrere Durchgangslöcher 163 enthalten, um den ersten Abschnitt und an dem zweiten Abschnittes des Flügels zu befestigen.
Die Zugangsöffnungsabdeckungen 150 können sich neben dem wenigstens einen Scherungssteg 110 des ersten Flügelabschnittes 100 befinden. Eine Zugangsöffnungsabdeckung 150 kann sich zu der Seite der Vorderkante 112 hin befinden und eine Zugangsöffnungsabdeckung 150 kann sich zu der Seite der Hinterkante 115 hin befinden. Jede Zugangsöffnungsabdeckung 150 stellt einen Zugang zu einem Innenhohlraum bereit, wobei die Zugangsöffnung 151 des ersten Abschnittes auch in der Nähe zu der Innenseite 133 des Spantes 130 angeordnet sein kann. Wenn die Zugangsöffnungsabdeckungen 150 offen sind, geben die Zugangsöffnungen 151 einen Zugang zu den Durchgangslöchern 163 für den Befestigungsvorgang von der Seite des ersten Abschnittes und für die Kleberaufbringung auf die Verbindungsstelle frei.
Der Flügel 24 enthält eine Außenschale 170, die in der Form eines Flügelquerschnittes mit einer Vorderkante 112 und einer Hinterkante 115 ausgebildet ist. Die Schale 170 kann eine Sandwichstruktur aus Glasfaser und einem leichten Kernmaterial enthalten. Einer oder mehrere Längsträger (Scherungsstege) 110 sind innerhalb des Flügelquerschnittes zwischen einem oberen Holmgurt 123 und einem unteren Holmgurt 125 angeordnet. Der wenigstens eine Scherungssteg 110 ist dafür angepasst, der aerodynamischen Scherbelastung auf den Rotorflügel 24 zu widerstehen.
Der Scherungssteg 110 kann sich über eine vorbestimmte Strecke 195 über den Spant 130 des äußeren Endes 105 hinaus erstrecken. Ferner sind die obere Außenschaftfläche 142 und die untere Außenschaftfläche 145 an dem äußeren Ende der zugeordneten Holmgurte 123, 125 ausgebildet. Die Holmgurte 123, 125 verjüngen sich ausgehend von ihrer vollen Dicke in dem Bereich des Spantes 130, wobei die Innenseite eben ist, und die Außenseite abgeschrägt ist, um die Außenschaftflächen 142, 145 auszubilden. Der Spant 130 enthält einen Ausschnitt 182, um zu ermöglichen, dass sich der wenigstens eine Scherungssteg über die vorbestimmte Strecke 195 außerhalb des Endes des ersten Abschnittes erstreckt. Der Spant 180 enthält auch einen Ausschnitt 185 für den oberen Holmgurt 123 und einen Ausschnitt 187 für den unteren Holmgurt 125, das sie sich über das äußere Ende 105 des ersten Abschnittes 100 hinaus erstrecken, um damit das Vorstehen der Außenschaftflächen 142, 145 zu ermöglichen.
5A stellt eine Längsdraufsicht auf einen zweiten Abschnitt 200 einer Ausführungsform des Rotorflügels dar. 5B stellt eine Ansicht des inneren Endes 205 einer Ausführungsform des zweiten Abschnittes des Rotorflügels dar. 5C stellt eine vergrößerte Ansicht der Scherungsstege 210 und Holmgurte 223, 225 an dem inneren Spant 230 dar.
Der zweite Abschnitt 200 kann ein Spitzenabschnitt des Flügels sein, kann aber auch jeder Abschnitt des Flügels sein, der den äußeren Teil einer Querverbindungsstelle zwischen Abschnitten bildet. Wenigstens ein Scherungssteg 210 kann in Längsrichtung entlang einem Innenhohlraum des zweiten Abschnittes 200 verlaufen. Zwei Scherungsstege sind für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (gemäß Darstellung in den 5A–5C) dargestellt). Die Holmgurte 223, 225 können ebenfalls in Längsrichtung entlang dem zweiten Abschnitt verlaufen, wobei sie an dem wenigstens einem Scherungssteg 210 befestigt und zwischen den Scherungsstegen 210 und der Schale 270 positioniert sind. Das innere Ende 205 des Körpers des zweiten Abschnittes 200 kann einen Querspant 230 enthalten, welcher im Wesentlichen den Querschnitt des Flügels belegt. Der Querspann 230 kann um seinen Umfang herum an der Schale 270 des zweiten Flügelabschnittes befestigt sein. Der Spant 230 verleiht dem Flügelabschnitt strukturelle Festigkeit und enthält Vorkehrungen für die Ausrichtung und Befestigung des zweiten Abschnittes 200 des Flügels an dem ersten Abschnitt 100. Innenschaftflächen 242, 245 der Holmgurte 223, 225 können in der Nähe des inneren Endes 205 des zweiten Abschnittes 200 ausgebildet sein. Die Innenschaftflächen 242, 245 sind entlang einer vorbestimmten Strecke 295 (6A) von dem inneren Ende der Holmgurte 223, 225 aus ausgebildet.
Gemäß Darstellung in 5A können sich für eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Scherungsstege 210 zu dem inneren Ende 205 des zweiten Abschnittes 200 an dem Spant 230 erstrecken. Die Holmgurte 223, 225 erstrecken sich ebenfalls zu dem inneren Spant, wobei eine vorbestimmte Strecke 295 (6A) an dem inneren Ende des zweiten Abschnittes 200 aus Innenschaftflächen 242, 245 besteht, um komplementäre Flächen für die Vereinigung mit den Außenschaftflächen 142, 145 aus dem ersten Abschnitt unter Erzeugung einer Überlappung 298 (6C) bereitzustellen.
Zugangsöffnungsabdeckungen 250 können wenigstens auf wenigstens einer von den Ober- und Unterseiten des zweiten Flü gelabschnittes vorgesehen sein. Der Spant 230 kann mehrere Aufnahmebuchsen 260 für eine Feinausrichtung zu den Steckausrichtungsstiften 160 des ersten Abschnittes 100 bereitstellen, wenn dieser mit dem zweiten Abschnitt 200 in Eingriff kommt. Alternativ kann der Spant 230 (nicht dargestellte) Steckausrichtungsstifte für einen Eingriff mit (nicht dargestellten) Aufnahmebuchsen auf dem Spant 130 bereitstellen. Als ein weiteres alternatives Ausführungsmerkmal kann eine Kombination von (nicht dargestellten) Steckausrichtungsstiften und Aufnahmebuchsen 260 auf dem Spant 230 in Verbindung mit Steckausrichtungsstiften 160 und (nicht dargestellten) Aufnahmebuchsen 260 des ersten Abschnittes verwendet werden. Die Aufnahmebuchsen 260 des Spants 230 für den zweiten Abschnitt und die entsprechenden Steckausrichtungsstifte 160 des Spantes 130 für den ersten Abschnitt sind präzise vorausgerichtet, um ein genaues Vereinen der Flügelabschnitte zu ermöglichen, wenn die entsprechenden Enden aneinander befestigt werden. Der Spant 230 kann auch mehrere Durchgangslöcher 263 bereitstellen, um den ersten Abschnitt und des zweiten Abschnitt des Flügels mit Muttern, Schraubbolzen oder anderen geeigneten Befestigungselementen aneinander zu befestigen.
Die Zugangsöffnungsabdeckungen 250 des zweiten Flügelabschnittes 200 können sich neben dem wenigstens einen Scherungssteg 210 befinden. Eine Zugangsöffnungsabdeckung 250 kann sich zu der Seite der Vorderkante 212 hin befinden und eine Zugangsöffnungsabdeckung 250 kann sich zu der Seite der Hinterkante 215 hin befinden. Im entfernten Zustand stellt die Zugangsöffnungsabdeckung 250 einen Zugang zu einem Innenhohlraum bereit, wobei die Zugangsöffnung 251 des zweiten Abschnittes auch in der Nähe zu der Innenseite 233 des Spantes 230 angeordnet sein kann. Wenn die Zugangsöffnungsabdeckungen 250 offen sind, geben die Zugangsöffnungen 251 einen Zugang zu den Durchgangslöchern 263 für den Befestigungsvorgang aneinan der von der Seite des ersten Abschnittes aus und für die Kleberaufbringung auf die Verbindungsstelle frei.
Der Flügel 24 enthält eine Außenschale 270, die in der Form eines Flügelquerschnittes mit einer Vorderkante 212 und einer Hinterkante 215 ausgebildet ist. Die Schale 170 kann eine Sandwichstruktur aus Glasfaser und einem leichten Kernmaterial enthalten. Einer oder mehrere Längsträger (Scherungsstege) 210 sind innerhalb des Flügelquerschnittes zwischen einem oberen Holmgurt 223 und einem unteren Holmgurt 225 angeordnet.
Gemäß 5C ermöglichen Ausschnitte 282 und 285, dass der Scherungssteg 110 und die Außenschaftflächen 140 des ersten Abschnittes, durch den Spant 230 hindurch zu treten. Die Scherungsstege 210 des zweiten Abschnittes enthalten ebenfalls Ausschnitte 290 auf der Innenseite an dem oberen Ende und unterem Ende. Die Ausschnitte 290 ermöglichen, das die obere Außenschaftfläche 142 und die untere Außenschaftfläche 145 des ersten Abschnittes 100 (gestrichelt dargestellt) in voller Breite in den Hohlraum des zweiten Abschnittes 200 eintreten, um Schaftverbindungsstellen mit der oberen Innenschaftfläche 242 und der unteren Innenschaftfläche 245 des zweiten Abschnittes 200 auszubilden. Der verlängerte Scherungssteg 110 des ersten Abschnittes ist ebenfalls gestrichelt dargestellt. Mehrere Abstandshalter können zwischen der oberen Innenschaftfläche 242 und der oberen Außenschaftfläche 142 und zwischen der unteren Innenschaftfläche 245 und der unteren Außenschaftfläche 145 ausgebildet sein, um Einspritzzwischenräume 293, 295 für die Einspritzung von Kleber zum Verbinden der Flächen für die Erzeugung der Verbindungsstelle zwischen den Flügelabschnitten bereitzustellen.
6A stellt eine isometrische Ansicht an dem inneren Ende 205 einer weiteren Ausführungsform des zweiten Abschnit tes 200 des Flügels 24 dar. Ein einzelner Scherungssteg 210 verläuft in Längsrichtung entlang einem Mittelteil des zweiten Abschnittes. Der nur eine Scherungssteg 210 kann ausgespart sein, um zu ermöglichen, dass der zweite Abschnitt 200 einen komplementär verlängerten Scherungssteg 110 aus dem ersten Abschnitt aufnimmt. Der Ausschnitt 282 und die oberen und unteren Holmgurtausschnitte 285 (nur der untere Ausschnitt 285 ist dargestellt) in dem Spant 230 stellen einen Zugang in den zweiten Abschnitt für den Scherungssteg 110 und die Außenschaftflächen 140 aus dem ersten Abschnitt bereit. Die obere Innenschaftfläche 242 und die untere Innenschaftfläche 245 werden von einer Verjüngung des entsprechenden oberen Holmgurtes 223 und des unteren Holmgurtes 225 gebildet, die mit voller Dicke an einem vorbestimmten Abstand außerhalb der Innenseite des Spantes 230 beginnt und sich entlang der vorbestimmten Strecke 295 bis zu dem Spant 230 hin verjüngt.
6B stellt die zusammengebaute Verbindungsstelle für die ersten und zweiten Abschnitte für die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur dar, wobei sich der nur eine Scherungssteg 110 aus dem ersten Abschnitt 100 durch den Spant 230 des zweiten Abschnittes 200 hindurch erstreckt. Die entsprechende untere Außenschaftfläche 145 des unteren Holmgurtes 125 und die entsprechende Innenschaftfläche 245 des unteren Holmgurtes 225 sind vereint. Die entsprechende obere Außenschaftfläche 142 des oberen Holmgurtes 123 und die obere Innenschaftfläche 242 des oberen Holmgurtes 222 sind ebenfalls vereint (aber nicht dargestellt).
6C stellt eine isometrische Ansicht von dem zweiten Abschnitt aus für eine Ausführungsform der Verbindungsstelle für einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt eines zusammengebauten Rotorflügels mit entfernter Schale dar. Die Entfernung der Schalenflächen 170, 270 veranschaulicht deutli cher die Überlappung 298 der Schaftflächen 142 und 242 und 145 und 245 der Holmgurte in beiden Abschnitten. Der Spant 130 für den ersten Abschnitt und der Spant 230 für den zweiten Abschnitt sind aneinander befestigt. Zwei entsprechende Ausrichtungsstifte 160 aus dem ersten Abschnitt 100, die sich durch den Spant 230 und die Aufnahmebuchsen 260 des zweiten Abschnittes 200 erstrecken und zwei entsprechende Durchgangslöcher 263 sind dargestellt, wobei jedoch die Zahl der Ausrichtungsstifte, Buchsen und Durchgangslöcher auf der Basis von Abmessung, Form und Gewicht der Flügelabschnitte variiert werden kann. Befestigungselemente 265 erstrecken sich durch die Spante 130, 230 durch die mehreren Durchgangslöcher 263, um die Flügelabschnitte aneinander zu befestigen. Der Scherungssteg 110 aus dem ersten Abschnitt 100 ist durch den Spant 230 für den zweiten Abschnitt 200 sich hindurch erstreckend und an dem einzelnen Scherungssteg 210 des zweiten Abschnittes anliegend dargestellt. Der Ort des Aufeinandertreffens der Scherungsstege kann zu jeder Seite des Spants hin verschoben sein, um die Systemverbindung zu optimieren oder den Zugang zu der Verbindungsstelle zu verbessern.
6D stellt eine Innenseitenansicht eines Längsschnittes der Flügelverbindungsstelle dar. Der Scherungssteg 110 erstreckt sich durch den Spant 130 des ersten Abschnittes 100 über das äußere Ende 105 des ersten Abschnittes 100 hinaus und durch den Spant 230 des zweiten Abschnittes 200 hindurch und reicht in den Hohlraum des zweiten Abschnittes 200. Der Scherungssteg 210 ist von der Verbindungsstelle aus über eine vorbestimmte Strecke ausgespart. Die obere Außenschaftfläche 142 des oberen Holmgurtes 123 und die untere Außenschaftfläche 145 des unteren Holmgurtes 125 sind zwischen dem Scherungssteg 110 und der Schale 170 des ersten Abschnittes 100 positioniert. Die obere Innenschaftfläche 242 des oberen Holmgurtes 223 und die untere Innenschaftfläche 145 des unteren Holmgurtes 125 sind zwischen dem Scherungssteg 210 und der Schale 270 des zweiten Abschnittes 20 angeordnet. Die Außenschaftflächen 142, 145 erstrecken sich vom ersten Spant 130 aus und durch den Spant 230 über eine vorbestimmte Strecke 195 in den zweiten Abschnitt. Die Überlappung 298 der oberen Außenschaftfläche 142 mit der oberen Innenschaftfläche 242 und der unteren Außenschaftfläche 145 mit der unteren Innenschaftfläche 245 ermöglicht die Erzeugung einer starken Verbindungsstelle zwischen den ersten und zweiten Flügelabschnitten. Die Schaftflächen können mittels einer Vielfalt von Kleberverbindungen verbunden werden, welche mittels einer Vielfalt von Einrichtungen, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, verbunden werden können.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Schaftverbindungsstelle zwischen einem ersten Flügelabschnitt und einem zweiten Flügelabschnitt beziehen sich auf eine Außenschaftfläche, die sich über das Ende des ersten Flügelabschnittes hinaus erstreckt, und eine Innenschaftfläche, die in dem inneren Ende des zweiten Flügelabschnittes ausgespart ist. Ferner beziehen sich die zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf einen Scherungssteg des ersten Flügelabschnittes, der sich in den zweiten Flügelabschnitt hinein erstreckt. Es dürfte erkennbar sein, dass eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Außenschaftflächen enthalten kann, die sich von dem oberen Gurtholm und dem unteren Gurtholm für den zweiten Flügelabschnitt über eine vorbestimmte Strecke nach innen über das innere Ende des zweiten Flügelabschnittes hinaus erstrecken, und dass sich Innenschaftflächen des oberen Gurtholms und des unteren Gurtholms des ersten Flügelabschnittes nach innen über eine vorbestimmte Strecke von dem äußeren Ende des ersten Flügelabschnittes aus erstrecken.
Es wird ferner ein Verfahren zum Ausrichten und Befestigen von Körperabschnitten eines mehrteiligen Rotorflügels mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt aneinander bereitgestellt. Während des Zusammenbaus kann ein zweiter Abschnitt 200 unter Verwendung eines Krans oder eines anderen geeigneten Mechanismus angehoben werden. Der zweite Abschnitt 200 kann direkt aus einer Haltevorrichtung auf einem Transporter, wie zum Beispiel einem Lastkraftwagen mit ebener Ladefläche oder aus einer Haltevorrichtung auf dem Boden herausgehoben werden. Der Transporter für den zweiten Abschnitt kann sowohl den zweiten Abschnitt als auch einen anderen Abschnitt (wie z. B. den ersten Abschnitt) auf derselben Ladefläche enthalten. Alternativ kann ein Transporter einen oder mehrere erste Flügelabschnitte transportieren, während ein anderer Transporter einen oder mehrere zweite Flügelabschnitte transportieren kann. Der Flügelzusammenbau kann mit einem auf dem Transporter verbleibenden Abschnitt oder mit beiden von dem Transporter abgeladenen und auf dem Boden auf Haltevorrichtungen platzierten Abschnitten stattfinden.
Der zweite Abschnitt kann während des Anhebevorgangs ausgerichtet werden, um den Zusammenbau mit dem ersten Abschnitt zu erleichtern. Gemäß Darstellung in 3 kann der erste Abschnitt auf dem Transporter bevorzugt mit der Vorderkante nach unten zeigend und der Hinterkante nach oben in der Haltevorrichtung auf den Transporter zeigend transportiert werden. Während des Transports und während des Anhebevorgangs sollte der zweite Abschnitt in ähnlicher Weise ausgerichtet werden. Das Verfahren kann jedoch auch mit anderen Flügelausrichtungen nach Bedarf durchgeführt werden. In einer Vorbereitung für den Erhalt eines Zugangs zu dem Inneren des Flügels in dem Bereich der Spanten an dem äußeren Ende des ersten Abschnittes und dem inneren Ende des zweiten Abschnittes können die Verbindungsstellenabdeckungen und die Flügelzugangsöffnungsabdeckungen entfernt werden. Die Verbindungsstellenabdeckungen schützen die Verbindungsstellen während des Transports und der Lagerung vor physikalischer Beschädigung und der Witterung. Die Zugangsöffnungsabdeckungen befinden sich in der Nähe der Durchgangslöcher dieser Spante und der Verbindungsstellenabdichtungskomponenten innerhalb des Flügelabschnittes. Bevorzugt sollten die Zugangsöffnungsabdeckungen vor dem Anheben geöffnet werden.
Die Ausrichtungselemente des zweiten Abschnittes werden dann mit entsprechenden Elementen des ersten Abschnittes vereint. Zuerst wird ein Verbindungsstellenquerschnitt für den zweiten Abschnitt in der Nähe zu dem Verbindungsstellenquerschnitt für den ersten Abschnitt positioniert, indem die innere Endfläche des zweiten Abschnittes zu der äußeren Endfläche des ersten Abschnittes ausgerichtet und parallel angeordnet wird, während gleichzeitig eine physikalische Trennung zwischen den Elementen des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes aufrechterhalten wird. Der zweite Abschnitt wird dann zu dem ersten Abschnitt bewegt, bis die äußerste Verlängerung der Außenschaftflächen des ersten Abschnittes an zugeordneten Ausschnitten in dem zweiten Abschnitt anliegt. Der Eingriff der Abschnitte wird gestartet, indem die Außenschaftflächen in die Spantausschnitte eingeführt werden, so dass die Außenschaftflächen die entsprechenden Innenschaftflächen überlappen. Der wenigstens eine Scherungssteg des zweiten Abschnittes kann ausgespart sein, so dass er die Einführung der Außenschaftflächen des ersten Abschnittes nicht behindert. Wenn der wenigstens eine Scherungssteg des zweiten Abschnittes nicht ausgespart ist, sind dann Ausschnitte in dem wenigstens einem Scherungssteg des zweiten Abschnittes zum Aufnehmen der Einführung der oberen Außenschaftfläche und der unteren Außenschaftfläche des ersten Abschnittes vorgesehen.
Die Einführung der Außenschaftflächen des ersten Abschnittes in zugeordnete Ausschnitte in dem zweiten Abschnitt wird fortgesetzt, bis die Ausrichtungsstifte der Spantaußenflächen an den in den Aufnahmebuchsen der gegenüberliegenden Spantflächen anliegen. Die Einführung wird fortgesetzt, so dass die Ausrichtungsstifte von einer oder beiden Endaußenflächen des Spantes vollständig mit den entsprechenden Aufnahmebuchsen in dem gegenüberliegenden Spant in Eingriff kommen.
Der Schritt der Befestigung aneinander beinhaltet die Befestigung des Spantes des ersten Abschnittes an dem Spant des zweiten Abschnittes durch die entsprechenden Durchgangslöcher in dem Spant des ersten Abschnittes und dem Spant des zweiten Abschnittes. Das Befestigen der Abschnitte mittels Befestigungselementen aneinander vervollständigt der Eingriff der zwei Abschnitte. Dieses stellt ausreichend Festigkeit bereit, um ein gemeinsames Herunterheben der kombinierten ersten und zweiten Abschnitte des Flügels von dem Transporter zu ermöglichen. Eine Wiederanbringung der Zugangsöffnungsabdeckungen auf dem zusammengebauten ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Flügels kann zu diesem Zeitpunkt des Zusammenbaus ausgeführt werden; oder die Öffnung kann vorübergehend abgedeckt werden und die Zugangsöffnungsabdeckung wieder angebracht werden, nachdem der Flügel vollständig zusammengebaut und Kleber zum Verbinden der Schaftverbindungsstelle aufgebracht wurde. Um den Transporter für weitere Transportaufgaben freizugeben, kann der zusammengebaute Flügel von dem Transporter heruntergehoben und auf dem Boden oder einer Auflage für eine spätere Kleberversiegelung der Schaftflächen an der Verbindungsstelle und Fertigstellung der Schalenhaut über der Verbindungsstelle abgesetzt werden.
7 stellt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ausrichten und Zusammenbauen einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Verbindungsstelle bereit. Die Prozedur befasst sich mit der Positionierung des zweiten Abschnittes in Bezug auf einen fixierten ersten Abschnitt. Es dürfte sich verstehen, dass stattdessen der erste Abschnitt in Bezug auf einen fixierten zweiten Abschnitt positioniert werden könnte.
Im Schritt 710 können die Zugangsöffnungsabdeckungen 150, 250 und die Verbindungsstellenabdeckungen 107, 207 auf dem ersten Abschnitt 100 bzw. dem zweiten Abschnitt 200 entfernt werden. Im Schritt 715 wird der zweite Abschnitt 200 angehoben. Im Schritt 720 wird das innere Ende 205 des Spants 230 für den zweiten Abschnitt 200 in der Nähe des äußeren Endes 105 des Spantes 130 für den ersten Abschnitt 100 positioniert. Im Schritt 721 wird der zweite Abschnitt weiter mit einem inneren Ende 205 des zweiten Abschnittes zu dem äußeren Ende 105 des ersten Abschnittes ausgerichtet und parallel positioniert, während gleichzeitig eine physikalische Trennung zwischen den Elementen des ersten Abschnittes und zweiten Abschnittes beibehalten wird.
Dann wird der zweite Abschnitt auf den ersten Abschnitt 730 wie folgt gesteckt. Der zweite Abschnitt wird in die Richtung des ersten Abschnittes bewegt, bis der Scherungssteg 110 und die Außenschaftflächen 140 des ersten Abschnittes mit zugeordneten Ausschnitten in dem zweiten Abschnitt im Schritt 731 in Eingriff kommen. Dann wird im Schritt 732 der zweite Abschnitt 200 weiter in Richtung des ersten Abschnittes bewegt, bis die Außenschaftflächen 140 die entsprechenden Innenschaftflächen 240 des zweiten Abschnittes zu überlappen beginnen. Im Schritt 733 können die obere Schaftfläche 142 und die untere Schaftfläche durch Ausschnitte in den Scherungsstegen 210 des zweiten Abschnittes geführt werden, wenn sich die Scherungsstege 210 des zweiten Abschnittes zu dem Spant 230 des zweiten Abschnittes hin erstrecken. Im Schritt 734 kann der zweite Abschnitt ferner weiter in Richtung des ersten Abschnittes bewegt werden, bis die Ausrichtungsstifte 160, 260 der Spanten 130, 230 an den Ausrichtungslöchern 262, 162 an den gegenüberliegenden Spants 230, 130 anliegen. Im Schritt 735 wird der zweite Abschnitt zu dem ersten Abschnitt hin bewegt, bis die Ausrichtungsstifte 160, 260 der Spanten vollständig mit den Ausrichtungslöchern 262, 162 des Spantes 260, 160 in Eingriff stehen. Der zweite Abschnitt wird an dem ersten Abschnitt im Schritt 740 befestigt, was die Befestigung des Spantes 230 des zweiten Abschnittes an dem Spant 130 des ersten Abschnittes über die entsprechenden Durchgangslöcher 160 in den zwei Spanten beinhaltet. Im Schritt 750 wird der zusammengebaute Flügel entweder von dem Transporter oder einer Bodenauflage angehoben. Der zusammengebaute Flügel kann dann im Schritt 760 auf eine Bodenauflage abgesetzt werden. Kleber kann aufgebracht werden, um die Verbindungsstelle im Schritt 770 zu verbinden. Wenn die Nutzung der Zugangsöffnungen 151, 252 nicht mehr erforderlich ist, können die Zugangsöffnungsabdeckungen 150, 250 im Schritt 780 wieder angebracht werden.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben wurden, dürfte aus der Beschreibung erkennbar sein, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen darin ausgeführt werden können und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
Eine erfindungsgemäße selbst-ausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur wird geschaffen, um den Zusammenbau und die Befestigung von auf einem Transporter transportierten Flügelabschnitten aneinander zu ermöglichen. Die Flügelverbindungsstellenstruktur enthält Ausrichtungsstifte 160 auf einer Außenseite des Spantes 130 eines ersten Flügelkörperabschnittes 100 an der Verbindungsstelle und komplementäre Aufnahmebuchsen 260 auf einem inneren Ende 205 eines Spantes eines be nachbarten Flügelkörperabschnittes 200, um eine Feinausrichtung der Verbindungsstelle zu ermöglichen. Die Flügelverbindungsstruktur enthält auch Durchgangslöcher in den Spanten 130, 230 für die benachbarten Flügelkörperabschnitte 100, 200, um das Befestigen der Abschnitte aneinander in Vorbereitung für die Aufbringung eines Klebers, der die Verbindungsstelle verbindet, zu ermöglichen. Ein Paar von Außenschaftflächen 140 von Holmgurten 123, 125, die sich von dem ersten Flügelabschnitt 100 in den zweiten Flügelabschnitt 200 erstrecken, stehen mit Innenschaftflächen 240 von Holmgurten 223, 225 in Eingriff, die in dem zweiten Flügelabschnitt 200 ausgebildet und von der Verbindungsstelle ausgenommen sind. Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird bereitgestellt, um die selbstausrichtende Flügelverbindungsstellenstruktur für den Zusammenbau von Flügelabschnitten zu nutzen.

10: Windkraftanlage
14: Turm
16: Gondel
18: Rotor
20: Rotationsachse
22: Nabe
24: Flügel
28: Haltevorrichtung
30: Gestell
32: Polster
34: oberer Abschnitt
34: unterer Abschnitt
38: Schenkel
40: Schenkelendabschnitte
84: Nabenende
100: erster Abschnitt
102: partieller erster Abschnitt an Verbindungsstelle
105: äußeres Ende
107: Verbindungsstellenabdeckung
110: Scherungssteg
112: Vorderkante
115: Hinterkante
123: oberer Holmgurt
125: unterer Holmgurt
130: Spant
133: Innenseite
135: Außenseite
140: Außenschaftfläche
142: obere Außenschaftfläche
144: untere Außenschaftfläche
150: Zugangsöffnungsabdeckung
151: Zugangsöffnung
160: Ausrichtungsstifte
163: Durchgangslöcher
170: Schale
180: Ausschnitte
182: Ausschnitt für Steckscherungssteg
185: Ausschnitt für obere Außenschaftfläche
187: Ausschnitt für untere Außenschaftfläche
195: vorbestimmte Strecke
200: zweiter Abschnitt
202: partieller zweiter Abschnitt an Verbindungsstelle
205: inneres Ende
206: äußeres Ende
207: Verbindungsstellenabdeckung
210: Scherungssteg
212: Vorderkante
215: Hinterkante
223: oberer Holmgurt
225: unterer Holmgurt
230: Spant
233: Innenseite
235: Außenseite
240: Innenschaftfläche
242: obere Innenschaftfläche
244: untere Innenschaftfläche
250: Zugangsöffnungsabdeckung
251: Zugangsöffnung
260: Ausrichtungsstifte
263: Durchgangslöcher
265: Befestigungselemente
270: Schale
280: Ausschnitte
282: Ausschnitt für Steckscherungssteg
285: Ausschnitt für obere Außenschaftfläche
287: Ausschnitt für untere Außenschaftfläche
290: Ausschnitt im Scherungssteg für Außenschaftflächen
292: Abstandshalter
195: vorbestimmte Strecke
298: Überlappung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2007/01898895 A1 [0031]

Claims

Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels (24), aufweisend: mehrere Flügelabschnitte, die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Flügelabschnitten ausbilden, die wenigstens einen ersten Abschnitt (100) und einen zweiten Abschnitt (200), die eine Verbindungsstelle bilden, enthalten; einen Spant (130), der auf der Innenseite einer Schale (170) des ersten Abschnittes an einem äußeren Ende (105) befestigt ist; und einen Spant (230), der auf einer Innenseite einer Schale (270) des zweiten Abschnittes (200) an einem inneren Ende (205) befestigt ist; und wobei wenigstens einer von dem Spant (130) für den ersten Abschnitt (100) und dem Spant (230) für den zweiten Abschnitt (200) wenigstens einen Steckausrichtungsstift (160) an vorbestimmten Stellen auf einer Außenseite und sich senkrecht zu einer Außenseite des gegenüberliegenden Spantes erstreckend besitzt, und der wenigstens eine von dem Spant (130) des ersten Abschnittes (100) und dem Spant (230) des zweiten Abschnittes (200) wenigstens eine Buchse (260) an vorbestimmten komplementären Stellen für die Aufnahme des wenigstens einen Steckausrichtungsstiftes (160) des gegenüberliegenden Spantes besitzt, wobei die Steckausrichtungsstifte (160) und die Buchsen (260) an komplementären Stellen genau ausgerichtet sind, um ein Vereinen des Spantes (130) des ersten Abschnittes (100) und des Spantes (230) des zweiten Abschnittes (200) zu erleichtern.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 1, wobei der Spant (130) für den ersten Abschnitt (100) mehrere Durchgangslöcher (163) enthält und der Spant (230) für den zweiten Abschnitt (200) eine entsprechende Anzahl von komplementären Durchgangslöchern (163), (263) enthält, wobei die mehreren Durchgangslöcher (163) auf dem Spant (130) für den ersten Abschnitt (100) und die mehreren Durchgangslöcher (263) für den zweiten Abschnitt (200) genau ausgerichtet sind, um ein Befestigen des ersten Abschnittes (100) und des zweiten Abschnittes (200) aneinander zu erleichtern.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt (100) und der zweite Abschnitt (200) mit Befestigungselementen (265) durch die mehreren entsprechenden Durchgangslöcher (163), (263) in dem Spant (130) für den ersten Abschnitt (100) und dem Spant (230) für den zweiten Abschnitt (200) aneinander befestigt werden.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 3, ferner aufweisend: mehrere Zugangsöffnungsabdeckungen (150) auf einer Oberfläche des ersten Abschnittes (100), die einen Zugang zu Zugangsöffnungen (151) für die Verbindungsstellen des ersten Abschnittes (100) bereitstellen; mehrere Zugangsöffnungsabdeckungen (250) auf einer Oberfläche des zweiten Abschnittes (200), die einen Zugang zu Zugangsöffnungen (251) für die Verbindungsstellen des zweiten Abschnittes (200) bereitstellen;
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 3, ferner aufweisend: wenigstens einen Scherungssteg (110), der in Längsrichtung entlang einem Körper des ersten Abschnittes (100) verläuft; einen oberen Holmgurt (123), der in Längsrichtung entlang einem Körper des ersten Abschnittes (100) verläuft und senkrecht zu einer Oberseite des wenigstens einen Scherungsstegs (110) ausgerichtet ist, und einen unteren Holmgurt (125), der in Längsrichtung entlang einem Körper des ersten Abschnittes (100) verläuft und senkrecht zu einer Unterseite des wenigstens einen Scherungsstegs (110) ausgerichtet ist; eine Schaftfläche (140), die auf einem äußeren Ende (105) des oberen Holmgurtes (123) des Körpers des ersten Abschnittes (100) ausgebildet ist; eine Schaftfläche (140), die auf einem äußeren Ende (105) des unteren Holmgurtes (125) des Körpers des ersten Abschnittes (100) ausgebildet ist; wenigstens einen Scherungssteg (210), der in Längsrichtung entlang einem Körper des zweiten Abschnittes (200 verläuft; einen oberen Holmgurt (223), der in Längsrichtung entlang einem Körper des zweiten Abschnittes (200) verläuft und senkrecht zu einer Oberseite des wenigstens einen Scherungsstegs (210) ausgerichtet ist, und einen unteren Holmgurt (225), der in Längsrichtung entlang einem Körper des zweiten Abschnittes (200) verläuft und senkrecht zu einer Unterseite des wenigstens einen Scherungsstegs (210) ausgerichtet ist; eine Schaftfläche (240), die auf einem inneren Ende des oberen Holmgurtes (223) des Körpers des zweiten Abschnittes (200) ausgebildet ist; eine Schaftfläche (240), die auf einem inneren Ende des unteren Holmgurtes (225) des Körpers des zweiten Abschnittes (200) ausgebildet ist;
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 5, wobei die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des oberen Holmgurtes (123) des ersten Abschnittes (100) und die Schaftfläche (240) an dem inneren Ende des oberen Holmgurtes (223) des zweiten Abschnittes (200) komplementäre und überlappende Schaftflächen ausbilden, und die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des unteren Holmgurtes (125) des ersten Abschnittes (100) und die Schaftfläche (225) des inneren Endes des unteren Holmgurtes (225) des zweiten Abschnittes (200) komplementäre und überlappende Schaftflächen ausbilden.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 6, wobei die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des oberen Holmgurtes (123) des ersten Abschnittes (100) und die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des unteren Holmgurtes (125) des ersten Abschnittes Außenschaftflächen aufweisen, wobei sich die Außenschaftflächen über eine vorbestimmte Strecke (195) über das äußere Ende (105) des ersten Abschnittes (100) hinaus nach außen erstrecken; und wobei die Schaftfläche (240) an dem inneren Ende des oberen Holmgurtes (223) des zweiten Abschnittes (200) und die Schaftfläche (240) an dem inneren Ende des unteren Holmgurtes (225) des zweiten Abschnittes (200) Innenschaftflächen aufweisen, wobei sich die Innenschaftflächen über eine vorbestimmte Strecke (195) von dem inneren Ende (205) des zweiten Abschnittes (200) nach außen erstrecken.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 6, wobei die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des oberen Holmgurtes (123) des ersten Abschnittes (100) und die Schaftfläche (140) an dem äußeren Ende des unteren Holmgurtes (125) des ersten Abschnittes Innenschaftflächen aufweisen, wobei sich die Innenschaftflächen über eine vorbestimmte Strecke (195) von dem äußeren Ende des ersten Abschnittes aus nach innen erstrecken; und wobei die Schaftfläche (240) an dem inneren Ende des oberen Holmgurtes (223) des zweiten Abschnittes (200) und die Schaftfläche (240) an dem inneren Ende des unteren Holmgurtes (225) des zweiten Abschnittes (200) Außenschaftflächen aufweisen, wobei sich die Außenschaftflächen über eine vorbestimmte Strecke über das innere Ende (205) des zweiten Abschnittes (200) hinaus nach innen erstrecken.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 9, wobei der Spant (130) für das äußere Ende des ersten Abschnittes (100) und der Spant (230) für das innere Ende (205) des zweiten Abschnittes (200) Ausschnitte (282) für die Außenschaftflächen besitzen; und wobei die inneren Enden des wenigstens einen Scherungsstegs (210) des Abschnittes mit Innenschaftflächen (240) Ausschnitte (290) enthalten, um die Außenschaftflächen von dem gegenüberliegenden Abschnitt für einen Eingriff aufzunehmen.
Ausrichtungs- und Befestigungsstruktur für Abschnitte eines mehrteiligen Rotorflügels nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (100) einen Fußabschnitt bildet und der zweite Abschnitt (200) einen Spitzenabschnitt bildet.