DK177924B1

DK177924B1 - System og fremgangsmåde til passiv belastningsdæmpning i en vindturbine

Info

Publication number: DK177924B1
Application number: DK200501743A
Authority: DK
Inventors: Guy Wayne Deleonardo; Scott Roger Finn; Peter Michael Finnigan; Donald Joseph Kasperski
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2015-01-12
Also published as: DK200501743A; CN1789706A; DE102005059298C5; CN1789706B; DE102005059298B4; US7153090B2; DE102005059298A1; US20060133937A1

Abstract

Ifølge visse udførelsesformer omfatter en vindturbinevinge {14, 26, 52, 76, 102) en ydre beklædning (28, 56, 80, 106) og en indre bærekon struktion (30, 54, 78, 104) . Beklædningen (28, 56, 80, 106) har en luk ket vingeprofilfacon (29, 57) og omfatter en ydre overflade, en indre overflade, og modstående sider langs en længde af vingen (14, 26, 52, 76, 102). Den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) er anbragt inden i den lukkede vingeprofilfacon (29, 57). Den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) omfatter mindst et forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) anbragt på tværs af de modstå ende sider og længderettet langs længden af vingen {14, 26, 52, 76, 102). Den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) omfatter yderligere en flerhed af bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36, 60, 62, 86, 88, 90, 92, 110, 112) anbragt langs den indre overflade i en længderetning langs længden af vingen (14, 26, 52, 76, 102). Den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) er konfigureret til at positionere et forskyd ningscenter og et center for aerodynamisk trykbelastning af vingen ( 14, 25 26, 52, 76, 102) ved indbyrdes forskellige steder.

Description

Opfindelsen angår generelt vindturbiner, og særligt roterende vinger af vindturbiner. Nærmere bestemt tilvejebringer udførelsesformer af den foreliggende teknik et system og en fremgangsmåde til passivt at dæmpe vindbelastninger på de roterende vinger-af vindturbiner.

Vindturbiner anses for miljøvenlig og relativt billige alternative energikilder, som udnytter vindenergien til at producere elektricitet. En vindturbine omfatter generelt en rotor med flere vinger, der omdanner vindenergi til en rotationsbevægelse af en drivaksel. Drivakslen er rotationsforbundet til en rotor af en generator, der omdanner rotationsenergien til elektrisk kraft.

Vindturbinevinger opererer ofte under atmosfærisk turbulens, der er resultat af forstyrrelser i vindhastigheden. Sådanne forstyrrelser udsætter vindturbinevingerne for aerodynamiske bøjnings- og forskydningsbelastninger, der resulterer i udmattelse af de roterende vinger. Nogle gange kan disse belastninger være relativt høje og ødelæggende for vindturbinevingerne. Et vigtigt designhensyn for vindturbinevinger er derfor evnen til at modstå maksimal vindbelastning. Vingerne bør ønskeligt designes til at tolerere de maksimale bøjnings- og forskydningsbelastninger.

I visse systemer kan disse høje belastninger reduceres ved aktivt at styre vindturbinesystemet. Denne aktive styring fører til lavere vægt og strukturelle komponenter af vingerne, hvilket igen fører til vinger med lavere pris. Belastningsdæmpning i vindturbinevinger opnås generelt ved aktivt at regulere pitch af vingerne ved vridning af vingerne, hvorved vindens angrebsvinkel på vingerne påvirkes. En ændring i angrebsvinklen ændrer bøjningsbelastningen, som vingen udsættes for. Når pitch-ændringerne sker tilstrækkeligt hurtigt, kan de påvirke ikke kun den gennemsnitlige vindbelastning på vingerne, men også vibrationsbelastninger, der påvirker udmattelseslevetiden i hele systemet. Vridning mod kantstilling (dvs. rettet tættere ind med vindretningen) i respons til øgende vind reducerer generelt den aerodynamiske belastning på vingerne, og følgelig resten af vindturbinesystemet. For eksempel kan systemet aftaste vindhastighed og, som reaktion, aktivt justere orienteringen af vindturbinevingerne.

Alternativt kan disse høje belastninger reduceres ved passivt at styre vindturbinesystemet under anvendelse af et fibermateriale, som er forspændt i ikke-akseretning i forhold til længdeaksen af vingen. En vindturbinevinge omfatter en ydre beklædning anbragt om konstruktionselementer, såsom tværbjælker. Tværbjælkerne kan fx være konfigureret som forskydningsribber, som har modstående sidekonstruktioner eller bjælkeafdækninger. Under en vindbelastning bærer forskydningsribberne forskydningsbelastningerne, mens bjælkeafdækningerne bærer bøjningsbelastningerne. For passiv dæmpning af vindbelastningerne er en væsentlig majoritet af fibrene i vingebeklædningen og/eller bjælkeafdækningerne skråtstillet i en vinkel (generelt mellem 15 og 30 grader) i forhold til vingens akse, hvorved vingerne kantstilles for at dæmpe belastningen i ekstreme vindforhold. Uheldigvis forbruger dette forspændte oplægningsmateriale af fibre yderligere materiale for samme belastningsbæreevne af vingen. Dette forøgede materialeforbrug er en følge af den vinklede orientering af fibrene, som ikke længere er rettet ind med belastningen. Følgelig er vingerne tungere og dyrere at fremstille.

Følgelig er der behov for en forbedret teknik til passivt at dæmpe vindbelastning på vindturbinevinger, som er relativt billig og mindre voluminøs end eksisterende teknikker.

Den foreliggende teknik tilvejebringer følgelig en ny tilgang til at takle de førnævnte problemer. I et aspekt tilvejebringer den foreliggende teknik en vindturbinevinge. Vindturbinevingen omfatter en ydre beklædning og en indre bærekonstruktion. Beklædningen har en lukket vingeprofilfacon og omfatter en ydre overflade, en indre overflade og modstående sider langs en længde af vingen, Den indre bærekonstruktion er anbragt inden i den lukkede vingeprofilfacon. Den indre bærekonstruktion omfatter mindst ét forskydningsbelastningsbærende element anbragt på tværs af de modstående sider og orienteret i længderetningen langs længden af vingen. Den indre bærekonstruktion omfatter yderligere en flerhed af bøjningsbelastningsbærende elementer anbragt langs længden af vingen. Den indre bærekonstruktion er konfigureret til at positionere et forskydningscenter og et center for aerodynamisk belastning af vingen ved forskellige steder i forhold til hinanden. I

et andet aspekt tilvejebringer den foreliggende teknik en vindturbine med en rotor med en flerhed af vinger som drøftet ovenfor. I endnu et andet aspekt tilvejebringer den foreliggende teknik en fremgangsmåde til at fremstille en vindturbinevinge som beskrevet ovenfor.

I endnu et yderligere aspekt tilvejebringer den foreliggende teknik en fremgangsmåde til at styre en vindturbine. Fremgangsmåde omfatter at dreje en vindturbinevinge og dæmpe en vindbelastning på vindturbinevingen ved passivt at vride vindturbinevingen til at kantstiile som reaktion på bøjning af vindturbinevingen på grund af vindbelastning. Passiv vridning af vindturbinevingerne som reaktion på bøjning opnås via en excentricitet mellem et forskydningscenter og et center for aerodynamisk belastning af vingen.

Disse og andre træk, aspekter og fordele ved den foreliggende opfindelse vil forstås bedre når den følgende detaljerede beskrivelse læses med henvisning til den medfølgende tegning, hvor tilsvarende karakterer repræsenterer tilsvarende dele i alle figurer, hvor: fig. 1 er en perspektivafbildning af en vindturbine med træk til passiv styring ifølge udførelsesformer for den foreliggende teknik, fig. 2 en perspektivafbildning af en vindturbinevinge med træk til passiv styring i overensstemmelse med den foreliggende teknik, fig. 3 en endeafbildning af en vindturbinevinge med træk til passiv styring i overensstemmelse med udførelsesformer af den foreliggende teknik, fig. 4 en tværsnitsafbildning fra siden af en vindturbinevinge med en indre bærekonstruktion med en C-formet konstruktion ifølge en udførelsesform af den foreliggende teknik, fig. 5 en tværsnitsafbildning fra siden af en vindturbinevinge omfattende en indre bærekonstruktion med en Z-formet konstruktion ifølge en anden udførelsesform af den foreliggende teknik, fig. 6 en tværsnitsafbildning fra siden af en vindturbinevinge med en indre bærekonstruktion med en usymmetrisk kassekonstruktion ifølge en anden udførelsesform af den foreliggende teknik, fig. 7 en tværsnitsafbiidning fra siden af en vindturbinevinge omfattende en indre bærekonstruktion med en Z-formet konstruktion og omfattende et vinklet flerlagsmateriale ifølge en yderligere udførelsesform af den foreliggende teknik, og fig. 8 et blokdiagram, der illustrerer et eksempel på en fremgangsmåde til at drive en vindturbine ifølge aspekter af den foreliggende teknik.

Teknikken beskrevet nedenfor tilvejebringer et system og en fremgangsmåde til at forbedre vindturbineydeevne ved at dæmpe bøjnings- og forskydningsbelastninger på vindturbinevingerne. Den foreliggende teknik udnytter anvendelsen af en passivt adaptiv vindturbine-vinge, som ændrer sin aerodynamiske konfiguration baseret på graden af vindbelastning på vinge, hvorved cyklisk belastning på vingen på grund af turbulens i vindhastigheden dæmpes. Som drøftet detaljeret nedenfor udnytter bestemte udførelsesformer af den foreliggende teknik en mangfoldighed af indre bærekonstruktioner, såsom C-formede, Z-formede og usymmetriske konstruktioner, hvilket tilvejebringer en vri-dende bevægelse af turbinevingerne som reaktion på bøjning forårsaget af stærkt turbulente/cykliske vinde. Denne vridende bevægelse forårsager turbinevingerne at blive tættere rettet ind med vindretningen, hvorved vindbelastningen på turbinevingerne reduceres. Denne reducerede cykliske belastning forlænger for sit vedkommende udmattelsesleveti-den af vingen såvel som andre belastningsbærende konstruktioner i vindtu rbineapparatet.

Idet der nu henvises til tegningen er fig. 1 en perspektivisk afbildning af en vindturbine 10 ifølge udførelsesformer af den foreliggende teknik. Vindturbinen 10 omfatter en rotor 12 med en flerhed af vinger 14 monteret på toppen af et tårn 16. Tårnet 16 udsætter vingerne 14 for vind 17, hvilket får vingerne 14 til at rotere om en akse 18. Vingerne 14 omdanner den mekaniske energi af vinden til et drejningsmoment af rotoren 12, hvilket udnyttes til at drive en elektrisk generator 19 for at producere elektrisk kraft.

Idet der henvises generelt til fig. 2 og 3 illustreres en vindturbi-nevinge 14 med passive vindbelastningsstyreegenskaber ifølge aspekter af den foreliggende teknik. Fig. 2 illustrerer en perspektivisk afbildning, mens fig. 3 illustrerer en endeafbildning af vingen 14. I fravær af vind kræfter eller aerodynamisk belastning har vingen 14 en ubelastet konfiguration 20 repræsenteret ved de fuldt optrukne linier. Under påvirkningen af den aerodynamiske belastning (FA), kan vingen 14 blive udsat for aerodynamiske forskydningskræfter og bøjemomenter, hvilket forårsager vingen 14 at udbøje eller bøje fra den ubelastede konfiguration 20 (fuldt optrukne linier) til en aerodynamisk belastet konfiguration 22 (stiplede linier). Atmosfærisk turbulens forårsager endvidere tilfældige fluktuationer i disse belastninger og udbøjninger. Som illustreret i fig. 3 man den aerodynamiske belastning (FA) opløses i en luftmodstandskraft (FD) i retning af vinden 17, og en løftekraft (FL) vinkelret på retningen af vinden 17. Luftmodstandskraften (FD) er ansvarlig for forskydningsbelastninger, mens løftekraften (FL) er ansvarlig for bøjningsbeiastninger på vingen 14.

Sådanne aerodynamiske belastninger på vindturbinevingerne 14 afhænger, som tidligere nævnt, af vindens angrebsvinkel på disse vinger 14. Ifølge aspekter af den foreliggende teknik kan vingen 14 følgelig konfigureres til at vride omkring en længdeakse 23, som indikeret ved pilen 24, som reaktion på bøjning langs længdeaksen 23 af vingen 14 forårsaget af vindkræfter eller aerodynamiske belastninger. På denne måde ændrer den bøjningsinducerede vridning 24 passivt angrebsvinklen på vingen 14 som reaktion på den aerodynamiske belastning af vingen 14. I visse udførelsesformer kan vingen 14 være indrettet til at vride 24 mod kantstilling (dvs. mod en position, hvor angrebsvinklen af vinden er nul grader i forhold til forsiden 25 af vingen 14) som reaktion på bøjning forårsaget af vinden, hvorved den aerodynamiske belastning på vindturbinevingerne 14 reduceres.

Aspekter af den foreliggende teknik tilvejebringer nye arrangementer af de indre, belastningsbærende elementer af sammensatte vindturbinevinger for at lette kobling mellem bøjning og vridning af vingerne, hvorved der udnyttes belastningsafdæmpningsmuligheder af en vinge, der vrider mod kantstilling, når den bøjer. De illustrerede udførelsesformer er konfigureret til at lette bøjningsinduceret vridning, eller bøjnings-vridnings-kobling, ved at tilvejebringe en excentricitet (e) mellem et forskydningscenter 27 og et center for aerodynamisk belastning 31 (i det følgende angivet som trykcenter) af vingen. Trykcentret 31 henfører til et punkt på en det af vingen 14, gennem hvilken den samlede aerodynamiske belastning (FA) på vingen 14 siges at virke. Forskydningscentret 27 angiver et punkt i et tværsnit af vingen 14, således at en tværgående belastning på tværsnittet gennem forskydningscentret 31 ikke skaber noget vridningsmoment på vingen 14. Excentriciteten (e) mellem forskydningscentret 27 og trykcentret 31 skaber et moment svarende til produktet af bøjningsbelastningen (FL) og afstanden (e) mellem forskydningscentret 27 og trykcentret 31, som vrider forkanten af vingen mod kantstilling når vingen bøjer på grund af virkningen af bøjningsbelastningen (FL).

Det skal bemærkes, at forskydningscentret 27 af vingen 14 er en konstruktionsmæssig egenskab af vingen 14, mens trykcentret 31 er en funktion af den aerodynamiske definition af vingesektionen. Positionen af forskydningscentret i tværsnittet af vingen 14 afhænger af konfigurationen af den indre bærekonstruktion (dvs. antallet, faconen og positionen af de belastningsbærende elementer), og desuden af de bestemte materialer, der anvendes til at danne den indre bærekonstruktion og andre dele af vingen 14. Forskellige udførelsesformer ifølge den foreliggende teknik kan følgelig forudses at bevirke en ønsket grad af excentricitet mellem forskydningscentret og trykcentret af vingen 14. Visse udførelsesformer af den foreliggende teknik er illustreret herefter med henvisning til fig. 4-7.

Idet der nu henvises til disse illustrationer er fig. 4 en tværsnitsafbildning fra siden af en vindturbinevinge 26 ifølge aspekter ved den foreliggende teknik. Vingen 26 omfatter en ydre beklædning 28 med en lukket vingeprofilfacon 29. I visse udføreisesformer er beklædningen 28 dannet af et materiale, der omfatter glasfiber, træ, harpiks eller kombinationer heraf. Inde i beklædningen 28 er der anbragt en indre bærekonstruktion 30 indrettet til at bære aerodynamiske belastninger (Fl og Fd) på vingen 26, I den illustrerede udførelsesform omfatter den indre bærekonstruktion 30 en tværbjælke 32 anbragt mellem og forbundet til modstående sidekonstruktioner 34 og 36. I visse udførelsesformer kan sidekonstruktionerne 34 og 36 være udformet af kulstof, eller glas, eller træ, eller forskellige kombinationer heraf. Tværbjælken 30 er indrettet til at bære aerodynamiske forskydningsbelastninger (FD) på vingen 26, og angives også som forskydningsribbe. I forskellige udførelsesformer kan tværbjælken være udformet af skum, træ, glasfiber, kulstof eller kombinationer deraf. Sidekonstruktionerne 34 og 36, også henvist til som bjælkebeklædninger, kan være tilpasset til at bære aerodynamiske bøjningsbelastninger (FL) på vingen 26, og er anbragt på modstående sider 38 og 40 af en central korde 42 af vingeprofilsektio-nen.

Ifølge den illustrerede udførelsesform er tværbjælken 32 anbragt mellem sidekonstruktionerne 34 og 36 i en ikke-center position i forhold til modstående ender 41 og 43 af tværbjælken 32, således at den indre bærekonstruktion 30 har en konfiguration i C-facon. Konfigurationen i C-facon giver på fordelagtig vis en excentricitet (e) mellem et forskydningscenter 44 og trykcentret 46 af vingen 26. I den illustrerede udførelsesform er tværbjælken 32 flyttet eller forskudt fra trykcentret 44 mod en forkant 48 af vingen 26. I en anden udførelsesform kan tværbjælken 32 være flyttet eller forskudt fra trykcentret 44 mod en bagkant 50 af vingen 26. Ifølge den foreliggende teknik skaber excentriciteten (e) et moment svarende til produktet af bøjningsbelastningen (Fl) og afstanden (e) mellem forskydningscentret 44 og trykcentret 46, hvilket forårsager en forkant 48 af vingen 26 at vride nedefter som reaktion på bøjning af vingen 26 på grund af bøjningsbelastningen (FL). I visse udførelsesformer kan excentriciteten (e) bestemmes optimalt til derved at tilvejebringe en ønsket bøjningsinduceret vridning eller bøjnings-vridningskobling, mens der opretholdes en ønsket konstruktionsmæssig stivhed af vingen 26. For vinger med længde i intervallet 37 til 40 meter, inducerer anvendelsen af en indre konstruktion i C-facon en vridning fra nav til rod i størrelsesordenen 5 grader. Denne grad af induceret vridning er effektivt til at reducere udmattelsesbelastninger i størrelsesordenen 10 procent.

Alternativt kan excentricitet mellem forskydningscentret og trykcentret opnås med en konfiguration i Z-facon af den indre bærekonstruktion af vingen. Fig. 5 illustrerer en tværsnitsafbildning af en vinge 52 med en indre bærekonstruktion 54 i Z-facon ifølge én udførelsesform af den foreliggende teknik. Den indre bærekonstruktion 54 er huset i en ydre beklædning 56 med en lukket vingeprofilfacon 57, hvor den indre bærekonstruktion 54 omfatter en forskydningsbelastningsbærende tværbjælke 58 (dvs. den bærer forskydningsbelastningen FD) anbragt på tværs af rummet mellem de bøjningsbelastningsbærende sidekonstruktioner 60 og 62 (dvs. de bærer bøjningsbelastningen FL). Sidekonstruktionerne 60 og 62 af den indre bærekonstruktion 54 er anbragt på modstående sider 64 og 66 af beklædningen 56, således at sidekonstruktionerne 60 og 62 er excentrisk anbragt, i modsatte retninger, i forhold til modstående ender 68 og 70 af tværbjælken 58. I denne usymmetriske konfiguration er sidekonstruktionerne 60 og 62 og tværbjælken 58 konfigureret i en Z-facon. Denne usymmetriske konfiguration i Z-facon er indrettet til at skabe en ønsket excentricitet (e) mellem et forskydningscenter 72 og et trykcenter 74 af vingen 52.

I yderligere udførelsesformer kan excentriciteten (e) også blive påvirket ved at udforme sidekonstruktionerne af forskellige materialer. Sådanne udførelsesformer inducerer en excentricitet i en retning af øget materialetykkelse. Produktet af denne excentricitet og komponenten af det aerodynamiske tryk som opløst efter kordelinien (FD) skaber et vri-dende moment som reaktion på bøjning af vingen forårsaget af det aerodynamiske tryk.

Fig. 6 illustrerer en vinge 76, der udnytter bøjningsvridningskobling ifølge endnu en udførelsesform af den foreliggende teknik. Som illustreret omfatter vingen 76 en indre bærekonstruktion 78 anbragt inden i en beklædning 80 og med en usymmetrisk kasseformet konstruktion. Den kasseformede, indre bærekonstruktion 78 omfatter et par tværbjælker 82 og 84 indrettet til at bære aerodynamiske forskydningsbelastninger (Fd) på vingen 76. I den illustrerede udførelsesform omfatter den indre bærekonstruktion 78 to par bøjningsbelastningsbærende sidekonstruktioner 86, 88 og 90, 92 (dvs. der bærer bøjningsbelastningen FL) anbragt på modstående sider 94 og 96 af beklædningen 80. Sidekonstruktionerne 86, 88, 90 og 92 kan være udformet af materialer med forskellig stivhed. Placeringen af forskydningscentret 98 af vingen 76 er en funktion af materialestivheden af komponenter og positionerne af den indre bærekonstruktion 78. At anvende en indre bærekonstruktion 78 med en usymmetrisk stivhedsfordeling i overensstemmelse med den illustrerede udførelsesform producerer følgelig en excentricitet (e) mellem et forskydningscenter 98 og et trykcenter 100 af vingen 76. I én udførelsesform kan sidekonstruktionerne 86 og 92 være udformet af ensartede materialer, såsom materialer omfattende kulstof, mens sidekonstruktionerne 88 og 90 kan være udformet af et andet materiale, såsom glas. Andre par af forskellige materialer til sidekonstruktionerne 86 og 92 og sidekonstruktionerne 88 og 92 omfatter. Excentriciteten (e) sætter, som tidligere beskrevet, vingen 76 i stand til at vride sig som reaktion på bøjning påført langs længden af vingen 76, hvorved aerodynamiske belastninger i relativt kraftige og/eller turbulente vinde reduceres.

De ovennævnte teknikker kan yderligere anvendes sammen med skræddersyning af beklædningen og/eller sidekonstruktionerne via anvendelsen af ikke-akserettede fibre til at effektuere en ønsket bøjnings-vridningskobling i vindturbinevinger. I en eksempelvis udførelses-form illustrerer fig. 7 en vinge 102 med vinklede materialelag og en usymmetrisk indre bærekonstruktion, fx en Z-formet indre bærekonstruktion 104. Det skal bemærkes, at sådan lag-skræddersyningsteknikker kan anvendes i overensstemmelse med den foreliggende teknik. Som illustreret i fig. 7 er den indre bærekonstruktion 104 anbragt inden i en lukket vingeprofilformet beklædning 106. Den indre bærekonstruktion 104 omfatter en forskydningsbelastningsbærende tværbjælke 108 (dvs. der bærer forskydningsbelastningen FD) anbragt på tværs af mellemrummet mellem de bøjningsbelastningsbærende sidekonstruktioner 110 og 112 (dvs., der bærer bøjningsbelastningen Fl). Sidekonstruktionerne 110 og 112 af den indre bærekonstruktion 104 er anbragt på modstående sider 114 og 116 af beklædningen 106, således at sidekonstruktionerne 110 og 112 er anbragt forskudt i forhold til modstående ender 118 og 120 af tværbjælken 108, hvorved der dannes en Z-formet konfiguration. Som beskrevet til den foregående udførelsesform, er denne usymmetriske Z-formede konfiguration indrettet til at skabe en ønsket excentricitet (e) mellem et forskydningscenter 122 og et trykcenter 124 af vingen 102. Endvidere kan beklædningen 106 i den illustrerede udførelsesform være dannet af et vinklet fibermateriale (repræsenteret ved henvisningstal 126), hvor størstedelen af fibrene er skråtstillet i en vinke! (generelt mellem 15 og 30 grader) i forhold til en akse 128 af vingen 102 (vinkelret på planet af fig. 7). Yderligere kan størstedelen af fibrene 130 og 132 af sidekonstruktionerne 110 og 112 også være skråtstillet i en tilsvarende vinkel i forhold til vingeaksen 128. De ikke-akserettede eller vinkelstillede fibre 126, 130 og 132 er indrettet til at tilvejebringe yderligere bøjnings-vridningskobling (bøjningsinduceret vridning) i forbindelse med den foreliggende teknik. I visse udførelsesformer kan de vinkelstillede fibre 126 af beklædningen 106 og/eller de vinkelstillede fibre 130 og 132 af sidekonstruktionerne 110 og 112 være forspændt ved at tilvejebringe et ekstra vrid når vingen 102 er ubelastet, således at når vingen 102 drives i vind når den ønskede top-ydeevne, så afvrider vingen 106 under belastning til en traditionelt optimal vridningsfordeling.

Idet der nu henvises til fig. 7 er denne figur et blokdiagram, der illustrerer en eksempelvis fremgangsmåde 134 til at drive en vindturbine ifølge aspekter ved den foreliggende teknik. Fremgangsmåden 134 begynder ved blok 136 ved at drive vindturbinen til derved at rotere vindturbinevingerne. Dernæst, ved blok 138, fortsætter fremgangsmåden ved at dæmpe en vindbelastning på vindturbinevingen ved passivt at vride vindturbinevingen til kantstiliing som reaktion på bøjning af vindturbinevingen på grund af vindbelastningen. I visse udførelsesformer som drøftet detaljeret ovenfor, opnås denne bøjningsinducerede vridning ved at skabe en excentricitet mellem forskydningscentret og trykcentret af vingen.

Som det vil påskønnes giver de ovennævnte teknikker effektiv dæmpning af aerodynamisk belastning på vindturbinevinger ved passiv respons af vingerne til derved at ændre deres aerodynamiske konfiguration baseret på graden af de aerodynamiske belastninger, der virker på dem. De foreliggende teknikker er særligt fordelagtige på grund af simpliciteten i fremstilling så vel som den reducerede materialeomkostning man udsætter sig for i processen.

Mens kun visse træk ved opfindelsen er blevet illustreret og beskrevet heri, vil mange modifikationer og ændringer være indlysende for fagmanden. Det skal derfor forstis, at de medfølgende krav er tiltænkt at dække alle sådanne modifikationer og ændringer som falder inden for opfindelsens sande ånd.

ELEMENTLISTE

10 Vindturbine 12 Rotor 14 Vinge 16 Tårn 17 Vind 18 Roto rakse 19 Generator 20 Ubelastet konfiguration af vinge 22 Belastet konfiguration af vinge 24 Overflade af vinge 26 Vinge 27 Forskydningscenter 28 Beklædning 29 Vingeprofilfacon 30 Indre bærekonstruktion 31 Trykcenter 32 Tværbjælke 34, 36 Sidekonstruktioner 38, 40 Modstående sider af beklædningen 42 Central korde 41, 43 Modstående ender af tværbjælke 44 Forskydningscenter 46 Trykcenter 48 Forkant 50 Bagkant 52 Vinge 54 Indre bærekonstruktion 56 Beklædning 57 Vingeprofilfacon 58 Tværbjælke 60, 62 Sidekonstruktioner 64, 66 Modstående sider af beklædningen 68, 70 Modstående ender af tværbjælken 72 Forskydningscenter 74 Trykcenter 76 Vinge 78 Indre bærekonstruktion 80 Beklædning 82, 84 Tværbjælker 86, 88 Par af sidekonstruktioner 90, 92 Par af sidekonstruktioner 94, 96 Modstående sider af beklædningen 98 Forskydningscenter 100 Trykcenter 102 Vinge 104 Indre bærekonstruktion 106 Beklædning 108 Tværbjælke 110, 112 Sidekonstruktioner 114, 116 Modstående sider af beklædningen 118, 120 Modstående ender af tværbjælken 122 Forskydningscenter 124 Trykcenter 126 Fiber i beklædning 128 Akse af vingen 130, 132 Fibre i sidekonstruktionerne 134 Fremgangsmåde til at betjene en vinge 136 Første trin i fremgangsmåde 138 Andet trin i fremgangsmåde

Claims

1. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102), omfattende: en beklædning (28, 56, 80, 106) omfattende en lukket vinge-profilfacon (29, 57), en ydre overflade, en indre overflade, og modstående sider langs længden af vingen (14, 26, 52, 76, 102), og en indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) anbragt inden i en lukket vingeprofilfacon (29, 57), omfattende: mindst ét forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) som er anbragt på tværs af de modstående sider, og som er orienteret i længderetningen langs længden af vingen (14, 26, 52, 76, 102), og en flerhed af bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36, 60, 62, 86, 88, 90, 92, 110, 112) anbragt langs den indre overflade i en længderetning langs længden af vingen (14, 26, 52, 76, 102), hvor den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) er konfigureret til at positionere et forskydningscenter og et center for aerodynamisk trykbelastning ved forskellige steder i forhold til hinanden.

2. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor det mindst ene forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) omfatter en bjælke og flerheden af bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36, 60, 62, 86, 88, 90, 92, 110, 112) omfatter et par sidekonstruktioner anbragt på modstående sider (41, 43 og 68, 70) af bjælken, hvor sidekonstruktionerne er forskudt i forhold til de modstående sider af bjælken.

3. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor parret af sidekonstruktioner omfatter indbyrdes forskellige materialer.

4. Vindturbinevinge (26) ifølge krav 1, hvor den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) har et tværsnit i C-facon defineret ved mindst ét forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) og et par bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36).

5. Vindturbinevinge (26, 76) ifølge krav 1, hvor den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) har et Z-formet tværsnit defineret ved mindst ét forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) og et par bøjningsbelastningsbærende elementer (60, 62 og 110, 112).

6. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor det mindst ene forskydningsbelastningsbærende element (32, 58, 82, 84, 108) omfatter et par bjælker og flerheden af bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36, 60, 62, 86, 88, 90, 92, 110, 112) omfatter et par sidekonstruktioner anbragt på modstående sider af hver bjælke, hvor sidekonstruktionerne omfatter indbyrdes forskellige materialer.

7. Vindturbinevinge (76) ifølge krav 1, hvor det mindst ene forskydningsbelastningselement (82, 84) omfatter et par bjælker og flerheden af bøjningsbelastningsbærende elementer (88, 90, 92, 110, 112) omfatter et par sidekonstruktioner anbragt pi modstående sider af hver bjælke, hvor bjælkerne og sidekonstruktionerne er indrettet i en kasseformet konfiguration.

8. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor flerheden af bøjningsbelastningsbærende elementer (34, 36, 60, 62, 86, 88, 90, 92, 110, 112) omfatter forskellige materialer konfigureret til at skabe en konstruktionsmæssig excentricitet i den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) i en retning af stigende materialetykkelse.

9. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) omfatter et materiale omfattende kulstof eller glas eller enhver kombination deraf.

10. Vindturbinevinge (14, 26, 52, 76, 102) ifølge krav 1, hvor den indre bærekonstruktion (30, 54, 78, 104) er konfigureret til passivt at dæmpe en vindbelastning påtrykt på vindturbinevingen (14, 26, 52, 76, 102) ved at kantstille den lukkede vingeprofilfacon (29, 57).