DE102012025649A1

DE102012025649A1 - Test bench for a rotor blade, arrangement with such a test bench and method for operating such a test bench

Info

Publication number: DE102012025649A1
Application number: DE102012025649.3A
Authority: DE
Inventors: Simon Kinscherf; Jürgen Fröschl
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für ein Rotorblatt (10), insbesondere ein Rotorblatt (10) für eine Windkraftanlage, mit einer Tragstruktur (15), an der ein axiales Ende des Rotorblattes (10) befestigbar ist, und wenigstens einem Anregungsaggregat, das zur Anregung einer Schwingung des Rotorblatts (10) mit dem Rotorblatt (10) verbindbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Federelement (13) vorgesehen ist, das an einer ortsfesten Anlenkstelle (14) befestigt und mit dem Rotorblatt (10) für den Prüfbetrieb verbindbar ist derart, dass das Rotorblatt (10) zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens durch das Federelement (13) mit einer Federkraft beaufschlagbar ist, deren Kraftrichtung wenigstens eine Komponente aufweist, die parallel zu einer Hauptbelastungsrichtung des Rotorblatts (10) verläuft. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einem derartigen Prüfstand und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Prüfstands.The invention relates to a test stand for a rotor blade (10), in particular a rotor blade (10) for a wind turbine, with a support structure (15), to which an axial end of the rotor blade (10) can be fastened, and at least one excitation unit, for excitation a vibration of the rotor blade (10) with the rotor blade (10) is connectable. The invention is characterized in that at least one spring element (13) is provided, which is fastened to a fixed articulation point (14) and can be connected to the rotor blade (10) for the test operation such that the rotor blade (10) influences the vibration behavior by the spring element (13) can be acted upon by a spring force whose direction of force comprises at least one component which is parallel to a main loading direction of the rotor blade (10). The invention further relates to an arrangement with such a test bench and a method for operating such a test bench.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für ein Rotorblatt, insbesondere ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einer Anordnung mit einem derartigen Prüfstand und einem Rotorblatt sowie einem Verfahren zum Betreiben eines derartigen Prüfstands. Ein Prüfstand der eingangs genannten Art ist aus WO 2008/145727 A1 bekannt.The invention relates to a test stand for a rotor blade, in particular a rotor blade for a wind turbine, according to the preamble of claim 1. Further, the invention relates to an arrangement with such a test bed and a rotor blade and a method for operating such a test stand. A test bed of the type mentioned is out WO 2008/145727 A1 known.

Der bekannte Prüfstand umfasst ein am Boden befestigtes bzw. vom Boden aufragendes Fundament, an dem ein Rotorblatt horizontal angebracht werden kann. Konkret erstreckt sich das Rotorblatt während des Prüfvorgangs hauptsächlich in horizontaler Richtung. Der bekannte Prüfstand dient dazu, das Rotorblatt in Schwingungen zu versetzen, um so zyklische Lasten, die auf das Rotorblatt wirken, simulieren zu können. Dazu ist ein Anregungsaggregat in Form eines Hydraulikzylinders vorgesehen, der am Boden fixiert ist und über einen Hebelarm eine Anregungskraft auf das Rotorblatt aufbringt. Gegenüber zuvor bekannten Anregungsaggregaten, die auf das Rotorblatt montiert wurden und die Schwingung über rotierende, exzentrische Massen eingeleitet haben, soll mit dem am Boden befestigten Anregungsaggregat die schwingende Masse reduziert werden. Das hat zur Folge, dass Schwingungen aufgebracht werden können, die eine Frequenz nahe der Eigenfrequenz des frei schwingenden Rotorblatts aufweisen. Insgesamt soll der bekannte Prüfstand damit die Prüfzeit reduzieren.The known test stand comprises a foundation fixed to the ground or rising from the ground, to which a rotor blade can be mounted horizontally. Specifically, the rotor blade extends during the testing process mainly in the horizontal direction. The well-known test stand serves to set the rotor blade in vibration so as to be able to simulate cyclic loads acting on the rotor blade. For this purpose, an excitation unit is provided in the form of a hydraulic cylinder, which is fixed to the ground and applies an excitation force to the rotor blade via a lever arm. Compared with previously known excitation units, which were mounted on the rotor blade and have initiated the oscillation via rotating, eccentric masses, the oscillating mass is to be reduced with the excitation unit fixed to the ground. This has the consequence that vibrations can be applied which have a frequency close to the natural frequency of the freely oscillating rotor blade. Overall, the known test stand should reduce the test time.

Da die schwingende Masse nicht beliebig reduzierbar ist, kann auch die Eigenfrequenz nicht über die Eigenfrequenz des frei schwingenden Rotorblatts erhöht werden. Selbst unter Testbedingungen, bei denen nahezu die Eigenfrequenz des frei schwingenden Rotorblatts erreicht wird, ist für einen Testlauf eine Zeit von mehreren Wochen bis Monaten einzukalkulieren.Since the oscillating mass is not arbitrarily reducible, and the natural frequency can not be increased above the natural frequency of the free-swinging rotor blade. Even under test conditions in which almost the natural frequency of the free-swinging rotor blade is reached, a period of several weeks to months is to be taken into account for a test run.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Prüfstand für ein Rotorblatt, insbesondere ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage, anzugeben, der eine Reduktion der Prüfdauer ermöglicht. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anordnung mit einem derartigen Prüfstand sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Prüfstands anzugeben.The object of the invention is to provide a test stand for a rotor blade, in particular a rotor blade for a wind turbine, which enables a reduction of the test duration. Furthermore, the object of the invention is to provide an arrangement with such a test stand and a method for operating such a test stand.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Prüfstand durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf die Anordnung durch den Gegenstand des Patentanspruchs 12 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 13 gelöst.According to the invention this object is achieved with regard to the test bed by the subject-matter of claim 1, with regard to the arrangement by the subject-matter of claim 12 and with regard to the method by the subject-matter of claim 13.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen Prüfstand für ein Rotorblatt, insbesondere ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage, anzugeben, wobei ein axiales Ende des Rotorblattes an einer Tragstruktur des Prüfstandes befestigbar ist. Der Prüfstand weist wenigstens ein Anregungsaggregat auf, das zur Anregung einer Schwingung des Rotorblatts mit dem Rotorblatt verbindbar ist. Wenigstens ein Federelement des Prüfstandes ist an einer ortsfesten Anlenkstelle, befestigt und mit dem Rotorblatt für den Prüfbetrieb derart verbindbar, dass das Rotorblatt zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens durch das Federelement mit einer Federkraft beaufschlagbar ist. Die Kraftrichtung der Federkraft weist wenigstens eine Komponente auf, die im Prüfbetrieb parallel zur Hauptbelastungsrichtung des Rotorblatts verläuft. Die Hauptbelastungsrichtung kann vertikal verlaufen, insbesondere senkrecht zur Spannweitenrichtung des Rotorblatts. Im Allgemeinen kann vorgesehen sein, dass die Kraftrichtung der Federkraft wenigstens eine Komponente aufweist, die im Prüfbetrieb senkrecht zum Rotorblatt verläuft.The invention is based on the idea to provide a test stand for a rotor blade, in particular a rotor blade for a wind turbine, wherein an axial end of the rotor blade can be fastened to a support structure of the test stand. The test stand has at least one excitation unit, which can be connected to the rotor blade for exciting a vibration of the rotor blade. At least one spring element of the test stand is attached to a fixed pivot point, and connected to the rotor blade for the test operation such that the rotor blade to influence the vibration behavior by the spring element can be acted upon by a spring force. The force direction of the spring force has at least one component which runs parallel to the main load direction of the rotor blade in the test mode. The main loading direction may be vertical, in particular perpendicular to the spanwise direction of the rotor blade. In general, it may be provided that the direction of force of the spring force has at least one component which runs perpendicular to the rotor blade in the test mode.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand ermöglicht das zwischen der ortsfesten Anlenkstelle und dem Rotorblatt geschaltete Federelement eine Erhöhung der Steifigkeit des Gesamtsystems, die zu einer Erhöhung der Eigenfrequenz führt. Dadurch sind Eigenfrequenzen erreichbar, die über der Eigenfrequenz des frei schwingenden Rotorblattes liegen. Somit kann die Prüfzeit signifikant reduziert werden.In the test stand according to the invention, the spring element connected between the stationary articulation point and the rotor blade makes it possible to increase the rigidity of the overall system, which leads to an increase in the natural frequency. As a result, natural frequencies are achievable, which are above the natural frequency of the free-swinging rotor blade. Thus, the test time can be significantly reduced.

Die Tragstruktur des Prüfstandes ermöglicht eine einseitige Befestigung des Rotorblattes, das sich von der Tragstruktur weg wie ein Kragträger erstreckt. Dabei ist ein axiales Ende des Rotorblattes, bspw. die Blattwurzel, an der Tragstruktur fest gelagert. Das andere axiale Ende, bspw. die Blattspitze ist frei angeordnet, so dass das Rotorblatt entlang seiner axialen Länge, d. h. entlang seiner Spannweite, schwingen kann. Der Anschluss des Rotorblattes an die Tragstruktur erfolgt in an sich bekannter Weise, so dass die im Prüfbetrieb auftretenden Kräfte und Momente von der Tragstruktur aufgenommen werden.The support structure of the test stand allows a one-sided attachment of the rotor blade, which extends away from the support structure like a Kragträger. In this case, an axial end of the rotor blade, for example. The blade root, fixedly mounted on the support structure. The other axial end, for example. The blade tip is arranged freely, so that the rotor blade along its axial length, d. H. along its span, can swing. The connection of the rotor blade to the support structure takes place in a manner known per se, so that the forces and moments occurring in the test operation are absorbed by the support structure.

Die Tragstruktur kann ein von einem Boden aufragendes Fundament, bspw. ein Betonfundament, sein, das für die Aufnahme der auftretenden Kräfte und Momente in üblicher Weise dimensioniert und ausgelegt ist. Derartige Fundamente sind für große Rotorblätter üblich. Andere Tragstrukturen sind möglich, bspw. wenn kleinere Rotorblätter oder andere rotorblattähnliche Bauteile geprüft werden.The supporting structure can be a foundation projecting from a ground, for example a concrete foundation, which is dimensioned and designed in the usual way for absorbing the occurring forces and moments. Such foundations are common for large rotor blades. Other support structures are possible, for example. When smaller rotor blades or other rotor blade-like components are tested.

Die Ausrichtung des befestigten Rotorblatts hängt von der Ausrichtung der Tragstruktur ab. Es ist zweckmäßig, wenn die Tragstruktur so ausgerichtet ist, dass das Rotorblatt im Wesentlichen parallel zu einer Lasteinleitungsfläche verläuft, an der die ortsfeste Anlenkstelle des Federelements vorgesehen ist bzw. die ortsfesten Anlenkstellen der Federelemente vorgesehen sind. Dadurch wird die Montagefreundlichkeit verbessert.The orientation of the attached rotor blade depends on the orientation of the support structure. It is expedient if the support structure is oriented such that the rotor blade extends substantially parallel to a load introduction surface on which the fixed pivot point of the spring element is provided or the fixed pivot points of the spring elements are provided. This improves the ease of installation.

Üblicherweise erstreckt sich das an der Tragstruktur befestigte Rotorblatt im Wesentlichen horizontal bzw. allgemein frei schwebend über den Boden des Prüfstandes, der in diesem Fall die Lasteinleitungsfläche für das Federelement/die Federelemente bildet. Die Tragstruktur, konkret die Fläche der Tragstruktur, in der der Anschluss für das Blatt angeordnet ist, erstreckt sich vorzugsweise vertikal. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausrichtung des Rotorblattes durch die Tragstruktur eingeschränkt. Eine andere Orientierung des Rotorblattes ist möglich. Beispielsweise kann die Tragstruktur kippbar sein.Usually, the rotor blade attached to the support structure extends substantially horizontally or generally freely suspended over the floor of the test stand, which forms the load introduction surface for the spring element / elements in this case. The support structure, specifically the surface of the support structure in which the connection for the sheet is arranged, preferably extends vertically. The invention is not limited to this orientation of the rotor blade by the support structure. Another orientation of the rotor blade is possible. For example, the support structure may be tiltable.

Das Federelement ist dazu vorgesehen, das Rotorblatt zur Beeinflussung seines Schwingungsverhaltens mit einer Federkraft zu beaufschlagen. Dazu ist das Federelement einerseits an der ortsfesten Anlenkstelle befestigt und andererseits mit dem Rotorblatt für den Prüfbetrieb verbindbar. Das Federelement ist somit im Prüfbetrieb zwischen das Rotorblatt und die Anlenkstelle geschaltet. Durch die Anlenkstelle wird das Federelement gelagert. Die Verbindung zwischen dem Federelement und der Anlenkstelle kann in einer bevorzugten Variante gelenkig sein.The spring element is intended to act on the rotor blade to influence its vibration behavior with a spring force. For this purpose, the spring element is attached on the one hand to the fixed pivot point and on the other hand connected to the rotor blade for the test operation. The spring element is thus connected in test mode between the rotor blade and the pivot point. By the pivot point, the spring element is mounted. The connection between the spring element and the articulation point can be articulated in a preferred variant.

Die Federkraft wird durch die schwingende Auslenkung des Rotorblattes im Prüfbetrieb erzeugt und wirkt als Rückstellkraft der Auslenkbewegung des Rotorblattes entgegen. Damit wird die Steifigkeit des Gesamtsystems erhöht.The spring force is generated by the oscillating deflection of the rotor blade in test mode and counteracts as restoring force of the deflection movement of the rotor blade. This increases the rigidity of the overall system.

Die Kraftrichtung der vom Federelement erzeugten Federkraft weist wenigstens eine Komponente auf, die senkrecht zum Rotorblatt, insbesondere vertikal, verläuft. Die Kraftrichtung kann daher schräg oder senkrecht zum Rotorblatt verlaufen, um das Schwingungsverhalten des Rotorblattes zu beeinflussen.The force direction of the spring force generated by the spring element has at least one component which is perpendicular to the rotor blade, in particular vertically. The force direction can therefore run obliquely or perpendicular to the rotor blade in order to influence the vibration behavior of the rotor blade.

Im Allgemeinen kann der Prüfstand mehr als ein Federelement, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr als 20 Federelemente aufweisen. Die Anzahl der Federelemente hängt von der Länge des jeweiligen Rotorblattes und der Abstimmung des Systems ab. Es hat sich gezeigt, dass eine Anzahl von 2 bis 6, insbesondere 3 bis 5 und vorzugsweise 3 Federlementen, die jeweils separat mit dem Rotorblatt verbindbar und jeweils mit separaten Anlenkstellen verbunden sind, ausreicht, um gute Prüfbedingungen zu erfüllen. Die Federelemente sind vorzugsweise in unterschiedlichen Abständen vom Fundament angeordnet. Die Abstände zwischen den Federelementen können regelmäßig sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass entlang der Spannweite (Spannweitenrichtung) des Rotorblatts bzw. mit steigendem Abstand vom Fundament die Federsteifigkeiten der Federelemente variieren. Konkret hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Federsteifigkeit der Federelemente mit steigendem Abstand vom Fundament sinkt. Die im Bereich der Rotorblattspitze angeordneten Federelemente weisen also eine kleinere Federsteifigkeit als die Federelemente auf, die nahe am Fundament, insbesondere nahe der Rotorblattwurzel, angeordnet sind. Die Federsteifigkeiten können derart gewählt werden, dass die Biegelinie des frei schwingenden Rotorblatts nachgestellt werden kann. Insofern können unterschiedliche Biegelinienverläufe simuliert werden. Dies erfolgt durch entsprechende Anpassung der Federsteifigkeiten der einzelnen Federelemente. Durch die Wahl unterschiedlicher Federsteifigkeiten entlang des zu prüfenden Rotorblattes können vorgegebene Zielbiegelinien nachgebildet werden. Dies verbessert die Realitätsnähe des Dauerbelastungstests.In general, the test stand may have more than one spring element, in particular 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 or more have as 20 spring elements. The number of spring elements depends on the length of the respective rotor blade and the tuning of the system. It has been shown that a number of 2 to 6, in particular 3 to 5 and preferably 3 spring elements, each of which is separately connectable to the rotor blade and each connected to separate articulation points, sufficient to meet good test conditions. The spring elements are preferably arranged at different distances from the foundation. The distances between the spring elements can be regular. Furthermore, it can be provided that vary along the span (spanwise direction) of the rotor blade or with increasing distance from the foundation, the spring stiffness of the spring elements. Specifically, it has proven to be advantageous if the spring stiffness of the spring elements decreases with increasing distance from the foundation. The arranged in the rotor blade tip spring elements thus have a lower spring stiffness than the spring elements, which are arranged close to the foundation, in particular close to the rotor blade root. The spring stiffnesses can be selected such that the bending line of the freely oscillating rotor blade can be readjusted. In this respect, different bending line curves can be simulated. This is done by appropriate adjustment of the spring stiffness of the individual spring elements. By choosing different spring stiffnesses along the rotor blade to be tested, predetermined target bending lines can be reproduced. This improves the realism of the continuous load test.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Anmeldung Verbindungen allgemein nicht direkt hergestellt sein müssen. Vielmehr kann zwischen zwei miteinander verbundenen Elementen wenigstens ein weiteres Element als Verbindungsglied vorgesehen sein, die Verbindung also auch mittelbar erfolgen.In this context, it should be noted that in the context of the application compounds generally do not have to be made directly. Rather, between two interconnected elements at least one further element may be provided as a connecting member, so the connection also be made indirectly.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Anmeldung der Prüfstand an sich, also ohne ein darin angeordnetes Rotorblatt offenbart und beansprucht wird. Zusätzlich wird die Anordnung mit einem derartigen Prüfstand und einem Rotorblatt offenbart und beansprucht.It should also be noted that in the context of the application, the test stand per se, ie without a rotor blade arranged therein, is disclosed and claimed. In addition, the arrangement with such a test stand and a rotor blade is disclosed and claimed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfstands ist wenigstens ein Halter vorgesehen, der unmittelbar mit dem Rotorblatt verbindbar und mit dem Federelement verbunden ist. Der Halter dient im Wesentlichen zur Lasteinleitung bzw. Lastübertragung auf das Rotorblatt. Der Halter kann beispielsweise als Lastschere ausgebildet sein, die das Rotorblatt umgreift. Vorzugsweise weist die Lastschere ein Innenprofil auf, das dem Flügelprofil des Rotorblatts entspricht. Der Halter bzw. die Lastschere ist mit dem Federelement gekoppelt. Mit anderen Worten bildet der Halter das Verbindungsglied zwischen dem Federelement und dem Rotorblatt. Das Federelement ist also zwischen dem Halter und der Anlenkstelle am Boden angeordnet bzw. wirksam.In a preferred embodiment of the test stand according to the invention at least one holder is provided, which is directly connected to the rotor blade and connected to the spring element. The holder essentially serves for load introduction or load transfer to the rotor blade. The holder may for example be designed as a load shear, which engages around the rotor blade. Preferably, the scissors has an inner profile which corresponds to the blade profile of the rotor blade. The holder or the scissors is coupled to the spring element. In other words, the holder forms the connecting link between the spring element and the rotor blade. The spring element is thus arranged or effective between the holder and the articulation point on the ground.

Zwischen dem Federelement und dem Halter kann ein Übersetzungsgetriebe, beispielsweise in Form eines Hebels oder eines Flaschenzugs, angeordnet sein. Das Übersetzungsgetriebe kann derart angepasst sein, dass ein Federweg des Federelements in einen Amplitudenweg des Halters übertragbar ist. Der Amplitudenweg des Halters kann größer als der Federweg des Federelements sein. Mit der erfindungsgemäß beabsichtigten Erhöhung der Eigenfrequenz im Prüfbetrieb erhöht sich entsprechend die Geschwindigkeit der Federschwingung. Gleichzeitig sind große Federwege erforderlich, um die belastungsgerechte Auslenkung des Rotorblatts, insbesondere an der Blattspitze, zu erreichen. Um diesem Spannungsfeld gerecht zu werden, ist es vorteilhaft, mit einem möglichst Federweg des Federelements eine möglichst große Auslenkung des Rotorblatts, also einen möglichst großen Amplitudenweg des Halters, zu erreichen. Dazu dient vorteilhaft das Übersetzungsgetriebe, das in bevorzugten Ausgestaltungen als zweiseitiger Hebel oder als Flaschenzug ausgebildet ist. Bei Verwendung eines zweiseitigen Hebels greift das Federelement vorzugsweise an einem kurzen Hebelarm an. Der Halter kann mit einem langen bzw. vergleichsweise längeren Hebelarm verbunden sein.Between the spring element and the holder, a transmission gear, for example in the form of a lever or a pulley, may be arranged. The transmission gear may be adapted such that a spring travel of the spring element in an amplitude path of the holder is transferable. The amplitude path of the holder may be greater than the spring travel of the spring element. With the inventively intended increase of the natural frequency in test mode, the speed of the spring oscillation increases accordingly. At the same time large spring travel is required to achieve the load-oriented deflection of the rotor blade, in particular at the blade tip. In order to meet this field of tension, it is advantageous to achieve the greatest possible deflection of the rotor blade, that is to say the greatest possible amplitude path of the holder, with the greatest possible deflection of the spring element. This advantageously serves the transmission gear, which is formed in preferred embodiments as a two-sided lever or pulley. When using a two-sided lever, the spring element preferably engages a short lever arm. The holder may be connected to a long or comparatively longer lever arm.

Das Federelement kann einen hydropneumatischen Zylinder aufweisen bzw. durch einen hydropneumatischen Zylinder gebildet sein. Der hydropneumatische Zylinder weist federartige Eigenschaften auf. Die federartigen Eigenschaften des hydropneumatischen Zylinders sind vorzugsweise variabel. Insbesondere kann die Federsteifigkeit des als Federelement wirkenden hydropneumatischen Zylinders einfach eingestellt werden, um eine vorgegebene Zielbiegelinie zu realisieren.The spring element may comprise a hydropneumatic cylinder or be formed by a hydropneumatic cylinder. The hydropneumatic cylinder has spring-like properties. The spring-like properties of the hydropneumatic cylinder are preferably variable. In particular, the spring stiffness of the hydropneumatic cylinder acting as a spring element can be easily adjusted in order to realize a predetermined target bending line.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Federelement mit wenigstens zwei Haltern verbunden ist. Die Halter können an unterschiedlichen Lasteinleitungspunkten mit dem Rotorblatt unmittelbar verbindbar sein. Auf diese Weise kann die Anzahl der Federelemente reduziert werden, wodurch der konstruktive Aufbau des Prüfstands vereinfacht wird.In a further preferred embodiment, it is provided that the spring element is connected to at least two holders. The holders can be directly connectable to the rotor blade at different load introduction points. In this way, the number of spring elements can be reduced, whereby the structural design of the test stand is simplified.

Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens 2, insbesondere 3, 4, 5, 6 Federelemente mit einer einzelnen Anlenkstelle am Boden verbunden sind. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die Federelemente nahe am Rotorblatt anordenbar sind. Gleichzeitig wird die Anzahl der Anlenkstellen reduziert, so dass die Konstruktion des Prüfstands weiter vereinfacht ist.Furthermore, it can be provided that at least 2, in particular 3, 4, 5, 6 spring elements are connected to a single pivot point on the ground. In this way it is possible that the spring elements can be arranged close to the rotor blade. At the same time, the number of articulation points is reduced, so that the construction of the test stand is further simplified.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist jeweils ein einzelner Halter über ein einzelnes Federelement mit einer einzelnen Anlenkstelle gekoppelt. Insgesamt kann vorgesehen sein, dass entlang des Rotorblatts mehrere Halter anordenbar sind. Dabei ist jeder Halter vorzugsweise durch eine einzelne Feder mit einer gesonderten Anlenkstelle am Boden gekoppelt. Diese Ausführungsform, bei der jedem Halter ein individuelles Federelement zugewiesen ist, hat sich als besonders vorteilhaft für die gewünschte Erhöhung der Eigenfrequenz herausgestellt. Bei dieser Konstruktion werden die höchsten Eigenfrequenzen und Testgeschwindigkeiten erreicht und die Prüfdauer somit erheblich reduziert.In a particularly preferred embodiment, each a single holder is coupled via a single spring element with a single pivot point. Overall, it can be provided that a plurality of holders can be arranged along the rotor blade. Each holder is preferably coupled by a single spring with a separate pivot point on the ground. This embodiment, in which each holder is assigned an individual spring element, has proven to be particularly advantageous for the desired increase in the natural frequency. With this design, the highest natural frequencies and test speeds are achieved, significantly reducing test time.

Es hat sich überdies als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federelement unmittelbar mit dem Halter verbunden ist. Dies hat zur Folge, dass zwischen dem Rotorblatt und dem Federelement ausschließlich der Halter zur Erhöhung der schwingenden Masse beiträgt. Somit wird zusätzlich zu der Erhöhung der Steifigkeit auch insgesamt die schwingende Masse reduziert. Folglich sind höhere Eigenfrequenzen erreichbar, wodurch die Testgeschwindigkeit weiter erhöht bzw. die Zeit für einen Prüfvorgang reduziert wird.It has also proven to be advantageous if the spring element is directly connected to the holder. As a result, only the holder contributes to increasing the oscillating mass between the rotor blade and the spring element. Thus, in addition to increasing the rigidity, the overall oscillating mass is also reduced. As a result, higher natural frequencies can be achieved, which further increases the test speed or reduces the time for a test procedure.

Das Federelement kann mit dem Halter und/oder der Fixierstelle, insbesondere der Anlenkstelle durch ein flexibles Zugmittel, bspw. ein Seil oder eine Kette, oder durch ein starres Druck- und Zugmittel, bspw. eine Koppelstange, verbunden sein. Bei der Variante, wobei das Federelement durch ein flexibles Zugmittel mit dem Halter und/oder der Fixierstelle verbunden ist, kann das flexible Zugmittel mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. Das bedeutet, dass zusätzlich zu den zyklischen Lasten mit Hilfe der angeregten Schwingungen statische Lasten auf das Rotorblatt übertragen werden können. So kann die Mittellage der Biegelinien vorgegeben bzw. eingestellt werden. Ferner kann durch eine geeignete Wahl der Vorspannung die quasistatische Auftriebslast, die durch die Anströmung des Rotorblatts im Realbetrieb wirkt, simuliert werden. Auf diese Weise ist zusätzlich zur Verkürzung des Testzeitraums eine Prüfung des Rotorblatts möglich, die die im realen Betrieb wirkenden Kräfte gut berücksichtigt.The spring element can be connected to the holder and / or the fixing point, in particular the articulation point by a flexible traction means, for example. A rope or a chain, or by a rigid pressure and traction means, for example. A coupling rod. In the variant, wherein the spring element is connected by a flexible traction means with the holder and / or the fixing point, the flexible traction means can be acted upon with a bias voltage. This means that, in addition to the cyclic loads, static loads can be transmitted to the rotor blade with the help of the excited vibrations. Thus, the middle position of the bending lines can be specified or adjusted. Furthermore, by a suitable choice of the bias, the quasi-static buoyancy load, which acts by the flow of the rotor blade in real operation, can be simulated. In this way, in addition to shortening the test period, a test of the rotor blade is possible, which takes into account the forces acting in real operation well.

Alternativ kann das Federelement mit dem Halter und/oder der Fixierstelle durch ein Druck-/Zugmittel, beispielsweise eine Koppelstange, verbunden sein, das eine Länge aufweist oder längenvariabel ist derart, dass eine statische Last, insbesondere eine Vorspannung, auf das Rotorblatt aufgebracht werden kann. Das Druck-/Zugmittel ermöglicht die Einleitung von Belastungen in wechselnden Richtungen. Konkret kann mittels des Zug-/Druckmittels sowohl eine Zugbelastung, als auch eine Druckbelastung in das Rotorblatt eingeleitet werden.Alternatively, the spring element can be connected to the holder and / or the fixing point by a pressure / traction means, for example a coupling rod, which has a length or is variable in length such that a static load, in particular a bias, can be applied to the rotor blade , The pressure / traction means allows the introduction of loads in changing directions. Specifically, by means of the tension / compression means both a tensile load, as well as a pressure load can be introduced into the rotor blade.

Grundsätzlich kann die Schwingungsanregung mit aus dem Stand der Technik bekannten Anregungsaggregaten erfolgen. Beispielsweise können im Prüfbetrieb auf dem Rotorblatt befestigte Unwuchtanreger verwendet werden, die das Rotorblatt zum Schwingen anregen. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Anregungsaggregat vom Rotorblatt derart entkoppelt ist, dass die Masse des Anregungsaggregats selbst nicht zur gesamten schwingenden Masse beiträgt. So kann das das Anregungsaggregat beispielsweise zwischen dem Federelement und der Anlenkstelle angeordnet sein. Im Unterschied zu einem auf das Rotorblatt montierten Unwuchterreger stützt sich das Anregungsaggregat so über die Anlenkstelle am Boden ab. Das Anregungsaggregat ist vorzugsweise im Sinne einer Parallelschaltung parallel zum Federelement angeordnet bzw. wirksam.Basically, the vibration excitation can be done with known from the prior art excitation. For example, unbalance exciters mounted on the rotor blade can be used in test mode, which excite the rotor blade to vibrate. Preferred is an embodiment in which the excitation unit is decoupled from the rotor blade such that the mass of the excitation unit itself does not contribute to the total oscillating mass. That's how it works Excitation, for example, be arranged between the spring element and the articulation point. In contrast to an imbalance exciter mounted on the rotor blade, the exciter unit is supported on the ground via the articulation point. The excitation unit is preferably arranged or effective parallel to the spring element in the sense of a parallel connection.

Ferner kann ein Lastmittel vorgesehen sein, das an einer ortsfesten Fixierstelle, insbesondere einer ortsfesten Anlenkstelle befestigt und mit dem Rotorblatt für den Prüfbetrieb verbindbar ist derart, dass das Rotorblatt mit einer statischen Vorspannkraft beaufschlagbar ist, deren Kraftrichtung wenigstens eine Komponente aufweist, die senkrecht zum Rotorblatt verläuft. Auf diese Weise können die im Realbetrieb auftretenden statischen Belastungen, beispielsweise die infolge der Anströmung des Rotorblatts auftretenden Auftriebskräfte, simuliert werden.Furthermore, a load means may be provided, which is attached to a fixed fixing point, in particular a fixed pivot point and connectable to the rotor blade for the test operation such that the rotor blade can be acted upon with a static biasing force whose direction of force has at least one component perpendicular to the rotor blade runs. In this way, the static loads occurring in real operation, for example, the buoyancy forces occurring as a result of the flow of the rotor blade, can be simulated.

Es wird darauf hingewiesen, dass eine senkrechte Kraftkomponente im Rahmen der Anmeldung lediglich einen Bestandteil des tatsächlich wirkenden Kraftvektors darstellt. Der tatsächlich wirkende Kraftvektor kann vielmehr auch eine von der senkrechten abweichende Richtung einnehmen, beispielweise schräg verlaufen. Insofern ist der Kraftvektor als Resultierende einer waagrechten und einer senkrechten Kraftkomponente bzw. der entsprechenden Komponentenvektoren zu verstehen.It should be noted that a vertical component of force in the context of the application is only a part of the actually acting force vector. Rather, the force vector actually acting can also assume a direction deviating from the vertical direction, for example running obliquely. In this respect, the force vector is to be understood as the resultant of a horizontal and a vertical force component or of the corresponding component vectors.

Gemäß einem nebengeordneten Aspekt beruht die Erfindung auf dem Gedanken, eine Anordnung mit dem zuvor beschriebenen Prüfstand und einem Rotorblatt, insbesondere einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage, anzugeben. Dabei ist das Rotorblatt am Fundament befestigt und über das Federelement mit der ortsfesten Anlenkstelle verbunden.According to a sidelined aspect, the invention is based on the idea to provide an arrangement with the above-described test stand and a rotor blade, in particular a rotor blade for a wind turbine. In this case, the rotor blade is attached to the foundation and connected via the spring element with the fixed articulation point.

Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des zuvor beschriebenen Prüfstands oder der erläuterten Anordnung mit dem Prüfstand und einem Rotorblatt. Bei dem Verfahren wird die Federsteifigkeit des Federelements derart eingestellt, dass wenigstens eine Eigenfrequenz, insbesondere die erste Eigenfrequenz, des Rotorblatts oder eines Rotorblattsegments erhöht wird. Im Rahmen des hier beschriebenen Betriebsverfahrens ist also vorgesehen, die Federelemente so zu wählen, dass die Eigenfrequenz erhöht wird. Die Federsteifigkeiten bzw. Federelemente mit einer geeigneten Federsteifigkeit stimmt der Fachmann mit dem jeweils zu prüfenden Rotorblatt ab, wobei die Länge, Geometrie und Masse bzw. die Steifigkeit des zu prüfenden Rotorblatts berücksichtigt werden.Another subsidiary aspect of the invention relates to a method for operating the test stand described above or the illustrated arrangement with the test stand and a rotor blade. In the method, the spring stiffness of the spring element is adjusted such that at least one natural frequency, in particular the first natural frequency of the rotor blade or a rotor blade segment is increased. In the context of the operating method described here, it is thus provided to select the spring elements such that the natural frequency is increased. The spring stiffness or spring elements with a suitable spring rigidity are coordinated by the person skilled in the art with the respective rotor blade to be tested, whereby the length, geometry and mass or the rigidity of the rotor blade to be tested are taken into account.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigenThe invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying schematic drawings. Show in it

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei jeweils ein Federelement mit mehreren Haltern verbunden ist; 1 a side view of a test stand according to the invention according to a preferred embodiment, wherein in each case a spring element is connected to a plurality of holders;

2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Federelemente jeweils unmittelbar mit den Haltern verbunden sind; 2 a side view of a test stand according to the invention according to a further preferred embodiment, wherein the spring elements are each directly connected to the holders;

3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Federelement über ein umgelenktes Zugmittel mit einem Halter verbunden ist; 3 a side view of a test stand according to the invention according to a further preferred embodiment, wherein the spring element is connected via a deflected traction means with a holder;

4 eine Seitenansicht eines Lastgeschirrs für den erfindungsgemäßen Prüfstand gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; 4 a side view of a load harness for the test stand according to the invention according to a preferred embodiment;

5 eine Seitenansicht eines Federelements für einen erfindungsgemäßen Prüfstand gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Federelement über eine Koppelstange mit einer Anlenkstelle am Boden verbunden ist; und 5 a side view of a spring element for a test stand according to the invention according to a preferred embodiment, wherein the spring element is connected via a coupling rod with a pivot point at the bottom; and

6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, der für die Prüfung eines Rotorblattsegments angepasst ist; 6 a side view of a test stand according to the invention according to a further preferred embodiment, which is adapted for the testing of a rotor blade segment;

7 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei hydraulische Federelemente vorgesehen sind; 7 a side view of a test stand according to the invention according to a further preferred embodiment, wherein hydraulic spring elements are provided;

8 ein Federelement für den Prüfstand gemäß 7; 8th a spring element for the test bench according to 7 ;

9 eine Seitenansicht eines Anregungsaggregats eines weiteren erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das hydraulische Federelement horizontal ausgerichtet ist; und 9 a side view of an excitation unit of a further test stand according to the invention according to a preferred embodiment, wherein the hydraulic spring element is oriented horizontally; and

10 eine Seitenansicht eines Anregungsaggregats eines weiteren erfindungsgemäßen Prüfstands nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem Flaschenzug zur Wegübersetzung. 10 a side view of an excitation assembly of another test stand according to the invention according to a preferred embodiment with a pulley for Wegübersetzung.

Die nachfolgend näher erläuterten 1 bis 3 zeigen jeweils eine Seitenansicht eines Prüfstands für ein Rotorblatt, der insbesondere zur Schwingungsprüfung von Rotorblättern eingesetzt werden. Im Besonderen eignet sich der dargestellte Prüfstand für die Prüfung von Rotorblättern von Windkraftanlagen. Dazu weist der Prüfstand ein Fundament 11 auf, das von einem Boden 15 aufragt bzw. am Boden 15 befestigt ist. Das stabile Fundament 11 weist eine nicht dargestellte Befestigungsvorrichtung für das Rotorblatt 10 auf. Das Rotorblatt 10 ist mit einer Seitenfläche des Fundaments 11 verbunden oder verbindbar, insbesondere derart, dass sich das Rotorblatt 10 im Wesentlichen horizontal erstreckt. Das schließt nicht aus, dass sich das Rotorblatt 10 zumindest teilweise aus der Horizontalen erhebt, beispielsweise aufgrund der geometrischen Form des Rotorblatts 10. Das Rotorblatt 10 kann auch infolge seiner Masse nach unten geneigt sein. Im Allgemeinen schwebt das Rotorblatt 10 jedoch nach Art eines Kragträgers frei über dem Boden 15.The following explained in more detail 1 to 3 each show a side view of a test stand for a rotor blade, which are used in particular for vibration testing of rotor blades. In particular, the illustrated test stand is suitable for the testing of rotor blades of wind turbines. The test bench has to do this foundation 11 on top of a floor 15 stands up or on the ground 15 is attached. The stable foundation 11 has a fastening device, not shown, for the rotor blade 10 on. The rotor blade 10 is with a side surface of the foundation 11 connected or connectable, in particular such that the rotor blade 10 extends substantially horizontally. That does not exclude that the rotor blade 10 at least partially raised from the horizontal, for example due to the geometric shape of the rotor blade 10 , The rotor blade 10 may also be inclined downwards due to its mass. In general, the rotor blade floats 10 but in the manner of a cantilever clear of the ground 15 ,

Während des Prüfvorgangs wird das Rotorblatt 10 zu Schwingungen angeregt, um die in der Realität auftretenden zyklischen Lasten zu simulieren. Die Anregung der Schwingungen erfolgt vorzugsweise über ein Anregungsaggregat, das beispielsweise als Unwuchterreger ausgebildet sein kann. Der Unwuchterreger kann auf dem Rotorblatt 10 montierbar sein. Andere Arten von Anregungsaggregaten sind ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist beispielsweise vorgesehen, einen Aktuator 12 als Anregungsaggregat einzusetzen, der parallel zu einem Federelement 13 angeordnet bzw. geschaltet ist. Der Aktuator 12 kann als Linearmotor ausgebildet sein.During the inspection process, the rotor blade 10 excited to vibrate to simulate the cyclic loads that occur in reality. The excitation of the vibrations is preferably carried out via an excitation unit, which may be formed for example as an unbalance exciter. The unbalance exciter can be on the rotor blade 10 be mountable. Other types of excitation devices are also useful in the present invention. In the embodiment according to 1 For example, an actuator is provided 12 to use as an excitation unit, which is parallel to a spring element 13 is arranged or switched. The actuator 12 can be designed as a linear motor.

Um den Zeitbedarf für einen Prüfvorgang zu reduzieren, ist vorgesehen, das Rotorblatt 10 über wenigstens ein Federelement 13 mit dem Boden 15 zu koppeln. Dadurch wird die Steifigkeit erhöht, so dass die Eigenfrequenz gesteigert wird. Somit kann eine vordefinierte Anzahl von Schwingungen in einem relativ kürzeren Testzeitraum durchlaufen werden. Die Zwischenschaltung des Federelements 13 zwischen dem Rotorblatt 10 und dem Boden 15 kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.In order to reduce the time required for a test procedure, the rotor blade is provided 10 via at least one spring element 13 with the ground 15 to pair. As a result, the rigidity is increased, so that the natural frequency is increased. Thus, a predefined number of oscillations can be traversed in a relatively shorter test period. The interposition of the spring element 13 between the rotor blade 10 and the floor 15 can be done in different ways.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist beispielsweise vorgesehen, dass das Rotorblatt 10 über Lastgeschirre 20 mit dem Federelement 13 verbunden ist. Die Lastgeschirre 20 können durch Gelenkbalkenkonstruktionen gebildet sein. Konkret sind die Lastgeschirre 20 mit Haltern 16 direkt gekoppelt, die das Rotorblatt 10 umgreifen. Die Halter 16 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1 und 2 nicht gezeigt, in 3 jedoch gut erkennbar. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind jeweils vier Halter 16, die zueinander beabstandet entlang des Rotorblatts 10 angeordnet sind, über ein mehrteiliges Lastgeschirr mit dem Federelement 13 gekoppelt. Das Federelement 13 ist wiederum über ein flexibles Zugmittel 17, insbesondere ein Seil, oder ein starres Druck-/Zugmittel 18, insbesondere eine Koppelstange, mit einer Anlenkstelle 14 am Boden 15 verbunden. Es sind drei Federelemente 13 vorgesehen, die entlang des Rotorblatts 10 mit mehreren, konkret 12, Haltern 16 zusammenwirken, um das Schwingungsverhalten des Rotorblatts 10 zu beeinflussen.In the embodiment according to 1 For example, it is provided that the rotor blade 10 over load harnesses 20 with the spring element 13 connected is. The load harnesses 20 may be formed by articulated beam constructions. Specifically, the load harnesses 20 with holders 16 directly coupled to the rotor blade 10 embrace. The holders 16 are for the sake of clarity in the 1 and 2 not shown in 3 however, easily recognizable. In the embodiment according to 1 There are four holders each 16 spaced apart along the rotor blade 10 are arranged, over a multi-part load harness with the spring element 13 coupled. The spring element 13 is again via a flexible traction device 17 , in particular a rope, or a rigid pressure / traction means 18 , In particular a coupling rod, with a pivot point 14 on the ground 15 connected. There are three spring elements 13 provided along the rotor blade 10 with several, specifically 12 , Holders 16 interact to the vibration behavior of the rotor blade 10 to influence.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine alternative Anordnung der Federelemente 13 vorgesehen. Insbesondere sind die Federelemente 13 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 unmittelbar mit den Haltern 16 verbunden bzw. gekoppelt. Das bedeutet, dass die Federelemente 13 nahe am Rotorblatt 10 angeordnet sind. Das Lastgeschirr 20 verbindet jeweils zwei Federelemente 13 mit der Anlenkstelle 14 am Boden 15. Zwischen dem Lastgeschirr 20 und der Anlenkstelle 14 kann ferner ein Lastmittel 31 vorgesehen sein. Dabei ist ein einzelnes Lastmittel 31 für den gesamten Prüfstand ausreichend. Alternativ können, wie in 2 dargestellt, mehrere Lastmittel 31 vorgesehen sein, die jeweils zwischen einem Lastgeschirr 20 und einer Anlenkstelle 14 angeordnet sind. Durch das oder die Lastmittel 31 kann eine Vorspannung auf das Rotorblatt 10 aufgebracht werden. Die Vorspannung kann dazu genutzt werden, eine Mittellage der Biegelinien festzulegen und/oder die statische Auftriebskraft zu simulieren, die im Realbetrieb auf das Rotorblatt 10 wirkt.In the embodiment according to 2 is an alternative arrangement of the spring elements 13 intended. In particular, the spring elements 13 in the embodiment according to 2 directly with the holders 16 connected or coupled. This means that the spring elements 13 close to the rotor blade 10 are arranged. The loadware 20 connects two spring elements 13 with the articulation point 14 on the ground 15 , Between the loadware 20 and the articulation point 14 can also be a means of load 31 be provided. This is a single load 31 sufficient for the entire test bench. Alternatively, as in 2 shown, several load means 31 be provided, each between a load harness 20 and a pivot point 14 are arranged. By the one or more load means 31 can apply a bias to the rotor blade 10 be applied. The bias voltage can be used to set a mid-position of the bend lines and / or to simulate the static buoyancy force that is in real operation on the rotor blade 10 acts.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, bei dem die Federelemente 13 unmittelbar mit den Haltern 16 verbunden sind, wird eine hohe Eigenfrequenz erreicht, wodurch die Prüfzeit deutlich verringert werden kann. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, bei dem auch die Lastgeschirre 20 einen Teil der schwingenden Masse darstellen, umfasst die schwingende Masse gemäß 2 lediglich das Rotorblatt 10 selbst und die Halter 16. Zusätzlich zu dem Effekt, dass die Steifigkeit durch die Federelemente 13 erhöht wird, trägt die Reduktion der schwingenden Masse zu einer Erhöhung der Eigenfrequenz und somit zur Reduktion der Prüfzeit bei.In the embodiment according to 2 in which the spring elements 13 directly with the holders 16 are connected, a high natural frequency is achieved, whereby the test time can be significantly reduced. In contrast to the embodiment according to 1 in which also the load harnesses 20 represent a part of the oscillating mass, the oscillating mass comprises according to 2 only the rotor blade 10 myself and the holders 16 , In addition to the effect that the stiffness of the spring elements 13 is increased, the reduction of the oscillating mass contributes to an increase of the natural frequency and thus to the reduction of the test time.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Prüfstands, der sich zusätzlich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich ein einziges Federelement 13 mit entsprechender Anbindung zwischen Boden 15 und Rotorblatt 10 dargestellt. Tatsächlich können mehrere derartiger Federelemente 13 entlang des Rotorblatts 10 angeordnet sein. 3 shows an embodiment of the test stand, which is additionally characterized by a compact design. For the sake of clarity is only a single spring element 13 with appropriate connection between ground 15 and rotor blade 10 shown. In fact, several such spring elements 13 along the rotor blade 10 be arranged.

Das Federelement 13 umfasst einen Zylinder 24, in dem ein Kolben 23 geführt ist. Eine Druckfeder 13a erstreckt sich zwischen dem Kolben 23 und einem Zylinderboden 24a. Der Kolben 23 weist eine Kolbenstange 23a auf, die mit einem Zugmittel 17 bzw. Seil gekoppelt ist. Das Seil verläuft über eine Seilrolle 22, die fest mit dem Boden 15 verbunden ist. Die feste Verbindung zwischen der Seilrolle 22 und dem Boden 15 bildet die Anlenkstelle 14.The spring element 13 includes a cylinder 24 in which a piston 23 is guided. A compression spring 13a extends between the piston 23 and a cylinder bottom 24a , The piston 23 has a piston rod 23a on that with a traction device 17 or rope is coupled. The rope runs over a pulley 22 that stuck to the ground 15 connected is. The firm connection between the pulley 22 and the floor 15 forms the articulation point 14 ,

Die Seilrolle 22 kann auch zur statischen Vorspannung des Zugmittels 17 bzw. Seils genutzt werden und bildet somit zusätzlich ein Lastmittel 31. Auf diese Weise kann das gesamte Rotorblatt 10 während des Prüfvorgangs einer statischen Last ausgesetzt werden, wobei durch unterschiedliche Vorspannungen an verschiedenen Haltern 16 beispielsweise die im Betrieb auftretende Auftriebskraft simulierbar ist. Dies verbessert eine realitätsnahe Simulation bzw. Prüfung, bei der die statischen und zyklischen Lasten überlagert werden.The pulley 22 can also be used for static prestressing of the traction device 17 or rope are used and thus additionally forms a means of load 31 , In this way, the entire rotor blade 10 be subjected during the testing process of a static load, with different bias voltages on different holders 16 For example, the buoyancy force occurring during operation can be simulated. This improves a realistic simulation or test, in which the static and cyclic loads are superimposed.

Der Zylinder 24 ist ebenfalls mit einem Seil gekoppelt, das über eine Umlenkrolle 19 zu einem Halter 16 geführt ist. Der Halter 16 ist mit einem Rotorblatt 10 verbindbar bzw. während des Prüfvorgangs mit dem Rotorblatt 10 verbunden. Das Federelement 13 bzw. das Federpaket umfassend die Druckfeder 13a, den Zylinder 24 und den Kolben 23, ist im Wesentlichen horizontal zwischen der Seilrolle 22 und der Umlenkrolle 19 angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Fundament 11 eine relativ geringe Höhe aufweisen kann, ohne den Federweg des Federelements 13 zu beeinträchtigen.The cylinder 24 is also coupled with a rope that has a pulley 19 to a holder 16 is guided. The holder 16 is with a rotor blade 10 connectable or during the test procedure with the rotor blade 10 connected. The spring element 13 or the spring package comprising the compression spring 13a , the cylinder 24 and the piston 23 , is essentially horizontal between the pulley 22 and the pulley 19 arranged. In this way it is achieved that the foundation 11 may have a relatively low height, without the spring travel of the spring element 13 to impair.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfstands, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ähnelt. Anstelle eines vollständigen Rotorblatts 10 ist ein Rotorblattsegment 10c an der Tragstruktur 11 befestigt. Das Rotorblattsegment 10c umfasst einen Teil des Rotorblattflügels sowie die Rotorblattwurzel 10a. Über Halter 16, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 6 nicht dargestellt sind, ist das Rotorblattsegment 10c mit Lastgeschirren 20 gekoppelt. Zwischen den Lastgeschirren 20 und jeweils einer Anlenkstelle 14 am Boden 15 ist jeweils ein Federelement 13 angeordnet. 6 shows an embodiment of the test stand according to the invention, which is substantially the embodiment according to 1 similar. Instead of a complete rotor blade 10 is a rotor blade segment 10c on the supporting structure 11 attached. The rotor blade segment 10c includes a part of the rotor blade wing and the rotor blade root 10a , About holder 16 , for reasons of clarity in 6 not shown, is the rotor blade segment 10c with load harnesses 20 coupled. Between the load harnesses 20 and one articulation point each 14 on the ground 15 is each a spring element 13 arranged.

Am Flügelstumpf 10d des Rotorblattsegments 10c ist ein Ausleger 21 befestigt. Der Ausleger 21 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zum Rotorblattsegment 10c und ist mit einem flexiblen Zugmittel, insbesondere einem Seil, verbunden. Die Verbindung zwischen dem Ausleger 21 und dem Zugmittel 17 bzw. Seil erfolgt mittelbar über ein Federelement 13. Das Seil greift unter einem Winkel an dem Hebelarm 21 an. Über das Seil wird nicht nur eine senkrechte, sondern auch eine waagrechte Kraftkomponente auf das Rotorblattsegment 10c aufgebracht. Die auf das Rotorblattsegment 10c wirkende Belastung, die bestehen würde, wenn das gesamte Rotorblatt 10 vorhanden wäre, kann somit nachgebildet werden. Wegen der kurzen Länge und entsprechend reduzierter Masse des Rotorblattsegments 10c im Vergleich zu einem vollständigen Rotorblatt 10 wird gleichzeitig die Eigenfrequenz erhöht. Auf diese Weise kann an einem Rotorblattsegment 10c die Prüfung eines gesamten Rotorblatts 10 simuliert werden und zwar in einem kürzeren Prüfzeitraum, als dies mit konventionellen Methoden möglich ist.At the wing stump 10d of the rotor blade segment 10c is a boom 21 attached. The boom 21 extends substantially perpendicular to the rotor blade segment 10c and is connected to a flexible traction means, in particular a rope. The connection between the boom 21 and the traction means 17 or rope is indirectly via a spring element 13 , The rope engages at an angle on the lever arm 21 at. Over the rope not only a vertical, but also a horizontal force component on the rotor blade segment 10c applied. The on the rotor blade segment 10c acting load that would exist if the entire rotor blade 10 could be present, can thus be replicated. Because of the short length and correspondingly reduced mass of the rotor blade segment 10c compared to a complete rotor blade 10 At the same time the natural frequency is increased. In this way, on a rotor blade segment 10c the test of an entire rotor blade 10 be simulated in a shorter test period than is possible with conventional methods.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Federelement 13 mit einem einzelnen Halter 16 gekoppelt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass jeweils zwei oder mehrere, insbesondere drei oder vier Halter 16 über ein Lastgeschirr 20 mit einem einzelnen Federelement 13 verbunden sind. Dies ist in 3 im Bereich der Blattspitze 10b des Rotorblatts 10 angedeutet.In the embodiment according to 3 is the spring element 13 with a single holder 16 coupled. Alternatively it can be provided that in each case two or more, in particular three or four holders 16 over a load of dishes 20 with a single spring element 13 are connected. This is in 3 in the area of the leaf tip 10b of the rotor blade 10 indicated.

Grundsätzlich können entlang des Rotorblatts 10 mehrere Halter 16 angeordnet sein. Zwischen der Rotorblattwurzel 10a und der Rotorblattspitze 10b sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen Halter 16 angeordnet. Die Halter 16 sind mit den Federelementen 13 bzw. Federpaketen verbunden, wobei jeweils ein einzelner Halter 16 mit einem einzelnen Federelement 13 bzw. Federpaket gekoppelt sein kann. Alternativ können zwei Halter 16 mit einem einzelnen Federelement 13, beispielsweise über ein Lastgeschirr 20, gekoppelt sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass ein einzelner Halter mit einem einzelnen Federelement 13 verbunden ist, wobei mehrere Federelemente 13 mit einer einzigen Anlenkstelle 14 verbunden sind. Dabei sind die einzelnen Kombinationen aus Halter 16 und Federelement 13 mit einem Lastgeschirr 20 zusammengeführt und beispielsweise über ein starres Druck-/Zugmittel 18 bzw. eine Koppelstange oder ein flexibles Zugmittel 17 bzw. ein Seil mit der Anlenkstelle 14 verbunden.Basically, along the rotor blade 10 several holders 16 be arranged. Between the rotor blade root 10a and the rotor blade tip 10b are preferably holders at regular intervals 16 arranged. The holders 16 are with the spring elements 13 or spring assemblies connected, each with a single holder 16 with a single spring element 13 or spring pack can be coupled. Alternatively, two holders 16 with a single spring element 13 For example, about a load harness 20 be coupled. Furthermore, it can be provided that a single holder with a single spring element 13 is connected, wherein a plurality of spring elements 13 with a single point of articulation 14 are connected. The individual combinations are holders 16 and spring element 13 with a load of dishes 20 merged and for example via a rigid pressure / traction means 18 or a coupling rod or a flexible traction means 17 or a rope with the articulation point 14 connected.

Um die im Realbetrieb auftretende Biegelinie des Rotorblatts 10 nachzubilden, hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Federelemente 13, die entlang des Rotorblatts 10 angeordnet sind, mit steigendem Abstand zum Fundament 11 jeweils niedrigere Federsteifigkeiten aufweisen. Insgesamt können die Federelemente 13 also unterschiedliche Federsteifigkeiten umfassen. Das Federelement 13, das der Rotorblattspitze 10b am nächsten ist, weist vorzugsweise die niedrigste Federsteifigkeit auf. Hingegen weist das Federelement, das der Rotorblattwurzel 10a am nächsten angeordnet ist, vorzugsweise die höchste Federsteifigkeit auf.To the occurring in real operation bending line of the rotor blade 10 it has also proven to be advantageous, if the spring elements 13 that go along the rotor blade 10 are arranged, with increasing distance to the foundation 11 each have lower spring stiffness. Overall, the spring elements 13 So include different spring stiffness. The spring element 13 , that of the rotor blade tip 10b is closest, preferably has the lowest spring stiffness. By contrast, the spring element, that of the rotor blade root 10a is arranged closest, preferably the highest spring stiffness.

4 zeigt beispielhaft ein Lastgeschirr 20, das direkt mit zwei Haltern 16 gekoppelt ist. Die Halter 16 umfassen einen Bügel 25, der im Wesentlichen starr ausgebildet ist und das Rotorblatt 10 umgreift. Zwischen dem Bügel 25 und dem Rotorblatt 10 umfasst der Halter 16 Pufferelemente 26, die eine Beschädigung des Rotorblatts 10 vermeiden. Die Pufferelemente 26 können beispielsweise als Gummipuffer ausgebildet sein. 4 shows an example of a load harness 20 that directly with two holders 16 is coupled. The holders 16 include a strap 25 which is formed substantially rigid and the rotor blade 10 embraces. Between the hanger 25 and the rotor blade 10 includes the holder 16 buffer elements 26 that damage the rotor blade 10 avoid. The buffer elements 26 may be formed for example as a rubber buffer.

Das Lastgeschirr 20 ist direkt mit den beiden Haltern 16 verbunden, insbesondere über Drehgelenke 28. Ferner weist das Lastgeschirr 20 einen Querbalken 27 auf, der die beiden Halter 16 verbindet. Einseitig ist der Querbalken 27 direkt über das Drehgelenk 28 mit einem der Halter 16 gekoppelt. Gegenüberliegend ist zwischen dem Querbalken 27 und dem Halter 16 eine Ausgleichsstange 29 angeordnet, die sowohl mit dem Halter 16, als auch mit dem Querbalken 28 über jeweils ein Drehgelenk 28 verbunden ist. Die Ausgleichsstange 29 gleicht Winkelunterschiede zwischen den beiden Haltern 16 aus, die durch die Biegung des Rotorblatts 10 während der Schwingung auftreten können. Dadurch wird vermieden, dass der starre Querbalken 27 die Biegung bzw. Flexibilität des Rotorblatts 10 stört bzw. blockiert. The loadware 20 is directly with the two owners 16 connected, in particular via hinges 28 , Furthermore, the load harnesses 20 a crossbeam 27 on top of the two holders 16 combines. One-sided is the crossbeam 27 directly over the swivel joint 28 with one of the holders 16 coupled. Opposite is between the crossbeam 27 and the holder 16 a balance bar 29 arranged with both the holder 16 , as well as with the crossbeam 28 each with a swivel joint 28 connected is. The balance bar 29 equals angular differences between the two holders 16 out by the bending of the rotor blade 10 during the oscillation can occur. This will avoid the rigid crossbar 27 the bending or flexibility of the rotor blade 10 disturbs or blocks.

Mittig am Querbalken ist ferner ein Angriffspunkt 30 angeordnet, an welchem eine Koppelstange oder ein Seil angreifen kann. Alternativ kann am Angriffspunkt 30 auch das Federelement 13 direkt angreifen.Center on the crossbeam is also a point of attack 30 arranged on which a coupling rod or a rope can attack. Alternatively, at the point of attack 30 also the spring element 13 attack directly.

5 zeigt ein zwischen dem Rotorblatt 10 und dem Boden 15 angeordnetes Federelement 13, wobei die Verbindung zwischen dem Federelement 13 und der Anlenkstelle 14 am Boden 15 durch ein Druck-/Zugmittel 18 bzw. eine Koppelstange erfolgt. Die Koppelstange kann Teil einer Teleskopeinrichtung sein, die aktiv betätigbar ist, um das Rotorblatt 10 zu Schwingungen anzuregen. Alternativ kann die Teleskopeinrichtung auch arretierbar sein, um die Koppelstange je nach zu prüfendem Rotorblatt 10 in der richtigen Länge zu arretieren und/oder mit einer statischen Vorspannkraft zu beaufschlagen. Das Federelement 13 umfasst eine Druckfeder 13a, die in einem Zylinder 24 angeordnet ist und einen Kolben 23 stützt. Im Allgemeinen ist das Federelement 13 analog zu dem waagrecht angeordneten Federelement 13 gemäß 3 ausgebildet. Das Federelement 13 ist direkt über ein Drehgelenk 28 mit dem Halter 16 gekoppelt. Der Halter 16 umgreift das Rotorblatt 10. 5 shows one between the rotor blade 10 and the floor 15 arranged spring element 13 , wherein the connection between the spring element 13 and the articulation point 14 on the ground 15 by a pressure / traction device 18 or a coupling rod takes place. The coupling rod may be part of a telescopic device which is actively actuated to the rotor blade 10 to stimulate vibrations. Alternatively, the telescopic device can also be locked to the coupling rod depending on the rotor blade to be tested 10 to lock in the correct length and / or to apply a static biasing force. The spring element 13 includes a compression spring 13a in a cylinder 24 is arranged and a piston 23 supports. In general, the spring element 13 analogous to the horizontally arranged spring element 13 according to 3 educated. The spring element 13 is directly over a swivel 28 with the holder 16 coupled. The holder 16 surrounds the rotor blade 10 ,

Im Allgemeinen kann das Federelement 13 eine Druckfeder 13a, insbesondere eine Schraubendruckfeder, aufweisen. Andere Federelemente 13 sind denkbar. Die Federelemente 13 bewirken einerseits eine Erhöhung der Steifigkeit, so dass die Eigenfrequenz erhöht wird. Andererseits führt die Verwendung der Federelemente 13, wenn sie direkt an den Haltern 16 angeordnet sind, zu einer Reduktion der schwingenden Masse, was ebenfalls zur Erhöhung der Eigenfrequenz beiträgt.In general, the spring element 13 a compression spring 13a , in particular a helical compression spring. Other spring elements 13 are conceivable. The spring elements 13 on the one hand cause an increase in rigidity, so that the natural frequency is increased. On the other hand, the use of the spring elements 13 if they are right on the holders 16 are arranged, to a reduction of the oscillating mass, which also contributes to increase the natural frequency.

Der Prüfstand ist grundsätzlich für alle Arten von Rotorblättern 10 oder ähnlichen, flügelartigen Elementen bzw. allgemein länglichen, biegeflexiblen Bauteilen geeignet. Beispielsweise könnten mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand auch Flugzeugflügel bzw. Tragflächen einer Schwingungsprüfung unterzogen werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz des Prüfstands zum Prüfen von Rotorblättern 10 für Windkraftanlagen, insbesondere Rotorblättern 10 unterschiedlicher Länge und Bauweise. Der Prüfstand ist insgesamt flexibel einsetzbar und umfasst auch unterschiedliche Lastgeschirre 20 bzw. Halter 16, die für verschiedene Rotorblattquerschnitte angepasst sind.The test bench is basically for all types of rotor blades 10 or similar, wing-like elements or generally elongated, flexurally flexible components suitable. For example, aircraft wings or wings could also be subjected to a vibration test with the test stand according to the invention. Particularly preferred is the use of the test rig for testing rotor blades 10 for wind power plants, in particular rotor blades 10 different length and construction. The test bench can be used flexibly and also includes different load harnesses 20 or holder 16 , which are adapted for different rotor blade cross-sections.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Prüfstands. Der Prüfstand umfasst ein Fundament 11, das auf einem Boden 15 steht. Das Fundament 11 ragt im Wesentlichen vertikal vom horizontalen Boden 15 auf. Das Fundament 11 weist eine Befestigungsmöglichkeit für ein Rotorblatt 10 auf. Das Rotorblatt 10 erstreckt sich ausgehend von dem Fundament 11 im Wesentlichen horizontal bzw. ist parallel zum Boden 15 ausgerichtet. An drei unterschiedlichen Stellen entlang des Rotorblatts 10 sind Federelemente 13 mit dem Rotorblatt 10 verbunden. Insbesondere sind entlang des Rotorblatts 10 beabstandet zueinander Halter 16 angebracht, die mit jeweils einem Federelement 13 verbunden sind. Die Federelemente 13 können jeweils einen hydropneumatischen Zylinder 32 umfassen. Darauf wird später näher eingegangen. 7 shows a further embodiment of the test bench. The test bench includes a foundation 11 that on a ground 15 stands. The foundation 11 essentially protrudes vertically from the horizontal ground 15 on. The foundation 11 has a mounting option for a rotor blade 10 on. The rotor blade 10 extends from the foundation 11 essentially horizontal or parallel to the ground 15 aligned. At three different points along the rotor blade 10 are spring elements 13 with the rotor blade 10 connected. In particular, along the rotor blade 10 spaced from each other holder 16 attached, each with a spring element 13 are connected. The spring elements 13 can each have a hydropneumatic cylinder 32 include. This will be discussed later.

Ferner können wenigstens ein, insbesondere zwei, Federelemente 13 ein Übersetzungsgetriebe, vorzugsweise in Form eines zweiseitigen Hebels 37, aufweisen. Wie in 7 gut erkennbar ist, ist der Hebel 37 jeweils auf einem Gestell 39 angeordnet bzw. auf dem Gestell 39 drehbar gelagert. Der Hebel 37 weist einen kurzen Hebelarm 37a und einen langen Hebelarm 37b auf. Der kurze Hebelarm 37a ist mit dem hydropneumatischen Zylinder 32 verbunden. Der lange Hebelarm 37b ist durch eine Koppelstange 40 mit dem Halter 16 bzw. dem Rotorblatt 10 gekoppelt. Durch den Hebel 37 wird ein relativ kleiner Federweg des Federelements 13 auf einen relativ großen Amplitudenweg übersetzt. So können mit kleinen Federwegen hohe Amplituden bei hoher Geschwindigkeit (Prüffrequenz) erreicht werden.Furthermore, at least one, in particular two, spring elements 13 a transmission gear, preferably in the form of a two-sided lever 37 , exhibit. As in 7 is clearly recognizable, is the lever 37 each on a rack 39 arranged or on the frame 39 rotatably mounted. The lever 37 has a short lever arm 37a and a long lever arm 37b on. The short lever arm 37a is with the hydropneumatic cylinder 32 connected. The long lever arm 37b is through a coupling rod 40 with the holder 16 or the rotor blade 10 coupled. Through the lever 37 becomes a relatively small spring travel of the spring element 13 translated to a relatively large amplitude path. In this way high amplitudes at high speed (test frequency) can be achieved with small spring travel.

Durch die Wahl der Hebellänge, insbesondere die Länge des langen Hebelarms 37b, lässt sich das Federelement 13 an unterschiedlichen Positionen des Rotorblatts 10 einsetzen. Dabei können die Federwege der einzelnen Federelemente 13 entlang des Rotorblatts 10 im Wesentlichen gleich gehalten werden; gleichzeitig ist ein realitätsnaher Verlauf der Biegelinie (größere Auslenkung bzw. Amplitude an der Blattspitze als an der Blattwurzel) einstellbar.By choosing the lever length, especially the length of the long lever arm 37b , lets the spring element 13 at different positions of the rotor blade 10 deploy. In this case, the spring travel of the individual spring elements 13 along the rotor blade 10 be kept substantially the same; At the same time a realistic course of the bending line (greater deflection or amplitude at the blade tip than at the blade root) is adjustable.

Die Hebelverhältnisse und damit Kräfte und Wege können bei Bedarf in Stufen oder auch stufenlos verändert werden. Außerdem kann der Hebel 37 mit Federn, Gummibändern oder ähnlichen Elementen entlastet werden, so dass der Hebel 37 im Gleichgewicht ist.The leverage and thus forces and paths can be changed if necessary in stages or continuously. In addition, the lever can 37 be relieved with springs, rubber bands or similar elements, so that the lever 37 is in balance.

Das rotorblattwurzelnah angreifende Federelement 13 benötigt einen relativ kleinen Federweg, um der vergleichsweise geringen Auslenkung des schwingenden Rotorblatts 10 zu folgen. Ein Hebel 37 ist daher nicht notwendig. Vielmehr kann der hydropneumatische Zylinder 32 die Anlenkstelle 14 direkt mit dem Halter 16 am Rotorblatt 10 verbinden. Diese Konfiguration ist in der folgenden 8 dargestellt. The rotor blade root near attacking spring element 13 requires a relatively small spring travel to the relatively low deflection of the oscillating rotor blade 10 to follow. A lever 37 is therefore not necessary. Rather, the hydropneumatic cylinder 32 the articulation point 14 directly with the holder 16 on the rotor blade 10 connect. This configuration is in the following 8th shown.

Zwischen dem Hebel 37 und dem Halter 16 bzw. dem Rotorblatt 10 kann ein Federelement 13 angeordnet sein. Bevorzugt ist es, wenn das Federelement 13 zwischen dem Hebel 37 und dem Boden 15 bzw. der Anlenkstelle 14 am Boden 15 angeordnet ist. Das Federelement 13 kann durch den hydropneumatischen Zylinder 32 gebildet sein.Between the lever 37 and the holder 16 or the rotor blade 10 can be a spring element 13 be arranged. It is preferred if the spring element 13 between the lever 37 and the floor 15 or the articulation point 14 on the ground 15 is arranged. The spring element 13 can through the hydropneumatic cylinder 32 be formed.

Der Halter 16 umfasst einen Metallrahmen 16a, insbesondere einen Stahlrahmen. Der Metallrahmen kann zweigeteilt sein, wobei ein oberer Teil und ein unterer Teil lösbar miteinander verbunden oder verbindbar sind. Ferner umfasst der Halter 16 eine Holzeinlage 16b, die zwischen dem Metallrahmen 16a und dem Rotorblatt 10 angeordnet ist. Zwischen der Holzeinlage 16b und dem Rotorblatt kann außerdem eine Dämpfungsplatte 16c, insbesondere in Form einer Gummiplatte bzw. -matte, angeordnet sein. Die Holzeinlage 16b ist zumindest auf ihrer dem Rotorblat 10 zugewandten Seite an die Form des Rotorblatts 10 angepasst.The holder 16 includes a metal frame 16a , in particular a steel frame. The metal frame may be divided into two, wherein an upper part and a lower part are detachably connected or connectable. Furthermore, the holder comprises 16 a wooden insert 16b between the metal frame 16a and the rotor blade 10 is arranged. Between the wood insert 16b and the rotor blade may further include a damper plate 16c , in particular in the form of a rubber plate or mat, be arranged. The wood insert 16b is at least on her the rotor blade 10 facing side to the shape of the rotor blade 10 customized.

Das Federelement 13 in Form eines hydropneumatischen Zylinders 32, insbesondere eines hydrostatisch gelagerten Hydraulik-Gleichlaufzylinders, ist in 8 detailliert dargestellt. Der hydropneumatische Zylinder 32 umfasst einen Kolben 23, der in einer Kolbenführung 23b verschiebbar gelagert ist. Durch die Kolbenführung 23b erstreckt sich eine Kolbenstange 23a, die fest mit dem Kolben 23 verbunden ist. Die Kolbenstange 23a ragt beidseitig über den Kolben 23 hinaus. Überdies durchgreift die Kolbenstange 23a die Kolbenführung 23b bzw. den eigentlichen Zylinder, der an beiden axialen Enden hydrostatische Lager 34 aufweist. Diese dichten den Zylinder bzw. die Kolbenführung 23b fluiddicht gegen die Umgebung ab. Ferner umfassen die hydrostatischen Lager 34 jeweils einen Verbindungskanal 35, der den Innenraum der Kolbenführung 23b mit einem Druckspeicher 33 fluidverbindet.The spring element 13 in the form of a hydropneumatic cylinder 32 , in particular a hydrostatically mounted hydraulic synchronizing cylinder, is in 8th shown in detail. The hydropneumatic cylinder 32 includes a piston 23 in a piston guide 23b is slidably mounted. Through the piston guide 23b extends a piston rod 23a that stuck to the piston 23 connected is. The piston rod 23a protrudes on both sides over the piston 23 out. Moreover, the piston rod passes through 23a the piston guide 23b or the actual cylinder, the hydrostatic bearing at both axial ends 34 having. These seal the cylinder or the piston guide 23b fluid-tight against the environment. Furthermore, the hydrostatic bearings include 34 each a connecting channel 35 , which is the interior of the piston guide 23b with a pressure accumulator 33 fluidly.

Die Kolbenstange 23a weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf. Das untere Ende ist frei verschiebbar in einem Hohlrohrfortsatz 36 des hydropneumatischen Zylinders 32 angeordnet. Der Hohlrohrfortsatz 36 ist mit einer Anlenkstelle 14 gelenkig verbunden, insbesondere mit einem bodennahen Festlager drehgelenkig gekoppelt. Die Anlenkstelle 14 bzw. das Festlager sind vorzugsweise am Boden 15 fixiert. Das obere Ende der Kolbenstange 23a ist gelenkig mit dem Halter 16 gekoppelt, der das zu prüfende Rotorblatt 10 trägt. Die gelenkige Kopplung erfolgt durch ein Drehgelenk 28.The piston rod 23a has an upper end and a lower end. The lower end is freely displaceable in a hollow tube extension 36 hydropneumatic cylinder 32 arranged. The hollow tube extension 36 is with a pivot point 14 hingedly connected, in particular pivotally coupled to a ground-level bearing. The articulation point 14 or the fixed bearing are preferably on the ground 15 fixed. The upper end of the piston rod 23a is articulated with the holder 16 coupled, the rotor blade to be tested 10 wearing. The articulated coupling is done by a swivel joint 28 ,

Die Druckspeicher 33 sind zweigeteilt und weisen eine Pneumatikseite 33a und eine Hydraulikseite 33b auf. Die Pneumatikseite 33a ist vorzugsweise mit einem Gas, insbesondere Stickstoff, gefüllt. Die Hydraulikseite 33b kann mit einem Hydrauliköl gefüllt sein, das über die Verbindungskanäle 35 von der Hydraulikseite 33b des Druckspeichers 33 zur Kolbenführung 23b fließen kann. Die Druckspeicher 33 weisen jeweils auf der Hydraulikseite 33b und der Pneumatikseite 33a einen Drucksensor 33c bzw. ein Manometer sowie ein Ventil 33d auf. Über die Drucksensoren 33c kann der hydraulische Druck bzw. pneumatische Druck auf der Hydraulikseite 33b bzw. Pneumatikseite 33a überwacht werden. Die Einstellung der Drücke und somit die Einstellung der Federsteifigkeit des hydropneumatischen Zylinders 32 erfolgt über die Ventile 33d. Die Hydraulikseite 33b und die Pneumatikseite 33a sind fluiddicht voneinander getrennt, beispielsweise durch eine Membran oder einen Kolben.The accumulators 33 are divided into two parts and have a pneumatic side 33a and a hydraulic side 33b on. The pneumatic side 33a is preferably filled with a gas, in particular nitrogen. The hydraulic side 33b can be filled with hydraulic oil through the connection channels 35 from the hydraulic side 33b of the accumulator 33 to the piston guide 23b can flow. The accumulators 33 each point on the hydraulic side 33b and the pneumatic side 33a a pressure sensor 33c or a pressure gauge and a valve 33d on. About the pressure sensors 33c can be the hydraulic pressure or pneumatic pressure on the hydraulic side 33b or pneumatic side 33a be monitored. The adjustment of the pressures and thus the adjustment of the spring stiffness of the hydropneumatic cylinder 32 takes place via the valves 33d , The hydraulic side 33b and the pneumatic side 33a are fluid-tightly separated from each other, for example by a membrane or a piston.

Konkret ist die Kolbenführung 23b durch den Kolben 23 in einen oberen Raum und einen unteren Raum unterteilt. Der obere Raum ist mit einem ersten Druckspeicher 33 und der untere Raum mit einem zweiten Druckspeicher 33 fluidverbunden. Durch einen Fluidaustausch zwischen den Druckspeichern 33, insbesondere deren Hydraulikseiten 33b, und der Kolbenführung 23b kann der Druck im oberen oder unteren Raum der Kolbenführung 23b erhöht oder verringert werden. Durch entsprechende Druckverteilung zwischen dem oberen Raum und dem unteren Raum ist die Federsteifigkeit des hydropneumatischen Zylinders 32 einstellbar.Specifically, the piston guide 23b through the piston 23 divided into an upper room and a lower room. The upper room is with a first accumulator 33 and the lower room with a second accumulator 33 fluidly connected. By a fluid exchange between the accumulators 33 , in particular their hydraulic sides 33b , and the piston guide 23b can the pressure in the upper or lower space of the piston guide 23b be increased or decreased. By appropriate pressure distribution between the upper space and the lower space is the spring stiffness of the hydropneumatic cylinder 32 adjustable.

Der hydropneumatische Zylinder 32 ermöglicht es vorteilhaft, die Reibkräfte zu minimieren, so dass nur eine geringe Erwärmung entsteht. Ferner ist der Energiebedarf des hydropneumatischen Zylinders 32, der als passive Feder wirkt, gering, da kaum Öl zu- und abzuführen ist.The hydropneumatic cylinder 32 allows it to be advantageous to minimize the frictional forces, so that only a slight warming occurs. Furthermore, the energy requirement of the hydropneumatic cylinder 32 , which acts as a passive spring, low, since hardly any oil is to be fed and removed.

Die Federkraft selbst wird durch Kompression eines unter Vordruck befindlichen Gases (üblicherweise Stickstoff) auf der Pneumatikseite 33a des Druckspeichers 33 erzeugt. Das Hydraulikfluid, insbesondere Öl, kann ebenfalls unter Vordruck stehen, damit beim völligen Aus- oder Einfahren der Kolbenstange 23a kein Unterdruck entsteht. Als Druckspeicher 33 kommt auch jeder andere Speicher bzw. Ausgleichsbehälter in Frage. Zweckmäßigerweise ist der Druckspeicher 33 derart ausgelegt, dass dieser den Belastungen standhält und eine lineare Kennlinie erzeugt. Bevorzugte Druckspeicher 33 sind Blasenspeicher, Kolbenspeicher und/oder Membranspeicher.The spring force itself is created by compression of a pre-pressurized gas (usually nitrogen) on the pneumatic side 33a of the accumulator 33 generated. The hydraulic fluid, in particular oil, can also be under pre-pressure, thus at the complete extension or retraction of the piston rod 23a no negative pressure is created. As accumulator 33 Any other storage tank or expansion tank comes into question. Conveniently, the accumulator 33 designed so that it withstands the loads and generates a linear characteristic. Preferred accumulator 33 are bladder accumulator, piston accumulator and / or diaphragm accumulator.

Anstelle der Aufnahme von Gas kann der Druckspeicher 33 bzw. dessen Pneumatikseite 33a auch zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit angepasst sein. Der Druckspeicher 33 kann also als Druckgasspeicher oder als Druckfluidspeicher ausgebildet sein. Im Druckfluidspeicher kann eine kompressible Druckflüssigkeit, z. B. Silikonöl, gelagert sein. Instead of receiving gas, the pressure accumulator 33 or its pneumatic side 33a be adapted for receiving a hydraulic fluid. The accumulator 33 can therefore be designed as a compressed gas storage or as a pressure fluid reservoir. In the pressure fluid reservoir, a compressible pressure fluid, z. As silicone oil, be stored.

Die in 8 dargestellten hydropneumatischen Feder kann mit einer Regelung und Überwachung gekoppelt sein, die sicherstellt, dass im Prüfbetrieb keine Abweichungen bei den eingestellten Federsteifigkeiten erfolgen.In the 8th shown hydropneumatic spring may be coupled with a control and monitoring, which ensures that occur in the test operation, no deviations in the set spring stiffness.

Neben der hydropneumatischen Feder können auch andere Federelemente 13 eingesetzt werden, beispielsweise Spiralfedern, Gummiseile, Elastomerdämpfer und/oder Luftfedern. Es ist auch denkbar, einen Linearmotor als Federelement zu verwenden.In addition to the hydropneumatic spring and other spring elements 13 be used, for example, coil springs, rubber cables, elastomer damper and / or air springs. It is also conceivable to use a linear motor as a spring element.

Es ist möglich, den hydropneumatischen Zylinder 32 horizontal auszurichten, beispielsweise um einen kompakten Aufbau des Prüfstands zu erreichen. Ein entsprechend gestaltetes Federelement 13 zeigt 9. Der hydropneumatische Zylinder 32 entspricht in seiner Bauweise dem hydropneumatischen Zylinder 32 gemäß 8. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 ist der hydropneumatische Zylinder 32 jedoch horizontal angeordnet und greift an einem kurzen Hebelarm 37a des Hebels 37 an, der rechtwinklig zum langen Hebelarm 37b des Hebels 37 angeordnet ist. Zur Fixierung des hydropneumatischen Zylinders 32 ist eine Stütze 41 vorgesehen, die die Anlenkstelle 14 für das Federelement 13 bildet.It is possible to use the hydropneumatic cylinder 32 align horizontally, for example, to achieve a compact design of the test stand. An appropriately designed spring element 13 shows 9 , The hydropneumatic cylinder 32 corresponds in its design to the hydropneumatic cylinder 32 according to 8th , In the embodiment according to 9 is the hydropneumatic cylinder 32 however, arranged horizontally and engages a short lever arm 37a of the lever 37 at right angles to the long lever arm 37b of the lever 37 is arranged. For fixing the hydropneumatic cylinder 32 is a prop 41 provided that the articulation point 14 for the spring element 13 forms.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Federelements 13 ist in 10 dargestellt.Another embodiment of the spring element 13 is in 10 shown.

Das gezeigte Federelement 13 umfasst einen Flaschenzug 38, der ein Übersetzungsgetriebe bildet. Der Flaschenzug 38 ermöglicht die Übersetzung eines relativ kleinen Federwegs des Federelements 13 zu einem relativ großen Amplitudenweg. Der Flaschenzug 38 ist einerseits mit dem am Boden 15 fixierten hydropneumatischen Zylinder 32 und andererseits mit einer Stütze 41 verbunden, die sich auf dem Boden 15 abstützt. Ein freies Seilende des Flaschenzugseils ist mit dem Halter 16 oder dem Rotorblatt 10 verbunden bzw. verbindbar. Der hydropneumatische Zylinder 32 ist analog zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gemäß 7, 8 und 9 ausgebildet.The spring element shown 13 includes a pulley 38 that forms a transmission gearbox. The pulley 38 allows the translation of a relatively small travel of the spring element 13 to a relatively large amplitude path. The pulley 38 is on the one hand with the ground 15 fixed hydropneumatic cylinder 32 and on the other hand with a support 41 connected, lying on the ground 15 supported. A free rope end of the pulley rope is with the holder 16 or the rotor blade 10 connected or connectable. The hydropneumatic cylinder 32 is analogous to the previous embodiments according to 7 . 8th and 9 educated.

Der Flaschenzug 38 umfasst vorzugsweise zwei Festrollen und zwei bewegliche Rollen. Der Flaschenzug 38 kann eine Übersetzung von 1:4 aufweisen. Die unteren 2 Rollen können seitlich geführt sein, damit sie bei den Hubbewegungen nicht horizontal pendeln. Die oberen und unteren Seilrollen können jeweils nebeneinander angebracht sein, so dass sich die Bauhöhe verringert.The pulley 38 preferably comprises two fixed rollers and two movable rollers. The pulley 38 can have a translation of 1: 4. The lower 2 rollers can be guided laterally, so that they do not oscillate horizontally during the lifting movements. The upper and lower pulleys can each be mounted side by side, so that the overall height is reduced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Rotorblattrotor blade
10a10a: RotorblattwurzelRotor blade root
10b10b: RotorblattspitzeRotor blade tip
10c10c: RotorblattsegmentRotor blade segment
10d10d: Flügelstumpfwings stump
1111: Fundamentfoundation
1212: Aktuatoractuator
13a13a: Druckfedercompression spring
1313: Federelementspring element
1414: Anlenkstellearticulation
1515: Bodenground
1616: Halterholder
16a16a: Metallrahmenmetal frame
16b16b: Holzeinlagewood inlay
16c16c: Dämpfungsplattedamping plate
1717: flexibles Zugmittelflexible traction means
1818: starres Zug-/Druckmittelrigid tensile / pressure medium
1919: Umlenkrolleidler pulley
2020: Lastgeschirrload dishes
2121: Hebelarmlever arm
2222: Seilrollepulley
2323: Kolbenpiston
23a23a: Kolbenstangepiston rod
23b23b: Kolbenführungpiston guide
2424: Zylindercylinder
24a24a: Zylinderbodencylinder base
2525: Bügelhanger
2626: Pufferelementbuffer element
2727: Querbalkencrossbeam
2828: Drehgelenkswivel
2929: Ausgleichsstangebalancing rod
3030: Angriffspunktattackpoint
3131: Lastmittelload means
3232: hydropneumatischer Zylinderhydropneumatic cylinder
3333: Druckspeicheraccumulator
33a33a: Pneumatikseitepneumatic side
33b33b: Hydraulikseitehydraulic side
33c33c: Drucksensorpressure sensor
33d33d: VentilValve
3434: hydrostatisches Lagerhydrostatic bearing
3535: Verbindungskanalconnecting channel
3636: HohlrohrfortsatzHollow tubular extension
3737: Hebellever
3838: Flaschenzugpulley
3939: Gestellframe
4040: Koppelstangecoupling rod
4141: Stützesupport

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/145727 A1 [0001]

Claims

Test stand for a rotor blade ( 10 ), in particular a rotor blade ( 10 ) for a wind turbine, - with a supporting structure ( 15 ), at which an axial end of the rotor blade ( 10 ) is fastened, and - at least one excitation unit, which is for exciting a vibration of the rotor blade ( 10 ) with the rotor blade ( 10 ) is connectable, characterized by at least one spring element ( 13 ) located at a fixed point of articulation ( 14 ) and with the rotor blade ( 10 ) is connectable for the test operation is such that the rotor blade ( 10 ) for influencing the vibration behavior by the spring element ( 13 ) can be acted upon by a spring force whose direction of force comprises at least one component which is parallel to a main load direction of the rotor blade ( 10 ) runs.

Test stand according to claim 1, characterized in that at least one holder ( 16 ) provided directly with the rotor blade ( 10 ) and with the spring element ( 13 ) connected is.

Test stand according to claim 2, characterized in that the spring element ( 13 ) with at least two holders ( 16 ) connected is.

Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that at least two spring elements ( 13 ) with a single point of articulation ( 14 ) on the ground ( 15 ) are connected.

Test stand according to one of claims 2 to 4, characterized in that in each case a single holder ( 16 ) via a single spring element ( 13 ) with a single fixing point or articulation point ( 14 ) is coupled.

Test stand according to one of claims 2 to 5, characterized in that the spring element ( 13 ) directly with the holder ( 16 ) connected is.

Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element ( 13 ) with the holder ( 16 ) and / or the articulation point ( 14 ) by a flexible traction means ( 17 ) or a rigid pressure and traction means ( 18 ) connected is.

Test stand according to claim 7, characterized in that the traction means ( 17 ) between the holder ( 16 ) and the spring element ( 13 ) via a deflection roller ( 19 ) is guided such that the spring element ( 13 ) is oriented substantially horizontally.

Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that a load means ( 31 ) at a fixed point of articulation ( 14 ) and with the rotor blade ( 10 ) is connectable for the test operation is such that the rotor blade ( 10 ) can be acted upon with a static biasing force whose direction of force comprises at least one component perpendicular to the rotor blade ( 10 ) runs.

Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that between the spring element ( 13 ) and the holder ( 16 ) a transmission gear, in particular a two-sided lever ( 37 ) or a pulley ( 38 ) is arranged such that a spring travel of the spring element ( 13 ) in an amplitude path of the holder ( 16 ), the amplitude path of the holder ( 16 ) greater than the spring travel of the spring element ( 13 ).

Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element ( 13 ) a hydraulic cylinder ( 32 ), which at least partially the spring element ( 13 ).

Arrangement with a test stand according to one of the preceding claims and a rotor blade ( 10 ) or a rotor blade segment, in particular for a wind power plant, wherein the rotor blade ( 10 ) or the rotor blade segment on the support structure ( 11 ) and via the spring element ( 13 ) with the fixed pivot point ( 14 ) connected is.

Method for operating a test stand or an arrangement according to one of the preceding claims, wherein the spring stiffness of the spring element ( 13 ) is set such that at least one natural frequency, in particular the first natural frequency of the rotor blade ( 10 ) or the rotor blade segment is increased.