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Die
Erfindung betrifft ein modulares Rotorblatt nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie einen Rotor für eine Windkraftanlage.
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Rotorblätter von
Windkraftanlagen besitzen eine komplexe geometrische Kontur. Ein
zweidimensionales Querschnittsprofil heutiger Rotorblätter verändert sich
mit der Länge
kontinuierlich in Bezug auf Profiltiefe, Profildicke, Wölbung, Dickenrücklage und Verwindung.
Diese Ausgestaltung des Profils über die
Länge ergibt
sich aus den aerodynamischen Erfordernissen des drehenden Rotorblatts.
Zur Erzeugung dieser Geometrie werden in der Regel Formen genutzt.
Eine in einer Form hergestellte obere und untere Halbschale werden
zum Rotorblatt zusammengefügt.
Im Inneren versteift normalerweise ein Holm die Struktur, sodass
auftretende Kräfte
aufgenommen und an einen Nabenkörper
abgeleitet werden können.
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Rotorblätter werden
normalerweise aus glasfaserverstärktem
Kunststoff hergestellt. Das Herstellungsverfahren erfordert evakuierbare
und beheizbare Formen für
Unterschale, Oberschale und Einlegteile, wie den Holm. Die Kosten
eines derartigen Formenbaus eines Rotorblatts für z. B. Megawattanlagen sind
erheblich. Zusätzlich
erfordert eine Produktion der Rotorblätter auf der Grundlage von
Formen Handarbeit, was sich ebenfalls in den Kosten des Produkts
nicht unerheblich niederschlägt.
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Obgleich
der komplexen Herstellung in Formen lässt sich mit einem damit hergestellten
Rotorblatt eine notwendige Verdrillung des Rotorblatts von ca. 45
Grad über
seine Gesamtlänge
nicht erreichen. Heutige Rotorblätter
weisen eine Verdrillung von ca. 10 Grad auf, was eine Einbuße im Hinblick
auf den Wirkungsgrad zur Folge hat.
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Man
versucht seit längerer
Zeit Alternativen zu der Formenfertigungsmethode zu finden. Auch wurden
bereits modulare Rotorblätter
vorgeschlagen.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung:
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotorblatt bereitzustellen,
das sich vergleichsweise einfacher herstellen lässt und dennoch keine Einbuße an Wirkungsgrad
zur Folge hat.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
abhängigen
Ansprüchen sind
vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der
Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung geht von einem modularen Rotorblatt für eine Windkraftanlage aus,
das aus mehreren separaten Längsabschnitten
zusammengesetzt ist. Mit separaten Längsabschnitten sind Einzelteile gemeint,
die zusammengefügt
werden, um das Rotorblatt zu bilden.
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Kern
der Erfindung ist, dass wenigstens ein Teil der Längsabschnitte
in Form von Profilabschnitten ausgebildet sind, mit zweidimensionalen
Querschnitten, die sich insbesondere entlang des Rotorblatts auf
gedachten parallelen Geraden fortsetzen und damit Profilabschnitte
ohne Verdrillung bilden. Diese Ausgestaltung wird im Folgenden als
zweidimensionaler Profilabschnitt bezeichnet. Außerdem sind mehrere zweidimensionale
Profilabschnitte entlang der Längserstreckung
des Rotorblattes betrachtet, verdreht gegeneinander angeordnet,
sodass diese zweidimensionalen Profilabschnitte einen Versatz ineinander
aufweisen. Ein solcher Versatz, insbesondere Winkelversatz, zeigt
sich durch Absätze,
wenn die Profilabschnitte in dieser Position direkt aneinander gefügt werden.
Jeder zweidimensionale Profilabschnitt spannt eine Manteloberfläche mit
parallelen Mantellinien auf. Die Stirnflächen können senkrecht zu den Mantellinien
ausgebildet sein. Denkbar sind jedoch auch beliebig ausgebildete
Stirnflächen,
beispielsweise durch einen Nachbearbeitungsschritt, z. B. ebene
Stirnflächen
mit einem schrägen
Winkel zum Mantelverlauf der Profilabschnitte.
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Die
Ausgestaltung mit zweidimensionalen Profilabschnitten hat gleich
mehrere entscheidende Vorteile. Eine gewünschte, auch vergleichsweise
hohe, Verdrillung des Rotorblatts über seine Profillänge kann
durch Anbringen der zweidimensionalen Profilabschnitte in einem
für den
jeweiligen Profilabschnitt optimalen Ausrichtwinkel erreicht werden.
Betrachtet man lediglich die zweidimensionalen Profilabschnitte,
kann sich zwar ein diskontinuierlicher Verlauf mit Sprüngen bezüglich der
Profilgeometrie bei direktem Aneinanderfügen aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtungswinkel
der Profilabschnitte untereinander ergeben. Durch die Verwendung
von zweidimensionalen Profilabschnitten können jedoch einfache Herstellungsmethoden
zum Einsatz kommen, z. B. die Herstellung der zweidimensionalen
Profilabschnitte in einem Strangpressverfahren. Damit lässt sich
ein Rotorblatt sehr kostengünstig
aufbauen. Es ist denkbar, die aerodynamisch notwendige Verdrillung
des Profils über
das gesamte Rotorblatt nur diskontinuierlich über zueinander verschwenkte
zweidimensionale Profilabschnitte zu verwirklichen.
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Durch
die modulare Konstruktion des Rotorblattes über die zweidimensionalen Profilabschnitte lassen
sich Rotorblätter
mit verschiedenen Profilen und Profilausrichtungswinkeln auf der
Grundlage zumindest zum Teil gleicher zweidimensionaler Profilabschnitte
realisieren. Damit kann für
die Erstellung verschiedener Rotorblätter ein Baukastensystem bereitgestellt
werden, wodurch sich eine einfache Herstellung und gute Reparatur-
und Retrofit-Möglichkeiten
ergeben. Ein modularer Aufbau ist auch bei Transport und Entsorgung
durch die Teilbarkeit vorteilhaft. Hinsichtlich einer möglichen
Materialauswahl für
die Längsabschnitte,
insbesondere zweidimensionalen Profilabschnitte, ergeben sich durch
eine Unabhängigkeit
von einem Herstellungsprozess auf der Grundlage von Formen mannigfaltige
Möglichkeiten.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzen
die zweidimensionalen Profilabschnitte über wesentliche Bereiche von
deren Längserstreckung
eine gleichbleibende Außenform, insbesondere
bezogen auf Außenquerschnitte,
die senkrecht zur Manteloberfläche
stehen. Vorzugsweise ist die Außenform über die
komplette Längserstreckung
unverändert.
Denkbar sind jedoch abschnittsweise eingebrachte Ausnehmungen, z.
B. zur Anbringung weiterer Teile. Auch mit einem Strangpressverfahren
sind derartige Formen realisierbar, wenn beim Extrudiervorgang z.
B. Schieber eingebracht und wieder aus einem Materialfluss herausgenommen werden.
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Entsprechendes
gilt für
die Innenquerschnittsform eines zweidimensionalen Profilabschnitts,
die idealerweise in Längserstreckung,
insbesondere für
senkrecht zum Außenmantel
ausgerichtete Querschnitte, gleichbleibend ist, aber auch entsprechende
Querschnittsänderungen
enthalten kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die
Längsabschnitte,
die gegebenenfalls vollständig
durch zweidimensionale Profilabschnitte gebildet sind, über eine
im Inneren der Längsabschnitte
laufende lastaufnehmende Struktur verbunden. Das kann eine zugaufnehmende flexible
Struktur sein und/oder eine zugdruckaufnehmende Tragstruktur mit
Eigenstabilität.
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Besonders
bevorzugt ist der Einsatz eines Tragholms, der entlang einer Rotorblattachse
verläuft,
und auf welchen Längsabschnitte,
insbesondere zweidimensionale Profilabschnitte, aufgefädelt sind.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind Längsabschnitte,
z. B. zweidimensionale Profilabschnitte, in axialer Richtung des
Rotorblattes zu einem Flanschbereich für die Anbringung des Rotorblattes
hin durch eine Spannvorrichtung verspannt.
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Dies
kann beispielsweise durch ein oder mehrere Verschraubungen am Tragholm
geschehen, durch welche ein Bereich am Tragholm gegen einen Stirnbereich
eines Längsabschnitts
gepresst wird. Hierdurch können
auch mehrere Längsabschnitte, insbesondere
auch die zweidimensionalen Profilabschnitte, gegeneinander gepresst
werden. Auf diese Weise werden auftretende Biegemomente nicht nur von
einem Tragholm aufgenommen, sondern auch von den Längsabschnitten,
insbesondere den zweidimensionalen Profilabschnitten, die sich über ihre Profilränder bzw.
Stirnseiten gegenseitig abstützen.
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Darüber hinaus
günstig,
ist eine lastaufnehmende Struktur, z. B. in Form eines Tragholms,
die aus Teilstücken
aufgebaut ist.
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Hierdurch
ergeben sich Transport- und Montagevorteile. Darüber hinaus kann die Herstellung einfacher
gestaltet werden.
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Im
Weiteren bevorzugt ist eine Ausgestaltung dahingehend, dass Längsabschnitte,
die insbesondere zweidimensionale Profilabschnitte umfassen, untereinander
formschlüssig
miteinander verbunden sind. Damit können in einfacher Weise Verdrehkräfte zwischen
den Längsabschnitten
aufgenommen werden. Zum Beispiel können die zweidimensionalen
Profilabschnitte in einer Ausrichtung, bei welcher sie jeweils um
einen Winkel α zum
nächsten
Profilabschnitt verdreht angebracht sind, am Tragholm verriegelt
werden.
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Eine
formschlüssige
Verriegelung zwischen den Längsabschnitten
kann durch entsprechende Verriegelungselemente an den Längsabschnitten selbst
erfolgen und/oder durch eine entsprechende Kontur eines Tragholms.
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Vorzugsweise
weicht die lastaufnehmende Tragstruktur im Querschnitt von einer
kreisrunden Form ab. Denkbar ist ein Rundprofil, das eine Außenverzahnung
trägt.
Längsabschnitte
des Rotorblattes sollten einen zum Querschnitt der Tragstruktur
korrespondierenden hohlen Querschnittsbereich aufweisen, sodass
die Längsabschnitte
verdrehsicher auf der Tragstruktur aufgefädelt werden können.
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Bei
einer Außenverzahnung
am Tragholm besitzt dann ein hohler Querschnittsbereich eine dazu
passende Innenverzahnung. Über
den Winkel von Zahn zu Zahn wird z. B. ein kleinster Verschwenkwinkel
zwischen zwei zweidimensionalen Profilabschnitten festgelegt. Größere Verschwenkwinkel
sind dann immer Vielfache eines Abstandes zwischen zwei Zähnen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Längsabschnitte
vorgesehen, die eine geometrische Diskontinuität von zueinander verdreht angeordneten
zweidimensionalen Profilabschnitten teilweise oder vollständig ausgleichen.
Derartige Ausgleichslängsabschnitte
können als
Formstücke
ausgebildet sein, die einen Übergangsbereich
zwischen zwei zweidimensionalen Profilabschnitten zumindest teilweise
verschleifen. Die Formstücke
können
dabei als komplette Elemente zwischen zwei zweidimensionalen Profilabschnitten
platziert sein, auch in einer verdrillten Form oder aber nur als
ein einen Übergang
zwischen zwei zweidimensionalen Profilabschnitten verschleifendes Oberflächenelement
ausgeführt
sein.
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Durch
Vermindern von Diskontinuitäten
lassen sich eventuelle Geräuschentwicklungen
und andere durch eine Unstetigkeit der Übergänge hervorgerufene unerwünschte aerodynamischen
Effekte abmildern.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Längsabschnitte,
die insbesondere zweidimensionale Profilabschnitte umfassen, untereinander
durch Formschlusselemente verbunden. Denkbar sind z. B. Zapfen,
die im Stirnbereich der Längsabschnitte
in entsprechende Bohrungen im Stirnbereich des anderen Längsabschnitts eingreifen.
Es kann jedoch auch ein zumindest teilweise umlaufender Überstand
realisiert werden, der in eine dazugehörige umlaufende bzw. teilweise
umlaufende Vertiefung eingreift. Durch diese Maßnahmen wird durch Formschluss
ein Verdrehen und/oder Verschieben der Längsabschnitte zueinander verhindert.
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Ebenso
günstig
ist die Anordnung eines verdrehbaren Flügelelements am radial äußeren Ende des
Rotorblattes. Damit kann eine Flügelspitzenbremse
integriert werden. Dieses als Sicherheitsbremse wirkende Organ lässt sich
z. B. durch eine drehbare Lagerung des Flügelelements unmittelbar am
Tragholm realisieren.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellt eine Integration
von passiven aerodynamischen Beeinflussungselementen, wie z. B.
von Gurney-Klappen, dar.
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Ebenfalls
denkbar ist die Integration von aktiven aerodynamischen Beeinflussungselementen
in die zweidimensionalen Profilabschnitte.
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Die
Zweidimensionalität
der Profilabschnitte erleichtert die Integration von passiven und
aktiven Elementen, wie z. B. flexiblen Profilhinterkanten oder flexiblen
Profilvorderkanten. Hierdurch wird eine komplette Leistungsregelung
des Rotors nur über solche
Elemente denkbar, wodurch z. B. das heute übliche Pitchsystem entfallen
könnte.
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Insbesondere
dann, wenn am Ende des Rotorblattes ein drehbares Flügelelement
erfindungsgemäß realisiert
ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorgehensweise
kann ein Rotorblatt nicht oder nur zu geringen Teilen aus Formen
hergestellt werden. Es ist eine notwendige, vergleichsweise große, Verdrillung
des Profils über
die Rotorblattlänge
realisierbar. Ein Rotorblatt ist vorzugsweise reversibel in seine
Module zerlegbar. Vorzugsweise ist keine Verklebung oder sonstiger
Materialschluss zwischen den Modulen, der nicht wieder aufgelöst werden
kann, eingesetzt.
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Zeichnungen:
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
unter Angabe weiterer Einzelheiten und Vorteile näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 in
einer schematischen Draufsicht, um jeweils einen Winkel α verschwenkt,
aneinander angeordnete zweidimensionale Profilabschnitte inklusive
Flanschelementen,
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2 eine
zu 1 entsprechende Anordnung, wobei die Anordnung
bzw. Verdrehung der zweidimensionalen Profilabschnitte einer herkömmlichen
Verwindung eines bekannten Rotorblattes einer Großanlage
entspricht,
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3a und 3b einen
zweidimensionalen Profilabschnitt in einer Draufsicht (3a)
und einer perspektivischen Ansicht (3b),
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4 ein
vollständig
aus zweidimensionalen Profilabschnitten zusammengesetztes Rotorblatt
in perspektivischer Ansicht,
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5 einen
Tragholm in Seitenansicht, der innenliegend im Rotorblatt gemäß 4 angeordnet sein
kann,
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6 ein
Rotorblatt in perspektivischer Ansicht, das nur im Endbereich aus
zweidimensionalen Profilabschnitten aufgebaut ist,
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7 in
perspektivischer Ansicht einen zweidimensionalen Profilabschnitt
mit Tragholm abschnittsweise,
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8 in
einer Seitenansicht einen Tragholm sowie Vergrößerungen A, B und C,
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9a und 9b in
einer perspektivischen Ansicht zwei zweidimensionale Profilabschnitte,
in einem Zustand, in welchem sie gerade zusammengefügt werden
mit einer Vergrößerung A
(9a) sowie in einer Draufsicht (9b),
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10 einen
zweidimensionalen Profilabschnitt in perspektivischer Darstellung
einschließlich der
Darstellung von verdeckten Kanten,
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11a in einer perspektivischen Darstellung einen
zweidimensionalen Profilabschnitt mit Tragholm und vergrößertem Ausschnitt
A,
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11b die in 11a dargestellten
Elemente in einer Situation vor dem Aufschieben des Profilabschnitts
auf den Tragholm,
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12a in einer perspektivischen Darstellung zwei
zweidimensionale Profilabschnitte, die über ein Formstück verbunden
sind,
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12b die in 12a verwendeten
Profillängsabschnitte
in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
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13a in einer perspektivischen Darstellung einen
Abschnitt eines Rotorblattes mit drehbarem Flügelendsegment,
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13b die in 13a abgebildeten
Elemente in Draufsicht,
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14 in
perspektivischer Ansicht einen zweidimensionalen Profilabschnitt
mit integrierter flexibler Hinterkante und Stall Bumps in perspektivischer
Ansicht,
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15 in
einer Draufsicht einen zweidimensionalen Profilabschnitt mit integrierter
flexibler Profilhinterkante und flexibler Profilvorderkante, wobei mehrere
Stellungen von Hinter- und Vorderkante gleichzeitig dargestellt
sind,
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16 in
einer perspektivischen Darstellung ein vollständiges zusammengesetztes Rotorblatt,
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17 ein
aus dem Stand der Technik bekanntes Rotorblatt in perspektivischer
Darstellung und
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18 in
perspektivischer Darstellung einen zweidimensionalen Profilabschnitt
mit integrierter Gurney-Klappe.
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In 1 sind
zweidimensionale Profilabschnitte 2 aneinander angefügt dargestellt,
wobei die Profilabschnitte 2 entlang der Längserstreckung
eines damit gebildeten Rotorblattes 1 jeweils einen Verschwenkwinkel α zueinander
besitzen. In dieser Anordnung könnten
die zweidimensionalen Profilabschnitte auf eine Tragstruktur aufgefädelt sein.
Durch die jeweiligen Verschwenkwinkel α zwischen den zweidimensionalen
Profilelementen 2 kann die erforderliche aerodynamische
Verwindung erzielt werden. Außerdem
sind in 1 Flanschelemente 3 und 4 schematisch
dargestellt (siehe auch 16).
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Insgesamt
lässt sich
durch eine Anordnung gemäß 1 eine
Verwindung von 8 mal α erzielen, im
vorliegenden Fall ungefähr
40 Grad.
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Im
Vergleich hierzu sind die entsprechenden zweidimensionalen Profilabschnitte
in 2 so angeordnet, wie es einer Verwindung bei einem
herkömmlichen
bekannten Rotorblatt einer Großanlage entspricht.
Der Verwindungswinkel β,
der sich aus einer Verschwenkung aller zweidimensionalen Profilabschnitte
ergibt, ist deutlich kleiner und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
lediglich 8 Grad.
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Damit
lassen sich die aerodynamischen Anforderungen regelmäßig nur
unzureichend erfüllen. Durch
eine Verdrillung gemäß 1 können deutlich größere Wirkungsgrade
eines Rotorblattes erreicht werden.
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Die 3a und 3b zeigen
einen zweidimensionalen Profilabschnitt 2 mit seinem Profilrand 5 sowie
einer an Strebenelementen 6 angeordneten Holmdurchführung 7.
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Ein
solcher Profilabschnitt 2 kann beispielsweise durch Extrudieren
von z. B. Aluminium erzeugt werden. In 4 ist ein
komplett aus zweidimensionalen Profilabschnitten 2 zusammengesetztes
Rotorblatt 8 abgebildet. Die Verdrehung der einzelnen Profilabschnitte
zueinander ist ersichtlich.
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Es
ergibt sich ein diskontinuierlicher unstetiger Verlauf durch die
Absätze
zum jeweils nächsten Profilabschnitt.
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Die
Profilabschnitte 2 können
z. B. auf einen Tragholm 9 gemäß 5 aufgefädelt werden.
Entsprechend der im Querschnitt kleiner werdenden Profilabschnitte
zum Rotorblattende hin, ist der Tragholm 9 gestuft ausgeführt und
weitet sich zu einem Flanschbereich 10 zur Aufnahme von
entsprechenden Kräften
auf.
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Weitere
Details des Tragholms 9 sind in 8 dargestellt.
An den Übergängen zum
jeweils kleineren Durchmesser am Tragholm 9 sind Verschraubungen 11 vorgesehen.
Diese Verschraubungen bestehen vorzugsweise aus einem Gewindebereich 12 auf
dem Tragholm 9 und einer darauf aufgeschraubten Mutter 13.
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Aus 7 ist
ersichtlich, wie die einzelnen zweidimensionalen Profilabschnitte 2 hierdurch
auf dem Holm 9 verspannt werden. Die Mutter 13 schiebt beim
Anziehen den Profilabschnitt 2 in Richtung des Pfeils 14.
Dabei stützt
sich die Mutter 13 am Profilrand oder der Stirnseite des
Profilabschnitts 2 ab. Auf der gegenüberliegenden Seite stößt der Profilabschnitt 2 z.
B. gegen einen davor angeordneten Profilabschnitt 2 oder
einen Anschlag am Tragholm.
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Das
in 6 abgebildete Rotorblatt 1a ist bis ungefähr zu seiner
halben Länge
konventionell aufgebaut mit einem Längsabschnitt 2a. Dann
folgen Profilabschnitte 2 und Formstücke 22, um die Kontur zu ”verschleifen”. Weitere
Details entsprechen dem vorderen Ende von Rotorblatt 29.
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Damit
die Profilabschnitte 2 zueinander die richtige Lage beim
Anbringen an z. B. einem Tragholm 9 einnehmen, können Formschlusselemente 17, 18 in
Form eines Zapfens (15a) bzw. eines dazu passenden Loches
(15b) vorgesehen werden. Beim Zusammenfahren der Profilabschnitte 2 dringt
der Zapfen 15a, der z. B. auch konisch ausgestaltet werden
kann, in das dazu passende Loch 15b ein, wodurch die Lage
der Profilabschnitte zueinander beim Auffädeln auf einen Tragholm 9 eindeutig festgelegt ist.
Der Verschwenkgrad der Profilabschnitte zueinander ist z. B. aus 9b ersichtlich.
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Der
innere Aufbau eines Profilabschnitts 2 zeigt 10.
Wie auch aus 9b ersichtlich, sind z. B. an
jeder Stirnseite 16 jedes Profilabschnitts 2 jeweils
zwei Formschlusselemente 17, 18 ausgebildet. Ein
Formschlusselement 17 liegt im Bereich der Hinterkante,
das andere Formschlusselement 18 im Bereich der Vorderkante
des Profilabschnitts 2. Die Formschlusselemente können neben
Bohrung und Zapfen in vielfältiger
Weise ausgebildet sein.
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Um
eine eindeutige und lagestabile Positionierung eines Profilabschnitts 2 an
einem Tragholm 9 zu erhalten, kann der Tragholm 9,
wie in den 11a und 11b ersichtlich,
mit einer Außenverzahnung 19 ausgeführt sein.
Eine Holmdurchführung 7 weist vorzugsweise
eine dazu passende Innenverzahnung 20 auf. Beim Auffädeln eines
Profilabschnitts 2 auf den Holm 9, z. B. in Pfeilrichtung 21,
schiebt sich die Innenverzahnung 20 über die Außenverzahnung 19 des
Holms, wodurch der Profilabschnitt 2 eine verdrehsichere
Positionierung am Holm 9 erfährt. Dabei ist es denkbar,
auf dem Holm 9 durchgehend eine Verzahnung aufzubringen.
Ebenfalls möglich
ist eine Teilverzahnung über
den Umfang.
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Um
einen diskontinuierlichen Verlauf zwischen zwei verdrehten Profilabschnitten 2 auszugleichen,
kann, wie in 12a, zwischen zwei Profilabschnitten 2 das
Formstück 22 eingebaut
werden. Das Formstück 22 kann
in gleicher Weise wie die Profilabschnitte 2 auf den Tragholm 9 aufgefädelt werden. Die
einzelnen Profillängsabschnitte 2, 22 sind
in 12 dargestellt.
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Aus
den 13a und 13b wird
die Realisierung einer Flügelspitzenbremse
ersichtlich. Ein Flügelendelement 23 wird
hierzu drehbar am Tragholm 9 über eine Lagereinheit 24 gelagert.
Zur Betätigung
des Flügelendelements,
d. h. zum Einstellen dessen Verschwenkposition, kann innerhalb des Tragholms 9 ein
Steuerstab 25 angeordnet werden. Der Steuerstab 25 ist
vorzugsweise bis in den Nabenbereich des Rotorblatts geführt und
kann dort über
einen entsprechenden Mechanismus betätigt werden, um den Einstellwinkel
des Flügelendelements 23 vorzugeben.
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Der
Profilabschnitt 2 gemäß 14 besitzt eine
flexible Hinterkante 26, die z. B. Stellungen gemäß 15 kontinuierlich
einnehmen kann.
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Außerdem sind ”Stall Bumps” 27 vorgesehen.
Dies sind Erhebungen, die eine Strömung abreißen lassen. Hierdurch kann
am Profilabschnitt gezielt ein Störelement erzeugt werden, das
bei einem Strömungsabriss
dann den Auftrieb des Profilabschnitts vermindert. Damit kann eine
Adaption des Rotorblatts an geforderte aerodynamische Bedingungen realisiert
werden.
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In 15 ist
neben der flexiblen Hinterkante eine flexible Vorderkante schematisch
dargestellt. Auch damit kann das Auftriebsverhalten des Profilabschnitts
eingestellt werden.
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Ein
komplettes Rotorblatt 29 ist in 16 abgebildet.
Das Rotorblatt umfasst Flanschelemente 3, 4, zweidimensionale
Profilabschnitte 2, Formstücke 22 zur Egalisierung
von Absätzen
sowie ein drehbares Flügelendelement 23.
Dies kann auch als zweidimensionaler Profilabschnitt ausgebildet
sein. Einzelne oder mehrere Elemente können mit flexiblen Hinterkanten
und/oder Vorderkanten bzw. Stall Bumps 27 ausgestattet
sein. Zum Vergleich ist ein herkömmliches
Rotorblatt in 17 zu sehen. Zwar besitzt ein solches
Rotorblatt eine sehr homogene einstückige Oberfläche. Mit
derartigen bekannten Rotorblättern lässt sich
allerdings die gewünschte
Verdrillung vom Nabenbereich bis in die Blattspitze nicht erzielen.
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Einen
Profilabschnitt 2 mit einer integrierten Gurney-Klappe 31 als
Beispiel für
die Integration eines passiven aerodynamischen Beeinflussungselements
ist in 18 abgebildet.
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Die
erfindungsgemäßen zweidimensionalen Profilabschnitte
in modularer Bauart eignen sich besonders gut, derartige Elemente 31 bzw.
andere beeinflussende Elemente 26, 27, 28 aufgrund
des geradlinigen Verlaufs und der Handlichkeit anzubringen.
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- 1
- Rotorblatt
- 1a
- Rotorblatt
- 2
- Profilabschnitt
- 2a
- Längsabschnitt
- 3
- Flanschelement
- 4
- Flanschelement
- 5
- Profilrand
- 6
- Strebenelement
- 7
- Holmdurchführung
- 8
- Rotorblatt
- 9
- Tragholm
- 10
- Flanschbereich
- 11
- Verschraubungen
- 12
- Gewindebereich
- 13
- Mutter
- 14
- Pfeil
- 15a
- Zapfen
- 15b
- Loch
- 16
- Stirnseite
- 17
- Formschlusselement
- 18
- Formschlusselement
- 19
- Außenverzahnung
- 20
- Innenverzahnung
- 21
- Pfeil
- 22
- Formstück
- 23
- Flügelendelement
- 24
- Lagereinheit
- 25
- Steuerstab
- 26
- flexible
Unterkante
- 27
- Stall
Bump
- 28
- flexible
Vorderkante
- 29
- Rotorblatt
- 30
- Rotorblatt
- 31
- Gurney-Klappe