ES2668276T3 - Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo - Google Patents

Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo Download PDF

Info

Publication number
ES2668276T3
ES2668276T3 ES13195118.8T ES13195118T ES2668276T3 ES 2668276 T3 ES2668276 T3 ES 2668276T3 ES 13195118 T ES13195118 T ES 13195118T ES 2668276 T3 ES2668276 T3 ES 2668276T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
rotor blade
segment
test bench
blade segment
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13195118.8T
Other languages
English (en)
Inventor
Jürgen FRÖSCHL
Simon Kinscherf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ind Betriebsgesellschaft Mbh
IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Original Assignee
Ind Betriebsgesellschaft Mbh
IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Betriebsgesellschaft Mbh, IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH filed Critical Ind Betriebsgesellschaft Mbh
Application granted granted Critical
Publication of ES2668276T3 publication Critical patent/ES2668276T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0016—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of aircraft wings or blades
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
    • G01M5/005—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
    • G01M5/0058—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

Banco de ensayo para una pala de rotor (10) o un segmento de pala de rotor (20) para un aerogenerador, - con una estructura de soporte (15), en la que puede fijarse un extremo axial de la pala de rotor (10) o del segmento de pala de rotor (20), y - al menos una unidad de excitación (12, 21), que puede conectarse para la excitación de una vibración de la pala de rotor (10) o del segmento de pala de rotor (20) con la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20), estando fijado un medio de carga (21, 31) en un punto de articulación (14) y pudiendo unirse con la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) para el funcionamiento de ensayo, de tal manera que la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse con una tensión previa estática, cuya dirección de fuerza presenta al menos una componente, que discurre perpendicular a la pala de rotor (10) o segmento de pala de rotor (20), caracterizado por que el banco de ensayo presenta un elemento de resorte (13), que está unido con el medio de carga (31) y puede disponerse entre el medio de carga (31) y la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) de tal manera que la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse para influir en el comportamiento de vibración mediante el elemento de resorte (13) con una fuerza de resorte.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo
La invención se refiere a un banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, en particular una pala de rotor o un segmento de pala de rotor para un aerogenerador, según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se ocupa además de una disposición con un banco de ensayo de este tipo y una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, así como un procedimiento para hacer funcionar el banco de ensayo. Por el documento
WO 2008/145727 A1 se conoce un banco de ensayo del tipo mencionado al principio.
El banco de ensayo conocido se utiliza para el ensayo de vibración de palas de rotor, montándose la pala de rotor sobre una base del banco de ensayo en posición horizontal. Distanciada de la base está prevista una unidad de excitación que está fijada en el fondo del banco de ensayo y transmite a través de una palanca una vibración de excitación a la pala de rotor. La unidad de excitación está configurada para ello en forma de un cilindro hidráulico.
Mediante la disposición de palanca entre el cilindro hidráulico y la pala de rotor se reduce la masa vibrante. En concreto un movimiento ascendente del cilindro hidráulico significa un movimiento descendente de la pala de rotor. Mediante la longitud de palanca la desviación de la pala de rotor está limitada bajo la acción del cilindro hidráulico. Además el banco de ensayo conocido considera las cargas de funcionamiento que aparecen en el funcionamiento real que actúan sobre la pala de rotor, solo insuficientes. En el funcionamiento real mediante el flujo incidente sobre las palas de rotor se forma una fuerza ascensional que no puede simularse con el banco de ensayo conocido.
Bancos de ensayo similares desvelan los documentos WO 2011/091081 A1, WO 2004/005879 A1 y WO 2010/000711 A2. Por el documento WO 2012/097475 A1 se conoce un aparato para realizar inspecciones de palas de rotor de una rueda eólica que están se sostienen a través de brazos, que están dispuestos a modo de un trípode, en la pared interna de una pala de rotor y de este modo pueden llevarse a cabo mediciones en el interior de la pala de rotor.
En el campo de la técnica aeronáutica se conocen además bancos de ensayo para palas de rotor o álabes. Los bancos de ensayo de este tipo se describen por ejemplo en el documento WO 2009/112795 A2 y EP 2 336 744 A1.
El objetivo de la invención consiste en indicar un banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor que reproduzca adecuadamente las cargas útiles que aparecen en el funcionamiento real y considere en particular fuerzas ascensionales. Además el objetivo de la invención consiste en indicar una disposición con un banco de ensayo de este tipo, así como un procedimiento para hacer funcionar un banco de ensayo de este tipo.
Según la invención este objetivo en cuanto al banco de ensayo se resuelve mediante el objeto de la reivindicación 1, en cuanto a la disposición mediante el objeto de la reivindicación 7, y en cuanto al procedimiento de funcionamiento mediante el objeto de la reivindicación 8.
En particular el objetivo se resuelve mediante un banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, en particular una pala de rotor o un segmento de pala de rotor para un aerogenerador, presentando el banco de ensayo al menos una estructura de soporte, en la que puede fijarse un extremo axial de la pala de rotor o del segmento de pala de rotor, y estando previsto al menos una unidad de excitación, que puede conectarse para la excitación de una vibración de la pala de rotor o del segmento de pala de rotor con la pala de rotor o el segmento de pala de rotor. En un punto de articulación estacionario está fijado un medio de carga. El medio de carga puede conectarse con la pala de rotor o el segmento de pala de rotor para el funcionamiento de ensayo, de tal manera que la pala de rotor o el segmento de pala de rotor puede solicitarse con una tensión previa estática, cuya dirección de fuerza presenta al menos una componente, que discurre perpendicular a la pala de rotor o segmento de pala de rotor.
Mediante el medio de carga como componente del banco de ensayo se mejora la proximidad a la realidad del ensayo. En particular con el medio de carga puede aplicarse una tensión previa estática sobre la pala de rotor o el segmento de pala de rotor, de modo que por ejemplo la fuerza ascensional que aparece en el funcionamiento real pueda simularse. Por lo tanto con el banco de ensayo de acuerdo con la invención pueden llevarse a cabo ensayos en conjunto próximos a la realidad, como es el caso en bancos de ensayo conocidos por el estado de la técnica. El banco de ensayo de acuerdo con la invención posibilita por lo tanto una reproducción relativamente exacta de las cargas útiles estáticas que aparecen en el funcionamiento real.
Se indica que el punto de articulación en el banco de ensayo de acuerdo con la invención solo puede ser estacionario en el funcionamiento de ensayo. Entre los ciclos de ensayo individuales el punto de articulación puede ser variable. En otras palabras, el punto de articulación puede desplazarse o desfasarse cuando el banco de ensayo no está en funcionamiento. Durante el funcionamiento el punto de articulación permanece estacionario, en particular para aplicar al objeto de ensayo una carga que puede repetirse de manera uniforme.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En una forma de realización preferida del banco de ensayo de acuerdo con la invención están previstos varios medios de carga que están fijados en puntos de fijación dispuestos distanciados unos de otros de tal manera que la pala de rotor o el segmento de pala de rotor puede solicitarse con la misma o diferente tensión previa. Mediante un gran número de medios de carga pueden fijarse por toda la longitud de la pala de rotor diferentes puntos de introducción para la introducción de fuerza estática. Esto aumenta adicionalmente la proximidad a la realidad del ensayo de palas de rotor. En este caso puede estar previsto que se ejerzan tensiones previas diferentes en medios de carga diferentes sobre la pala de rotor. Por tanto puede imitarse por ejemplo la forma de flexión estática de la pala de rotor que aparece en el funcionamiento real. En conjunto las posibilidades de ajuste del banco de ensayo se mejoran de este modo y aumentan las posibilidades de variación para el ensayo.
El medio de carga puede unirse mediante un medio de tracción flexible, en particular un cable o una cadena y/o mediante un medio de tracción/presión rígido, en particular una barra de acoplamiento, con la pala de rotor o el segmento de pala de rotor. El uso de un medio de tracción flexible tiene la ventaja de que la dirección de fuerza puede variar de manera sencilla y rápida. Por ejemplo el medio de tracción flexible puede conducirse a través de un punto de desviación, siendo variable la posición del punto de desviación. Por tanto sobre la pala de rotor puede también aplicarse también una tensión previa que presenta al menos parcialmente una componente de fuerza horizontal. Por ejemplo el medio de tracción puede conducirse de manera flexible de manera inclinada desde la pala de rotor o el segmento de pala de rotor hacia el punto de fijación. El uso de un medio de tracción/presión rígido posibilita también la introducción directa de cargas de presión en la pala de rotor o el segmento de pala de rotor.
El medio de carga puede estar formado por un motor, en particular un motor accionado eléctricamente. De este modo la tensión previa puede ajustarse de manera sencilla, por ejemplo dependiendo de la pala de rotor o segmento de pala de rotor que va a someterse a ensayo. Además la tensión previa puede variarse con ayuda del motor en el funcionamiento de ensayo, por ejemplo para reproducir diferentes desarrollos de funcionamiento.
El banco de ensayo de acuerdo con la invención presenta un elemento de resorte que está unido con el medio de carga y puede disponerse entre el medio de carga y la pala de rotor o el segmento de pala de rotor, de modo que la pala de rotor o el segmento de pala de rotor puede solicitarse para influir en el comportamiento de vibración mediante el elemento de resorte con una fuerza de resorte. Por tanto la tensión previa estática, que actúa sobre la pala de rotor o el segmento de pala de rotor, puede solaparse con una vibración dinámica de la pala de rotor o segmento de pala de rotor, aumentándose mediante los elementos de resorte adicionalmente la frecuencia de la vibración propia de la pala de rotor o segmento de pala de rotor. Esto acorta el tiempo de ensayo necesario para el ensayo de vibración. Por tanto con el banco de ensayo de acuerdo con la invención el ensayo de vibración de una pala de rotor o segmento de pala de rotor puede realizarse en un periodo de tiempo relativamente corto, considerándose al mismo tiempo las cargas útiles que aparecen en el funcionamiento real.
En el caso de una configuración preferida adicional del banco de ensayo de acuerdo con la invención entre el medio de carga y el segmento de pala de rotor está previsto un brazo saliente que puede unirse directamente con el segmento de pala de rotor y esté unido con el medio de carga de tal manera que el segmento de pala de rotor pueda solicitarse con una tensión previa estática, cuya dirección de fuerza presente al menos una componente, que discurre en paralelo al segmento de pala de rotor. En general el banco de ensayo de acuerdo con la invención es adecuado no solo para el ensayo de palas de rotor completas, sino que posibilita también el ensayo de segmento de palas de rotor, por ejemplo de un segmento de pala de rotor, que esté formado por una parte de una pala de rotor completa incluyendo la raíz de pala de rotor. De este modo la longitud del objeto que va a someterse a ensayo se acorta, por lo cual se aumenta al mismo tiempo la frecuencia de vibración propia. El periodo de tiempo de ensayo necesario se reduce con ello. Al mismo tiempo mediante el brazo saliente unido con el medio de carga se posibilita imitar las fuerzas que actúan en la pala de rotor completa en el segmento de pala de rotor, en particular simular las repercusiones de las cargas útiles que actúan en la punta de pala de rotor mediante un segmento de pala de rotor. Esto garantiza un ensayo próximo a la realidad, a pesar de ello la pala de rotor no se somete en su totalidad, sino únicamente por segmentos a un ensayo. Para ello en concreto está previsto que se aplique una tensión previa estática sobre el segmento de pala de rotor que presenta al menos una componente, que discurre en paralelo al segmento de pala de rotor. De este modo en particular debe imitarse la fuerza centrífuga que actúa en la raíz de pala de rotor.
Según un aspecto equivalente la invención se basa en el pensamiento de indicar una disposición con un banco de ensayo y una pala de rotor o un segmento de pala de rotor anteriormente descritos, en particular para un aerogenerador, estando fijada la pala de rotor o el segmento de pala de rotor en la estructura de soporte y unida con el medio de carga.
Un aspecto equivalente adicional se refiere a un procedimiento para hacer funcionar el banco de ensayo anteriormente descrito o la disposición anteriormente descrita, imitándose la tensión previa del medio de carga de tal manera que se imiten las cargas útiles que actúan en el funcionamiento real sobre la pala de rotor o el segmento de pala de rotor.
La invención se explica con más detalle a continuación mediante ejemplos de realización con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos. En ellos muestran
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
la figura 1 una vista lateral de un banco de ensayo de acuerdo con la invención según un ejemplo de
realización preferido, estando unido el medio de carga a través de un medio de tracción desviado con la pala de rotor; y
la figura 2 una vista lateral de un banco de ensayo de acuerdo con la invención según un ejemplo de
realización preferido adicional, estando unido el medio de carga a través de un medio de tracción y un brazo saliente con un segmento de pala de rotor.
El banco de ensayo de acuerdo con la invención se utiliza en particular para el ensayo de vibración de palas de rotor 10. Particularmente el banco de ensayo es adecuado para el ensayo de palas de rotor 10 de aerogeneradores. En este caso las palas de rotor 10 pueden someterse a ensayo como en conjunto o por segmentos.
El banco de ensayo presenta una estructura de soporte 11 que puede estar configurada como base que sobresale de un fondo 15 o fijada en un fondo 15. La estructura de soporte estable 11 presenta un dispositivo de sujeción no representado para la pala de rotor 10. La pala de rotor 10 se une con la base 11 de tal manera que la pala de rotor 10 se extiende esencialmente en horizontal. Esto no excluye que la pala de rotor 10 se eleve al menos parcialmente de la horizontal, por ejemplo debido a la forma geométrica de la pala de rotor 10. El dato según el cual la estructura de soporte 11 es adecuada para la fijación esencialmente horizontal de la pala de rotor 10 debe aclarar únicamente que la pala de rotor 10 durante el proceso de ensayo está dispuesta longitudinalmente de manera libre por encima del fondo 15. La pala de rotor 10 está fijada como una viga en voladizo a una superficie lateral de la estructura de soporte 11.
Durante el proceso de ensayo la pala de rotor 10 es excitada para vibrar con el fin de simular las cargas cíclicas que aparecen en el funcionamiento real. La excitación de las vibraciones se realiza preferiblemente a través de una unidad de excitación, que en el ejemplo de realización según la figura 1 está configurada como torno de cable 22. Como alternativa puede estar prevista que la unidad de excitación está fijada como excitador de desequilibrio 12 sobre la pala de rotor 10.
El torno de cable 22 forma en general un medio de carga 31 para aplicar una tensión previa estática sobre la pala de rotor 10. El torno de cable 22 que puede presentar un accionamiento eléctrico, puede aplicar una tensión previa sobre un medio de tracción flexible 17 que está unido con la pala de rotor 10. El medio de tracción flexible 17 o cable, en particular cable metálico, transmite la tensión previa aplicada por el torno de cable 22 sobre la pala de rotor 10, de modo que esta se carga estáticamente en perpendicular a su eje longitudinal. En lugar de un medio de tracción flexible 17 puede emplearse también un medio de tracción/presión rígido, por ejemplo una barra de acoplamiento. De este modo también pueden transmitirse cargas de presión sobre la pala de rotor 10.
En general con el torno de cable 22 utilizado como medio de carga 31 se consigue que toda la pala de rotor 10 durante el proceso de ensayo pueda someterse a una carga estática, pudiendo simularse mediante diferentes tensiones previas en diferentes elementos de sujeción 16 por ejemplo la fuerza ascensional que aparece en funcionamiento o en general las cargas útiles estáticas. Esto mejora una simulación próxima a la realidad o ensayo en el que se solapan las cargas estáticas y cíclicas.
En el banco de ensayo según la figura 1 el medio de tracción 17 o cable está desviado en una polea de inversión 19 y se conduce en horizontal hacia el torno de cable 22, de modo que el banco de ensayo presenta un modo de construcción compacto. Con motivo de una visión general está representado solo un único medio de tracción 17. Realmente pueden estar dispuestos varios medios de tracción 17 de este tipo así como medios de carga 31 a lo largo de la pala de rotor 10.
Entre la pala de rotor 10 y el torno de cable 22, en particular entre la polea de inversión 19 y el torno de cable 22 está dispuesto un elemento de resorte 13. El elemento de resorte 13 comprende un cilindro 24 en el que se conduce un émbolo 23. Un resorte de compresión 13a se extiende entre el émbolo 23 y un fondo de cilindro 24a. El émbolo 23 presenta un vástago de émbolo 23a que está acoplado con el medio de tracción 17 o cable. El cable discurre a través de la polea de cable 22 que está unida fijamente con el fondo 15. La unión fija entre la polea de cable 22 y el fondo 15 forma un punto de articulación 14 del medio de tracción 17.
El cilindro 24 está acoplado igualmente con un cable 17que se conduce a través de una polea de inversión 19 hacia un elemento de sujeción 16. El elemento de sujeción 16 puede unirse con una pala de rotor 10 o está unido durante el proceso de ensayo con la pala de rotor 10. El elemento de resorte 13 o el grupo de resortes que comprende el resorte de compresión 13a, el cilindro 24 y el émbolo 23, está dispuesto esencialmente horizontal entre la polea de cable 22 y la polea de inversión 19. De este modo se consigue que la estructura de soporte 11 pueda presentar una altura relativamente escasa sin perjudicar el trayecto de elevación de resorte del elemento de resorte 13.
En el ejemplo de realización según la figura 1 el elemento de resorte 13 está acoplado con un elemento de sujeción 16 individual. Como alternativa puede estar previsto que en cada caso estén unidos dos o varios, en particular 3 o 4, elementos de sujeción 16 a través de un aparato elevador de carga 18 con un elemento de resorte 13 individual. Esto está indicado en la figura 1 en la zona de la punta de la pala 10b de la pala de rotor 10.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Para reducir la demanda de tiempo para un proceso de ensayo está previsto acoplar la pala de rotor 10 a través de al menos un elemento de resorte 13 con el fondo 15. Por ello se aumenta la rigidez de modo que sube la frecuencia propia. Por tanto pueden efectuarse un número predefinido de vibraciones en un periodo de tiempo de prueba relativamente más corto. La intercalación del elemento de resortes 13 entre la pala de rotor 10 y el fondo 15 puede realizarse de manera diferente.
Con el banco de ensayo propuesto pueden ajustarse de manera sencilla varios parámetros de simulación diferentes. De este modo es por ejemplo posible desplazar mediante un ajuste de la tensión previa, es decir mediante un aumento de la tensión de cable desplazar la posición central de las posibles líneas elásticas. En otras palabras puede a través de un desplazamiento de las plantas o puntos de articulación puede modificarse la posición central de las líneas elásticas. Además el banco de ensayo propuesto hace posible el ajuste de líneas elásticas deseadas, individuales, en particular predeterminadas. La forma de las líneas elásticas se determina mediante las constantes elásticas de los elementos de resorte 13. Las constantes elásticas de los elementos de resorte individuales 13 pueden ajustarse de manera diferente. En particular las constantes elásticas de elementos de resorte 13 pueden ajustarse de manera diferente que actúan en puntos en la pala de rotor 10 que están dispuestos de manera adyacente a lo largo de la envergadura de la pala de rotor 10. Mediante la adaptación encauzada de constantes elásticas pueden ajustarse diferentes recorridos de líneas elásticas individuales y utilizarse para el funcionamiento de ensayo. Cuando como elemento de resorte 13 se utiliza un cilindro hidroneumático también es concebible regular las constantes elásticas durante el funcionamiento de ensayo, de modo que la línea elástica puede corregirse o reajustarse. De este modo pueden compensarse las variaciones de los parámetros de sistema en el transcurso del proceso de ensayo.
En general el ajuste de una línea elástica predeterminada puede hacerse posible mediante un banco de ensayo para una pala de rotor 10 o un segmento de pala de rotor 20, en particular una pala de rotor 10 o un segmento de pala de rotor 20 para un aerogenerador, con una estructura de soporte 15 y al menos una unidad de excitación, pudiendo fijarse en la estructura de soporte 15 un extremo axial de la pala de rotor 10 o del segmento de pala de rotor 20 y la unidad de excitación puede conectarse para la excitación de una vibración de la pala de rotor 10 o del segmento de pala de rotor 20 con la pala de rotor 10 o el segmento de pala de rotor 20, estando previstos elementos de resorte 13 en la dirección longitudinal de la pala de rotor 10 o del segmento de pala de rotor 20 distanciados los unos de los otros, que están dispuestos en cada caso entre un punto de articulación 14 estacionario y la pala de rotor 10 o el segmento de pala de rotor 20 y presentando diferentes constantes elásticas de tal manera que puede ajustarse una línea elástica deseada predeterminada.
Una reducción del tiempo de ensayo puede alcanzarse adicionalmente al emplearse en lugar de toda una pala de rotor 10 un segmento de pala de rotor 20, es decir una pala de rotor 10 acortada en la punta del ala 10b, para el ensayo. Un segmento de pala de rotor 20 de este tipo se denomina también cabo del ala 20a. Debido a la longitud más pequeña con respecto a toda la pala de rotor 10 del segmento de pala de rotor 20 se aumenta la frecuencia propia y por consiguiente la velocidad de ensayo. Las fuerzas que actúan en el ensayo de una pala de rotor completa 10 sobre la punta del ala 10b pueden imitarse mediante medidas constructivas del banco de ensayo.
La figura 2 muestra una variante de este tipo del banco de ensayo en la que en lugar de una pala de rotor completa 10 está fijado un segmento de pala de rotor 20 en la estructura de soporte 11. El segmento de pala de rotor 20 comprende una parte del ala de la pala de rotor así como la raíz de pala de rotor 10a. A través de elementos de sujeción 16 el segmento de pala de rotor 20 está acoplado con aparatos elevadores de carga 18. Entre los aparatos elevadores de carga 18 y en cada caso un punto de articulación 14 en el fondo 15 está dispuesto en cada caso un elemento de resorte 13.
En el cabo del ala 20a del segmento de pala de rotor 20 está fijado un brazo saliente 21. El brazo saliente 21 se extiende esencialmente en perpendicular al segmento de pala de rotor 20 y está unido con un medio de tracción 17 flexible, en particular un cable. La unión entre el brazo saliente 21 y el medio de tracción 17 o cable se realiza indirectamente a través de un elemento de resorte 13. El cable actúa con un ángulo en el brazo saliente 21. De este modo a través del medio de tracción flexible 17 se aplica no solo una componente de fuerza perpendicular, sino también horizontal sobre el segmento de pala de rotor 20. La carga que actúa sobre el segmento de pala de rotor 20, que existiría si estuviera presente toda la pala de rotor 10 por lo tanto puede imitarse.
La excitación de la vibración en el ejemplo de realización según la figura 2 se realiza mediante un excitador de desequilibrio 12 que está montado a la altura del brazo saliente 21 sobre el segmento de pala de rotor 20. Es posible otra disposición del excitador de desequilibrio 12. Además en lugar de un excitador de desequilibrio 12 puede utilizarse otra unidad de excitación. El experto en la materia conoce unidades de excitación o actuadores correspondientes.
Debido a la corta longitud y a la masa correspondientemente escasa del segmento de pala de rotor 20 en comparación con una pala de rotor 10 completa se aumenta al mismo tiempo la frecuencia propia. De este modo en el segmento de pala de rotor 20 puede simularse el ensayo de toda una pala de rotor 10 y concretamente en un periodo de tiempo de ensayo más corto de lo que es posible con métodos convencionales.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Fundamentalmente a lo largo de la pala de rotor 10 pueden estar dispuestos varios elementos de sujeción 16. Entre la raíz de pala de rotor 10a y la punta de pala de rotor 10b están dispuestos elementos de sujeción 16 preferiblemente en distancias regulares. Los elementos de sujeción 16 están unidos con los elementos de resorte 13, pudiendo estar acoplados en cada caso un elemento de sujeción 16 individual con un elemento de resorte 13 individual. Como alternativa pueden estar acoplados dos elementos de sujeción 16 con un elemento de resorte 13 individual, por ejemplo a través de un aparato elevador de carga 20. Además puede estar previsto que un elemento de sujeción individual esté unido con un elemento de resorte 13 individual, estando unidas varias combinaciones de elemento de sujeción 16 y elemento de resorte 13 con un único punto de articulación 14. En este caso las combinaciones individuales de elemento de sujeción 16 y elemento de resorte 13 están reunidas con un aparato elevador de carga 18 y por ejemplo están unidas a través de un medio de tracción/presión rígido 18 o una barra de acoplamiento o un medio de tracción flexible 17 o un cable con el punto de articulación 14.
Para imitar la línea elástica de la pala de rotor 10 que aparece en el funcionamiento real se ha acreditado además como ventajoso cuando los elementos de resorte 13 que están dispuestos a lo largo de la pala de rotor 10, presentan con distancia creciente respecto a la base 11 en cada caso constantes elásticas más bajas. En conjunto los elementos de resorte 13 pueden comprender por lo tanto constantes elásticas diferentes. El elemento de resorte 13, que es más próximo a la punta de pala de rotor 10b, presenta preferiblemente la constante elástica más baja. En cambio el elemento de resorte que está dispuesto más próximo a la raíz de rotor 10a, presenta preferiblemente la constante elástica más alta.
De manera correspondiente la tensión previa estática puede variarse a lo largo de la pala de rotor o del segmento de pala de rotor. Por ejemplo pueden estar dispuestos a lo largo de la pala de rotor varios medios de carga 31, en particular tornos de cable 22, que apliquen tensiones previas diferentes sobre la pala de rotor 10 o el segmento de pala de rotor 20. La cantidad de las tensiones previas puede subir por ejemplo hacia la punta de pala de rotor 10b o hacia el cabo del ala 20a. Esto reproduce adecuadamente las cargas estáticas que aparecen realmente mediante fuerzas ascensionales que actúan mediante el flujo incidente de la pala de rotor 10 durante el funcionamiento.
El banco de ensayo es adecuado fundamentalmente para el ensayo de todo tipo de palas de rotor 10 o elementos a modo de ala similares o en general elementos constructivos longitudinales, flexibles. Por ejemplo con el banco de ensayo de acuerdo con la invención podrían someterse a un ensayo de vibración también alas de avión o superficies de soporte. Especialmente preferible es la utilización del banco de ensayo para el ensayo de palas de rotor 10 para aerogeneradores, en particular palas de rotor 10 de diferente longitud y modo constructivo. El banco de ensayo puede utilizase en conjunto de manera flexible y comprende también diferentes aparatos elevadores de carga 18 o elementos de sujeción 16 que están adaptados para diferentes secciones transversales de pala de rotor.
Lista de números de referencia
10 pala de rotor
10a raíz de pala de rotor
10b punta de pala de rotor
11 estructura de soporte
12 excitador de desequilibrio
13a resorte de compresión
13 elemento de resorte
14 punto de articulación
15 fondo
16 elemento de sujeción
17 medio de tracción flexible
18 aparato elevador de carga
19 polea de inversión
20 segmento de pala de rotor
20a cabo del ala
21 brazo saliente
22 torno de cable
23 émbolo
23a vástago de émbolo
24 cilindro
24a fondo de cilindro
31 medio de carga

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Banco de ensayo para una pala de rotor (10) o un segmento de pala de rotor (20) para un aerogenerador,
    - con una estructura de soporte (15), en la que puede fijarse un extremo axial de la pala de rotor (10) o del segmento de pala de rotor (20), y
    - al menos una unidad de excitación (12, 21), que puede conectarse para la excitación de una vibración de la pala de rotor (10) o del segmento de pala de rotor (20) con la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20),
    estando fijado un medio de carga (21, 31) en un punto de articulación (14) y pudiendo unirse con la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) para el funcionamiento de ensayo, de tal manera que la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse con una tensión previa estática, cuya dirección de fuerza presenta al menos una componente, que discurre perpendicular a la pala de rotor (10) o segmento de pala de rotor (20), caracterizado por que el banco de ensayo presenta un elemento de resorte (13), que está unido con el medio de carga (31) y puede disponerse entre el medio de carga (31) y la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) de tal manera que la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse para influir en el comportamiento de vibración mediante el elemento de resorte (13) con una fuerza de resorte.
  2. 2. Banco de ensayo según la reivindicación 1, caracterizado por que están previstos varios medios de carga (31), que están fijados en puntos de articulación (14) dispuestos distanciados los unos de los otros de tal manera que la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse con la misma o diferente tensión previa.
  3. 3. Banco de ensayo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el medio de carga (31) puede unirse mediante un medio de tracción flexible o un medio de tracción/presión rígido con la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20).
  4. 4. Banco de ensayo según la reivindicación 3, caracterizado por que el medio de tracción flexible es un cable o una cadena y/o el medio de tracción/presión rígido es una barra de acoplamiento.
  5. 5. Banco de ensayo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el medio de carga (31) está formado por un motor.
  6. 6. Banco de ensayo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que entre el medio de carga (31) y el segmento de pala de rotor (20) está previsto un brazo saliente (21), que puede unirse directamente con el segmento de pala de rotor (20) y está unido con el medio de carga (31) de tal manera que el segmento de pala de rotor (20) puede solicitarse con una tensión previa estática, cuya dirección de fuerza presenta al menos una componente, que discurre en paralelo al segmento de pala de rotor (20).
  7. 7. Disposición con un banco de ensayo según una de las reivindicaciones anteriores y una pala de rotor (10) o un segmento de pala de rotor (20) para un aerogenerador, estando fijada la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20) en la estructura de soporte (11) y estando unida con el medio de carga (31).
  8. 8. Procedimiento para hacer funcionar un banco de ensayo según una de las reivindicaciones 1 a 6 o una disposición según la reivindicación 7, ajustándose la tensión previa del medio de carga de tal manera que se imitan las cargas útiles que actúan en el funcionamiento real sobre la pala de rotor (10) o el segmento de pala de rotor (20).
ES13195118.8T 2012-12-05 2013-11-29 Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo Active ES2668276T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012111844 2012-12-05
DE102012111844.2A DE102012111844B4 (de) 2012-12-05 2012-12-05 Prüfstand für ein Rotorblatt oder ein Rotorblattsegment und Anordnung mit einem derartigen Prüfstand

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2668276T3 true ES2668276T3 (es) 2018-05-17

Family

ID=49724483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13195118.8T Active ES2668276T3 (es) 2012-12-05 2013-11-29 Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2741069B1 (es)
CN (1) CN203824721U (es)
DE (1) DE102012111844B4 (es)
DK (1) DK2741069T3 (es)
ES (1) ES2668276T3 (es)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105466672A (zh) * 2014-09-12 2016-04-06 中航惠腾风电设备股份有限公司 风轮叶片疲劳试验方法及其在全尺寸疲劳试验中的应用
US10209160B2 (en) * 2014-09-26 2019-02-19 Vestas Wind Systems A/S Fatigue testing of a wind turbine blade
CN106018064A (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 江西昌河航空工业有限公司 一种离心力补给的施力装置
DE102016118010A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Schwingungserreger zur Belastungsprüfung eines Rotorblatts, System, Prüfstand und Anordnung mit einem solchen Schwingungserreger sowie Betriebsverfahren
CN110177938B (zh) * 2016-11-30 2021-02-26 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机叶片的扭转测试
CN108798995B (zh) * 2017-05-05 2021-01-15 北京航天斯达科技有限公司 一种风电叶片静力控制方法、单元和系统
CN107290125A (zh) * 2017-07-07 2017-10-24 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼风洞试验加载装置
CN107449574A (zh) * 2017-07-07 2017-12-08 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种机翼地面共振试验加载装置
CN109578223A (zh) * 2019-01-16 2019-04-05 远景能源（江苏）有限公司 一种用于测试叶片的刚度的装置以及相应测试方法
EP3722772A1 (de) 2019-04-10 2020-10-14 Nordex Energy GmbH Prüfstand und prüfverfahren für ein windenergieanlagenrotorblatt
PT3730916T (pt) * 2019-04-23 2021-10-27 Siemens Gamesa Renewable Energy As Dispositivo excitador e método para testar a fadiga de uma lâmina de uma turbina eólica
EP3805724B1 (en) 2019-10-09 2023-01-18 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Rotor blade fatigue testing
CN111473933B (zh) * 2020-04-27 2021-11-02 上海海事大学 多功能叶片与转子试验台
CN112504589B (zh) * 2020-10-30 2023-08-04 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种直升机复合材料主桨叶翼型段静强度试验系统及方法
EP4092399A1 (en) * 2021-05-19 2022-11-23 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Test arrangement and method for fatigue testing a wind turbine blade
CN113504039A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 零重力南京飞机工业有限公司 旋翼结构静强度试验方法
CN114112721A (zh) * 2021-10-28 2022-03-01 株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司 一种力学性能试验装置及其对复合材料弹翼的应用方法
CN116659788B (zh) * 2023-07-27 2023-10-13 沂源县华阳能源设备有限公司 一种汽轮机叶轮振动性能测试装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004005879A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-15 Midwest Research Institute Resonance test system
US8091694B2 (en) * 2003-09-05 2012-01-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Actuator arrangement for active vibration isolation comprising an inertial reference mass
CN101688824A (zh) 2007-05-30 2010-03-31 维斯塔斯风力系统集团公司 用于风轮机叶片测试的疲劳测试装置、测试风轮机叶片的方法以及用于叶片测试致动器的控制系统
GB0804488D0 (en) * 2008-03-12 2008-04-16 Rolls Royce Plc A vibration test arrangement
GB0804484D0 (en) * 2008-03-12 2008-04-16 Rolls Royce Plc A vibration test arrangement
US8650970B2 (en) * 2008-06-30 2014-02-18 Vestas Wind Systems A/S Test rig for testing blades for a wind turbine
US8578753B2 (en) * 2009-12-17 2013-11-12 Sikorsky Aircraft Corporation Impact test fixture with simulated centrifugal force
AU2011207156A1 (en) * 2010-01-19 2012-08-09 Vestas Wind Systems A/S Systems and methods for performing structural tests on wind turbine blades
EP2665926A1 (en) * 2011-01-21 2013-11-27 General Electric Company System and method for performing an internal inspection on a wind turbine rotor blade

Also Published As

Publication number Publication date
EP2741069A1 (de) 2014-06-11
DK2741069T3 (da) 2018-07-16
CN203824721U (zh) 2014-09-10
DE102012111844B4 (de) 2015-07-23
DE102012111844A1 (de) 2014-06-05
EP2741069B1 (de) 2018-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2668276T3 (es) Banco de ensayo para una pala de rotor o un segmento de pala de rotor, disposición con un banco de ensayo de este tipo y procedimiento de ensayo
ES2690651T3 (es) Aparato y método de carga de muestra
ES2607754T3 (es) Banco de ensayo para una pala de rotor, disposición con un banco de ensayo y procedimiento para operar un banco de ensayo de este tipo
US7953561B2 (en) Resonance test system
CN107110736A (zh) 风轮机叶片的疲劳试验
KR101048618B1 (ko) 헬리콥터 로터 블레이드 피로시험장치
US7353715B2 (en) System, apparatus and method for testing under applied and reduced loads
CN104634946B (zh) 边坡模型加载试验装置
CN104727354B (zh) 模拟循环载荷下板锚极限动承载力的测试系统
US9557255B2 (en) Tension member fatigue tester using transverse resonance
ES2945577T3 (es) Procedimiento y dispositivo de ensayo para someter a ensayo palas de rotor
ES2705150T3 (es) Banco de pruebas
ES2898829T3 (es) Excitador de vibraciones para ensayos de carga de una pala de rotor, sistema, banco de ensayos y disposición con un excitador de vibraciones de este tipo, así como procedimiento operativo
CN104359671B (zh) 用于输电线路中球头挂环弯曲振动疲劳特性的测试装置
BR0302404A (pt) Sistema de suporte para teste de vibração no solo de uma estrutura flexìvel de grande porte, método para realização de testes estruturais de uma estrutura flexìvel utilizando um sistema de suporte macio e sistema de suporte para teste de vibração no solo de uma aeronave possuindo uma pluralidade de equipamentos de pouso
ES2416139B1 (es) Método de ensayo para palas de aerogeneradores
WO2017140918A1 (es) Banco de ensayos y método de uso
KR20130140577A (ko) 나셀 테스트 장치
RU2402470C2 (ru) Система имитации невесомости многозвенных механизмов
CN111473932A (zh) 地震与车辆荷载耦合的桥梁支座减震试验模型
CN107966266B (zh) 一种强迫动导数天平动态校正器
CN104764579A (zh) 多分裂覆冰导线三自由度舞动风洞试验装置
WO2013182729A2 (es) Dispositivo y método de ensayo para la caracterización de materiales ante fenómenos de fisuración
CN204649379U (zh) 多分裂覆冰导线三自由度舞动风洞试验装置
KR20130141881A (ko) 차량의 샤시모듈 테스트 장치