JP6885168B2 - blade - Google Patents
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Description
本開示は、リーディングエッジおよびトレーリングエッジを有するブレードに関する。 The present disclosure relates to blades having a leading edge and a trailing edge.
近年、海洋における海水の運動エネルギーによって発電する海洋発電の研究が進められている。海洋発電には、潮の満ち引きを利用する潮流発電の他に、海流を利用する海流発電がある。海流発電では、定常的な海流を利用することで、昼夜や季節を問わず、長期的かつ安定的な発電を実現する可能性がある。 In recent years, research on ocean power generation, which uses the kinetic energy of seawater in the ocean to generate electricity, has been underway. Marine power generation includes ocean current power generation that uses ocean currents, in addition to tidal current power generation that uses the ebb and flow of the tide. In ocean current power generation, there is a possibility of realizing long-term and stable power generation regardless of day and night or season by using a steady ocean current.
例えば、特許文献1には、回転型の翼が記載されている。翼本体には、コードライン方向の幅が最大となる幅広部が形成される。翼本体のリーディングエッジは、先端部(回転中心の反対側の端部)から幅広部まで樹脂層(もしくは複合材料層)で覆われている。 For example, Patent Document 1 describes a rotary blade. A wide portion having a maximum width in the cord line direction is formed on the wing body. The leading edge of the wing body is covered with a resin layer (or composite material layer) from the tip portion (the end opposite to the center of rotation) to the wide portion.
翼本体は、2つの分割体を接合して形成される場合がある。翼本体に荷重が作用すると、接合部に応力が作用するため、接合部の強度を向上する技術の開発が希求される。 The wing body may be formed by joining two divided bodies. When a load acts on the blade body, stress acts on the joint, so the development of a technique for improving the strength of the joint is desired.
本開示は、このような課題に鑑み、翼本体の接合の強度を向上することができるブレードを提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present disclosure aims to provide a blade capable of improving the joint strength of the blade body.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るブレードは、第1本体部材および第2本体部材が接合部で接合された翼本体と、翼本体の基端側と接続された接続部材と、接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、翼本体のリーディングエッジ側の接合部を覆う第1補強部材と、接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、翼本体のトレーリングエッジ側の接合部を覆う第2補強部材と、を備え、第1補強部材と第2補強部材とは、翼本体の周方向に離隔して配置され、第1補強部材は、第2補強部材よりも翼本体の先端側まで延在する。 In order to solve the above problems, the blade according to one aspect of the present disclosure includes a wing body in which the first main body member and the second main body member are joined at a joint, and a connecting member connected to the base end side of the wing body. And the first reinforcing member that extends from the position that faces the connecting member in the radial direction and covers the joint on the leading edge side of the wing body, and extends from the position that faces the connecting member in the radial direction. A second reinforcing member that covers the joint portion on the trailing edge side of the wing body is provided , and the first reinforcing member and the second reinforcing member are arranged apart from each other in the circumferential direction of the wing body, and the first reinforcing member is provided. Extends to the tip end side of the wing body from the second reinforcing member .
翼本体のリーディングエッジは、ピークを備え、第1補強部材は、ピークを越えて延伸してもよい。 Leading edge of the blade main body is provided with a peak, the first reinforcing member may be stretched beyond the peak.
接合部は、第1補強部材より翼本体の先端側に延在してもよい。 The joint portion may extend from the first reinforcing member to the tip end side of the blade body.
リーディングエッジ側の接合部の広さは、第1補強部材に覆われた位置において最小となってもよい。 The width of the joint on the leading edge side may be minimized at the position covered by the first reinforcing member.
接合部は、第2補強部材より翼本体の先端側に延在してもよい。 The joint portion may extend from the second reinforcing member to the tip end side of the blade body.
トレーリングエッジ側の接合部の広さは、第2補強部材より翼本体の先端側に延在する位置において最大となってもよい。 The width of the joint portion on the trailing edge side may be maximized at a position extending from the second reinforcing member to the tip end side of the blade body.
翼本体は、繊維強化複合材料が積層されたものであり、接合部は、翼本体の内面側から外面側に向かい積層された断面同士が接合されていてもよい。 The wing body is made by laminating fiber-reinforced composite materials, and the joint portion may be joined to each other by laminating cross sections from the inner surface side to the outer surface side of the wing body.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る他のブレードは、第1本体部材および第2本体部材が接合部で接合された翼本体と、翼本体のリーディングエッジおよびトレーリングエッジの双方に形成されたピークと、翼本体のリーディングエッジのピークよりも、翼本体の先端側から基端側まで、翼本体のリーディングエッジ側の接合部の外側を覆う第1補強部材と、翼本体のトレーリングエッジのピークよりも、翼本体の先端側から基端側まで、翼本体のトレーリングエッジ側の接合部の外側を覆う第2補強部材と、を備え、第1補強部材と第2補強部材とは、翼本体の周方向に離隔して配置され、第1補強部材は、第2補強部材よりも翼本体の先端側まで延在する。 In order to solve the above problems, other blades according to one aspect of the present disclosure include a wing body in which a first main body member and a second main body member are joined at a joint, and a leading edge and a trailing edge of the wing body. a peak formed in the twin who, than the peak of the leading edge of the blade main body, from the tip side of the blade body to the base end side, a first reinforcing member covering the outside of the junction of the leading edge side of the blade body, wings A second reinforcing member that covers the outside of the joint on the trailing edge side of the wing body from the tip end side to the base end side of the wing body from the peak of the trailing edge of the main body is provided , and the first reinforcing member and the first reinforcing member are provided. The two reinforcing members are arranged apart from each other in the circumferential direction of the blade body, and the first reinforcing member extends beyond the second reinforcing member to the tip end side of the blade body .
本開示によれば、翼本体の接合の強度を向上することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the joint strength of the blade body.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 The embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and the present disclosure is not limited unless otherwise specified. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. In addition, elements not directly related to the present disclosure are not shown.
図1は、本開示の一実施形態である海流発電装置1の斜視図である。図1に示すように、本実施形態の海流発電装置1は、一対のポッド2を備える。一対のポッド2は、連結ビーム3によって連結されている。ポッド2それぞれの内部には、発電機4が配されている。発電機4は、ポッド2それぞれの先端側に設けられたタービン5に連結される。タービン5は、ロータ6と、複数(例えば、2つ)のブレード10を有する。ロータ6は、ポッド2に対し、回転自在に軸支される。ブレード10は、ロータ6の外周面から径方向外側に突出する。
FIG. 1 is a perspective view of an ocean current power generation device 1 according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the ocean current power generation device 1 of the present embodiment includes a pair of
なお、発電機4は、連結ビーム3に配されてもよい。この場合、発電機4は、例えば、油圧回路を介してタービン5から回転動力を受ける。油圧回路を介する場合、発電機4は、2つのタービン5に対して1つのみ設けられてもよい。
The generator 4 may be arranged on the connected beam 3. In this case, the generator 4 receives rotational power from the
ここでは図示を省略するが、海流発電装置1は、例えば、海中に設置され、海底に設置されたシンカーやアンカーに取り付けられた係留索が連結される。タービン5が海流によって回転することで、発電機4が発電する。
Although not shown here, the ocean current power generation device 1 is connected to, for example, a mooring line installed in the sea and attached to a sinker or an anchor installed on the seabed. The generator 4 generates electricity when the
図2(a)は、ブレード10をロータ6の回転軸方向、つまり、ブレード10を挟んで発電機4と反対側から見た場合の正面図である。図2(b)は、ブレード10の上面図である。図2(c)は、ブレード10の側面図である。図2(a)に示すように、ブレード10には、リーディングエッジLE(前縁)およびトレーリングエッジTEが形成される。リーディングエッジLEは、ブレード10のうち、ブレード10をロータ6の回転軸方向から見たとき(つまり、ブレード10を挟んで発電機4と反対側からロータ6の回転軸方向に垂直な平面に投影したとき)の、ブレード10の回転方向の前方側の縁である。トレーリングエッジTEは、ブレード10をロータ6の回転軸方向から見たときのブレード10の回転方向の後方側の縁である。
FIG. 2A is a front view of the
図2(a)〜図2(c)に示すように、ブレード10は、例えば、FRP(Fiber-Reinforced Plastics)製の翼本体11を備える。翼本体11は、ロータ6側に位置する基端側(図2(a)、図2(b)中、右側)から先端12側(図2(a)、図2(b)中、左側、ロータ6から離隔する側)に、トレーリングエッジTEとリーディングエッジLEとの距離(コード長)よりも長く延在している。すなわち、翼本体11は、基端から先端12に向かう方向が長手方向、トレーリングエッジTEからリーディングエッジLEに向かう方向が短手方向となっている。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
また、翼本体11は、トレーリングエッジTEとリーディングエッジLEとの間に翼面11aを有する。翼面11aは、図2(b)に示すように、翼本体11に2面形成され、それぞれ、大凡扁平形状となっている。
Further, the
翼本体11には、リーディングエッジLEとトレーリングエッジTEとを結ぶコードラインの延在方向(図2(a)中、上下方向、以下、コードライン方向と称す)の幅が最大となる幅広部13が形成される。幅広部13は、翼本体11の基端側に形成されている。すなわち、幅広部13は、翼本体11のうち、先端12より基端に近い。幅広部13は、リーディングエッジLE側よりもトレーリングエッジTE側に膨らんだ形状となっている。翼本体11のうち、コードライン方向の幅は、基端から幅広部13に向かって徐々に拡大し、幅広部13から先端12に向かって徐々に縮小する。すなわち、翼本体11は、基端から幅広部13に向かって、後述する中心軸Oに垂直な断面における断面積が大きくなる。翼本体11は、幅広部13から先端12に向かって、後述する中心軸Oに垂直な断面における断面積が小さくなる。
The
ブレード10のうち、リーディングエッジLE側には、第1補強部材30(補強部材)が設けられる。第1補強部材30は、例えば、FRP製である。第1補強部材30は、翼本体11のうち、図2(a)中、上側の端部(縁)に沿って延在する。第1補強部材30は、翼本体11のうち、リーディングエッジLE側の端部を覆う。ブレード10のうち、トレーリングエッジTE側には、第2補強部材32(補強部材)が設けられる。第2補強部材32は、例えば、FRP製である。第2補強部材32は、翼本体11のうち、図2(a)中、下側の端部(縁)に沿って延在する。第2補強部材32は、翼本体11のうち、トレーリングエッジTE側の端部を覆う。
A first reinforcing member 30 (reinforcing member) is provided on the leading edge LE side of the
第1補強部材30および第2補強部材32は、翼本体11のうち、幅広部13よりも先端12側に、先端12より手前側まで延在する。第1補強部材30は、第2補強部材32よりも先端12側まで延在する。幅広部13のうち、第1補強部材30および第2補強部材32で覆われた部位に、ブレード10が最大翼幅となる位置がある。
The first reinforcing
翼本体11のうち、基端側の基部14には、接続部材40が設けられる。接続部材40は、例えば、金属製である。接続部材40は、円筒形状の本体41を有する。本体41には、図2(c)に示すように、挿通孔41aが形成されている。挿通孔41aには、翼本体11の基部14が挿通される。すなわち、本体41のうち、挿通孔41aが形成される外壁部42は、基部14の少なくとも一部を覆う。第1補強部材30および第2補強部材32は、基部14とともに挿通孔41aに挿通されている。すなわち、第1補強部材30、第2補強部材32は、翼本体11の基端側に、接続部材40に径方向に対向する位置まで延在する。第1補強部材30および第2補強部材32は、翼本体11と接続部材40に挟持される。翼本体11は、第1補強部材30および第2補強部材32に挟持される。
A connecting
図3(a)は、ブレード10の斜視図である。図3(b)は、ブレード10の分解斜視図である。図3(b)に示すように、翼本体11は、第1本体部材15および第2本体部材16を含んで構成される。第1本体部材15は、コードライン方向に直交する直交方向(以下、単に直交方向という)の一方向側(図3(a)、図3(b)中、矢印aで示す)に位置する。第2本体部材16は、直交方向の他方向側(図3(a)、図3(b)中、矢印bで示す)に位置する。すなわち、翼本体11には割断線があり、第1本体部材15および第2本体部材16は、割断線を重ね合わせて接合され、翼本体11を成している。あるいは、翼本体11の断面のうち、扁平な方向に2つの分割点があり、当該分割点により第1本体部材15および第2本体部材16が分離されているともいえる。
FIG. 3A is a perspective view of the
第1本体部材15は、基端15aにおけるコードライン方向の中心部15bが第2本体部材16から離隔する方向に窪んでいる。第1本体部材15のうち、第2本体部材16との対向面15c(接合部)は、中心部15bを除いて、第1本体部材15の周縁に形成される。第1本体部材15のうち、対向面15cの内側(コードライン方向の中心側)は、第2本体部材16から離隔する方向に窪んでいる。第2本体部材16は、対向面15cを挟んで、第1本体部材15と大凡面対称な形状となっている。
The first
第1本体部材15の対向面15cと第2本体部材16の対向面16c(接合部)は、互いに接合される接合部となっている。翼本体11は、第1本体部材15と第2本体部材16が接合されて形成される。第1補強部材30、第2補強部材32は、対向面15c、16cの一部を、翼本体11の外側から覆う。リーディングエッジLEおよびトレーリングエッジTEの一部は、第1補強部材30、第2補強部材32によって形成される。すなわち、リーディングエッジLEおよびトレーリングエッジTEには、翼本体11から第1補強部材30、第2補強部材32に接続する接続部がある。
The facing
本実施形態においては、後述する中心軸Oと接合部とが、同一平面内に含まれている。すなわち、翼本体11は、後述する中心軸Oを含む断面において、リーディングエッジLE側の基端からトレーリングエッジTE側の基端まで延在する断面を備える。当該断面において、中心軸Oにより分割されるリーディングエッジLE側の接合部と、トレーリングエッジTE側の接合部は、それぞれ、後述する中心軸Oからの径方向の離間が最大となるリーディングエッジLE側の第1のピークP1(ピーク、図2(a)参照)と、トレーリングエッジTE側の第2のピークP2(ピーク、図2(a)参照)とを備える。本実施形態において、幅広部13の中心軸Oに対する軸方向位置は、第1のピークP1と第2のピークP2の間に位置する。
In the present embodiment, the central axis O and the joint portion, which will be described later, are included in the same plane. That is, the
なお、本実施形態においては、後述する中心軸Oと接合部とが、同一平面内に含まれているが、これに限られない。例えば、接合部が中心軸Oを含む断面内に収まらない場合(接合部が中心軸Oを含む断面を通過して延伸する場合)であっても、中心軸O周りの径方向の離間が最大となるリーディングエッジLE側の第1のピークP1と、トレーリングエッジTE側の第2のピークP2を備える。 In this embodiment, the central axis O and the joint portion, which will be described later, are included in the same plane, but the present invention is not limited to this. For example, even if the joint does not fit within the cross section including the central axis O (when the joint extends through the cross section including the central axis O), the radial separation around the central axis O is maximum. It is provided with a first peak P1 on the leading edge LE side and a second peak P2 on the trailing edge TE side.
本実施形態において、第1補強部材30は、第1のピークP1を含み、第1のピークP1から接合部の延伸方向の両側に延在して、接合部を覆っている。あるいは、第1補強部材30は翼本体11の先端12側から延伸し、第1のピークP1を越え、基端側まで延伸しているともいえる。つまり、第1のピークP1は第1補強部材30で覆われている。
In the present embodiment, the first reinforcing
同様に、第2補強部材32は第2のピークP2を含み、第2のピークP2から接合部の延伸方向の両側に延在して、接合部を覆っている。あるいは、第2補強部材32は翼本体11の先端12側から延伸し、第2のピークP2を越え、基端側まで延伸しているともいえる。つまり、第2のピークP2は第2補強部材30で覆われている。
Similarly, the second reinforcing
第1補強部材30、第2補強部材32は、基部14の接合部(対向面15c、16c)の外側を覆う。すなわち、第1補強部材30、第2補強部材32は、挿通孔41a内で上記の割断線を覆う。第1補強部材30、第2補強部材32は、基部14から翼本体11の先端12側に延伸している。ここでは、第1補強部材30、第2補強部材32は、基部14の接合部の外側を覆う場合について説明した。ただし、第1補強部材30、第2補強部材32は、接合部を、少なくとも幅広部13よりも翼本体11の基端側(基部14側)まで覆えばよい。この場合、第1補強部材30、第2補強部材32が、接合部を、幅広部13までしか覆わない場合に比べ、接合部の強度を向上することができる。
The first reinforcing
上記のように、第1補強部材30および第2補強部材32は、翼本体11のうち、幅広部13よりも先端12側に、先端12より手前側まで延在する。すなわち、第1補強部材30および第2補強部材32は、接合部を、幅広部13よりも先端12側まで覆う。第1補強部材30および第2補強部材32は、接合部を、先端12より手前側まで覆う。接合部は、第1補強部材30および第2補強部材32より翼本体11の先端12側に延在する。
As described above, the first reinforcing
第1補強部材30は、第2補強部材32よりも先端12側まで延在する。第1補強部材30は、翼本体11の基端から先端12までの長手方向の長さに対して、例えば、90%以上の長さとなっている。
The first reinforcing
また、リーディングエッジLEおよびトレーリングエッジTEは、翼本体11のうち、対向面15c、16cの外面側のうち、第1補強部材30、第2補強部材32で覆われていない部位によっても形成されている。
Further, the leading edge LE and the trailing edge TE are also formed by the portions of the
図4は、図2(a)のIV−IV線断面図である。すなわち、図4は、後述する中心軸Oを含む面によるブレード10の断面図である。図4に示すように、翼本体11の基部14は、大凡筒形状となっている。上記のように、基部14は、接続部材40の挿通孔41aに、本体41の一端41b側から挿通されている。挿通孔41aの内周面43には、径方向内側に突出する底面部44が形成されている。すなわち、翼本体11の一部が本体41に囲まれており、翼本体11の本体41に囲まれた部分より一端側は、本体41から露出している。底面部44は、内周面43のうち、本体41の他端41c側に形成されている。底面部44は、周方向に延在している。挿通孔41aのうち、翼本体11(基部14)の基端15a(第1本体部材15の基端15a)は、底面部44に当接する。
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2 (a). That is, FIG. 4 is a cross-sectional view of the
本体41の外周面45のうち、底面部44の径方向外側には、フランジ部46が形成されている。フランジ部46は、外周面45から径方向外側に突出している。また、フランジ部46は、周方向に延在している。フランジ部46は、本体41の径方向の幅(肉厚)が、底面部44よりも大きい。フランジ部46は、外周面45のうち、本体41の他端41cまで延在している。フランジ部46は、他端41c側の端面46aが不図示の旋回座に当接した状態で、不図示のボルトなどの締結部材が本体41の中心軸O方向に挿通されて旋回座に締結される。旋回座は、不図示のモータなどによって中心軸O周りに回転可能となっている。そのため、ブレード10の傾きは、可変となっている。
A
本体41の外周面45には、一端41b側に向かって外径が縮小するテーパ部47が形成されている。本体41のうち、フランジ部46とテーパ部47との中心軸O方向の間には、内周面43から外周面45まで貫通する貫通孔48が形成されている。貫通孔48は、本体41の周方向に離隔して複数形成されている。
On the outer
貫通孔48には、小径部48a、大径部48b、および、座面48cが形成されている。貫通孔48のうち、内周面43側が小径部48a、外周面45側が小径部48aよりも内径が大きい大径部48bとなっている。座面48cは、小径部48aと大径部48bを繋ぐ面であり、貫通孔48の径方向に延在する。
The through
翼本体11の基部14には、貫通孔48と対向する位置に対向孔17が形成されている。対向孔17は、基部14のうち、内周面18から外周面19まで貫通する。対向孔17は、貫通孔48と同様、基部14の周方向に離隔して複数形成されている。対向孔17の内径は、小径部48aの内径と大凡等しい。
A facing
締結部材50は、例えば、ボルトで構成され、貫通孔48および対向孔17に、径方向外側から挿通される。締結部材50の頭部51は、貫通孔48の小径部48aよりも大きく、小径部48aに進入しない。頭部51は、貫通孔48の大径部48bの内部まで進入し、座面48cに当接している。締結部材50のうち、対向孔17から基部14の内周面18側に突出した突出部52に、不図示のナットが締結される。こうして、基部14と接続部材40が締結される。
The
また、本体41の外周面45には、リブ49が形成されている。リブ49は、外周面45のうち、テーパ部47よりも他端41c側に位置する。リブ49は、フランジ部46と一体となっている。リブ49は、締結部材50と周方向の位置を異にして、周方向に複数形成されている。リブ49には、一端41b側に向かって本体41の径方向内側に傾斜するテーパ部49aが形成されている。
Further,
図5は、図2(a)のV−V線断面図である。つまり、図5は、中心軸Oと直交する面による断面である。当該断面は、外周面45と翼本体11を含んでいる。図5では、コードライン方向が水平に位置し、直交方向が垂直に位置する向きに示す。図5に示すように、基部14のうち、コードライン方向の中央部分には、本体41に沿って延在する円弧部20が形成されている。円弧部20と本体41の内周面43との間に接着剤が介在し、円弧部20と本体41の内周面43とが接着剤によって接合される。
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 2A. That is, FIG. 5 is a cross section of a plane orthogonal to the central axis O. The cross section includes the outer
基部14のうち、コードライン方向の両端部分には、本体41の内周面43から径方向内側に離隔する扁平部21が形成されている。扁平部21は、基部14のうちの他の部位に比べて曲率半径が大きい。扁平部21は、翼本体11の翼面11a(図2(a)、図2(b)参照)と向きが異なる。例えば、翼面11aは、リーディングエッジLEとトレーリングエッジTEとの間に形成され、大凡コードライン方向(図5中、大凡左右方向)に延在する。一方、扁平部21は、大凡直交方向(図5中、大凡上下方向)に延在する。このように、基部14のうち、扁平部21は、翼本体11の翼面11aの扁平方向と異なる向きに扁平となっている。扁平部21は、翼本体11の翼面11aに対して、大凡直交する方向に延在する。
扁平部21と本体41との隙間には、リーディングエッジLE側(図5中、左側)に第1補強部材30が配され、トレーリングエッジTE側(図5中、右側)に第2補強部材32が配される。扁平部21は、第1補強部材30、第2補強部材32に接着剤などで接合される。第1補強部材30、第2補強部材32は、本体41に接着剤などが介在し接合される。
In the gap between the
第1本体部材15と第2本体部材16の接合部(対向面15c、16c)は、扁平部21に位置している。第1補強部材30および第2補強部材32は、挿通孔41a(外壁部42)の内部において、第1本体部材15と第2本体部材16の接合部(対向面15c、16c)の外側に設けられる。すなわち、第1補強部材30および第2補強部材32は、接続部材40と翼本体11の基部14との隙間に介在する。言い換えれば、第1補強部材30および第2補強部材32は、接続部材40と基部14に挟まれる。
The joints (opposing
接続部材40の本体41は、上記の通り、円筒形状である。扁平部21は、第1補強部材30、第2補強部材32の肉厚分、円弧部20よりも径方向内側に位置している。扁平部21は、コードライン方向の外周面19間の距離Laが、直交方向の外周面19間の距離Lbよりも短い。すなわち、距離Lbは、距離Laよりも長く、基部14は、直交方向に膨らんだ扁平形状となっている。第1補強部材30、第2補強部材32の内面(翼本体11側の面)は、外面(本体41側の面)に向って窪んだ形状である。第1補強部材30の内面は、曲率中心が第1補強部材30より基部14側に位置する円弧形状となっている。第2補強部材32の内面は、曲率中心が第2補強部材32より基部14側に位置する円弧形状となっている。
As described above, the
あるいは、本開示の実施形態の第1補強部材30、第2補強部材32は、中心軸Oを中心とした内面と外面の径方向間隔が、周方向両端の間の位置で一つのピークを持っている。なお、本開示の実施形態では、補強部材(第1補強部材30、第2補強部材32)の内面の中心軸Oに直交する面での断面形状が円弧形状である場合について説明した。ただし、補強部材の内面の断面形状は、これに限られない。断面形状において、補強部材の内面の曲率の平均(曲線長さあたりの平均)と比べ、補強部材の外面の曲率の平均が大きくてもよい。
Alternatively, the first reinforcing
また、第1補強部材30の内面に対する曲率中心が描く曲線の重心位置(曲線長さを重量に見立てた場合の重心)と、第1補強部材30の内面を成す曲線の重心位置の間の長さを第1所定幅とする。第1補強部材30の内面に対する曲率中心が描く曲線の重心位置と、第2補強部材32の内面を成す曲線の重心位置の間の長さを第2所定幅とする。このとき、第1所定幅より第2所定幅の方が短くてもよい。さらにいえば、断面において翼本体11の補強部材に対向しない部分のおける翼本体11の外面の曲率の平均と比べ、補強部材の内面の曲率の平均が小さくてもよい。
Further, the length between the position of the center of gravity of the curve drawn by the center of curvature with respect to the inner surface of the first reinforcing member 30 (the center of gravity when the length of the curve is regarded as weight) and the position of the center of gravity of the curve forming the inner surface of the first reinforcing
海流によってブレード10が回転するとき、翼本体11の基部14には、海流による荷重が作用する。この荷重は、基部14に対して直交方向に作用する。ここでは、直交方向の基部14の幅(距離Lb)が、コードライン方向の基部14の幅(距離La)よりも大きいため、直交方向に作用する荷重に対する基部14の強度が向上する。
When the
図6(a)は、図2(a)のVIa−VIa断面図である。図6(b)は、図2(a)のVIb−VIb断面図である。図6(c)は、図2(a)のVIc−VIc断面図である。図6(d)は、図2(a)のVId−VId断面図である。つまり、図6(a)、図6(b)、図6(c)、図6(d)は、中心軸Oと直交する断面における翼本体11の断面図であり、図6(a)、図6(b)、図6(c)、図6(d)の順番で基端側から離れている。図6(a)、図6(b)、図6(c)に示すように、中心軸Oの軸方向において基端側に位置する断面(図6(c)、または、図6(d))においては、第1補強部材30と、第2補強部材32のいずれもが含まれている。他方、翼本体11の先端12側に位置する断面(図6(b))においては、第2補強部材32は含まれない。つまり、第1補強部材30は、第2補強部材32よりも翼本体11の先端12側まで延在している。上記のように、第1補強部材30および第2補強部材32は、リーディングエッジLEおよびトレーリングエッジTEを形成している。つまり、ブレード10のリーディングエッジLEは、翼本体11の先端12側から延在し、第1補強部材30を介して基端側まで延在している。あるいは、リーディングエッジLEは、翼本体11を構成する部材と第1補強部材30との接続部を越えて延在しているともいえる。
6 (a) is a sectional view taken along line VIa-VIa of FIG. 2 (a). FIG. 6B is a sectional view taken along line VIb-VIb of FIG. 2A. FIG. 6 (c) is a sectional view taken along line VIc-VIc of FIG. 2 (a). 6 (d) is a sectional view taken along line VId-VId of FIG. 2 (a). That is, FIGS. 6 (a), 6 (b), 6 (c), and 6 (d) are cross-sectional views of the
リーディングエッジLEの形状は、海流の流れに対する影響が大きい。リーディングエッジLEを第1補強部材30で形成することで、仮に、対向面15c、16cの位置ずれがあったとしても、リーディングエッジLEで対向面15c、16cの外面が覆われていることから、性能低下が抑制される。
The shape of the leading edge LE has a large effect on the flow of ocean currents. By forming the leading edge LE with the first reinforcing
図6(b)に示すように、先端12側におけるトレーリングエッジTE側は、第1本体部材15、第2本体部材16の対向面15c、16cの外面が第2補強部材32で覆われていない。すなわち、本実施形態では、第2補強部材32は、第1補強部材30よりも短く形成されている。つまり、第1補強部材30は、第2補強部材32より先端側に延在している。また、本実施形態の第1本体部材15および第2本体部材16は、繊維強化樹脂材料で構成される。
As shown in FIG. 6B, on the trailing edge TE side on the
本実施形態の第1本体部材15は、シート状の繊維の層が積層されて構成される。当該シート状の繊維の層は、対向面15cに向かい延伸し、対向面15cにおいて端部となっている(対向面15cの表面に樹脂の層が形成されているなら、シート状の繊維の層は、当該樹脂の層の背面で端部となっている)。つまり、対向面15cにおいて、繊維の終端が露出している(対向面15c表面に樹脂の層が形成されているなら、当該樹脂の層の背面で繊維の終端が露出している)。あるいは、対向面15cは、シート状の繊維の層が積層された断面となっている。
The first
同様に、本実施形態の第2本体部材16は、シート状の繊維の層が積層されて構成される。当該シート状の繊維の層は対向面16cに向かい延伸し、対向面16cにおいて端部となっている(対向面16cの表面に樹脂の層が形成されているなら、シート状の繊維の層は、当該樹脂の層の背面で端部となっている)。つまり、対向面16cにおいて、繊維の終端が露出している(対向面16c表面に樹脂の層が形成されているなら、当該樹脂の層の背面で繊維の終端が露出している)。あるいは、対向面16cは、シート状の繊維の層が積層された断面となっている。
Similarly, the second
つまり、接合部はシート状の繊維の層が積層された第1本体部材15および第2本体部材16の端部同士が接合されている。あるいは、接合部は、翼本体11の内面側から外面側に向かい積層された断面を持つともいえる。
That is, in the joint portion, the ends of the first
当該構成であるため、本実施形態のトレーリングエッジTEは、海流の下流側に向かって鋭角に尖った形状である。 Because of this configuration, the trailing edge TE of the present embodiment has an acute-angled shape toward the downstream side of the ocean current.
第1本体部材15、第2本体部材16の対向面15c、16cのうち、外面が第2補強部材32で覆われていない部位は、第1補強部材30、第2補強部材32で覆われている部位よりも面積が大きい(対向面15c、16cの幅が広い)。すなわち、第1本体部材15、第2本体部材16の対向面15c、16cのうち、外面が第2補強部材32で覆われていない部位は、翼本体11の基端側の部位よりも面積が大きい(対向面15c、16cの幅が広い)。対向面15c、16cのうち、トレーリングエッジTE側は、リーディングエッジLE側よりも面積が大きい(対向面15c、16cの幅が広い)。
Of the facing
さらにいえば、中心軸Oと直交し第2のピークP2を含む断面における、トレーリングエッジTE側の接続部の幅は、中心軸Oと直交し第2のピークP2より先端11側のトレーリングエッジTEの第2補強部材32に覆われていない位置を含む断面におけるトレーリングエッジTE側の対向面の幅より小さい。あるいは、トレーリングエッジTE側の対向面15c、16cは、第2補強部材32の先端側から翼本体11の基端部の間で幅が最小となる。さらに、レーリングエッジTE側の対向面15c、16cは、第2補強部材32より先端側に延在する位置で幅(翼本体11の接合部の幅)が最大となる。トレーリングエッジTE側の接合部の広さは、第2補強部材32より翼本体11の先端12側に延在する位置において最大となる。
Furthermore, the width of the connecting portion on the trailing edge TE side in the cross section orthogonal to the central axis O and including the second peak P2 is the trailing on the
また、図6(a)に示すように、本実施例の翼本体11の先端12側は、リーディングエッジLE側の第1補強部材30に覆われていない。すなわち、翼本体11の先端12側において翼本体11が露出している。当該翼本体11の先端12側においては、リーディングエッジLE側の接合部も、翼本体11の基端側の部位よりも面積が大きい(対向面15c、16cの幅が広い)。リーディングエッジLE側の接合部(対向面15c、16c)の広さは、第1補強部材30に覆われた位置において最小となる。
Further, as shown in FIG. 6A, the
対向面15c、16cは、第2補強部材32で補強する代わりに、対向面15c、16cの面積を大きくすることで、接合力が向上している。
The facing surfaces 15c and 16c are reinforced by the second reinforcing
図6(d)は、幅広部13よりも翼本体11の基端側(基部14側)の断面である。上記のように、第1補強部材30、第2補強部材32は、接合部を、少なくとも幅広部13よりも翼本体11の先端12側から基端側(基部14側)まで覆う。
FIG. 6D is a cross section of the
図7は、図6(c)のうち、第1補強部材30近傍の抽出図である。図7に示すように、第1補強部材30のうち、翼本体11側の内面30aは、中心軸Oに垂直な断面形状が曲面となっている。そのため、第1補強部材30の内面30aと接着剤との接触面積を大きく確保できる。
FIG. 7 is an extracted view of the vicinity of the first reinforcing
また、第1補強部材30は、厚肉部30bを有する。厚肉部30bは、肉厚(例えば、内面30aの法線方向の厚み、または、コードライン方向の厚み)が最大となる。厚肉部30bは、第1本体部材15、第2本体部材16の対向方向(図7中、上下方向、直交方向)の中心近傍(対向面15c、16c近傍)に位置する。第1補強部材30の肉厚は、厚肉部30bから内面30aの両端30c、30dに向って漸減する。すなわち、第1補強部材30は、厚肉部30bから両端30c、30dに向って徐々に薄くなっている。また、中心軸Oに垂直な断面において、第1補強部材30の外周面の曲率の平均は、第1補強部材30の内周面の曲率の平均と比べ大きい。さらに、当該断面において、第1補強部材30の外周面の曲率の最大は、第1補強部材30の内周面の曲率の最大より大きい。第1補強部材30は、両端30c、30d近傍において、翼本体11の外表面と滑らかに連続する形状となっている。
Further, the first reinforcing
また、翼本体11の内面側に第1補強部材30、第2補強部材32を設ける場合、まず、例えば、第1本体部材15の内面に第1補強部材30、第2補強部材32を接合する。そして、第1補強部材30、第2補強部材32に接着剤を塗布した後、第2本体部材16を、図7中、下方向に移動させて第1本体部材15に近接させながら、第1補強部材30、第2補強部材32に接合する。第2本体部材16を第1本体部材15に近接させるとき、第1補強部材30、第2補強部材32に塗布された接着剤が削げ落ちてしまう。翼本体11の外面側に第1補強部材30、第2補強部材32を設けることで、接着剤が削げ落ちる事態を回避できる。
When the first reinforcing
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear to those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope of the present disclosure. Will be done.
例えば、上述した実施形態では、第2補強部材32が設けられる場合について説明した。しかし、第2補強部材32は必須構成ではない。ただし、第2補強部材32を設けることで強度の向上が図られる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the second reinforcing
また、上述した実施形態では、第1補強部材30は、第2補強部材32よりも翼本体11の先端12側まで延在する場合について説明した。この場合、例えば、リーディングエッジLEを第1補強部材30で形成することで、上記のように、対向面15c、16cの位置ずれによる性能低下が抑制される。
Further, in the above-described embodiment, the case where the first reinforcing
また、第2補強部材32が、第1補強部材30よりも先端12側まで延在してもよいし、第1補強部材30、第2補強部材32が同程度に延在してもよい。この場合、第1本体部材15と第2本体部材16で形成されるトレーリングエッジTEと同様、第2補強部材32の外面を鋭角に形成する必要がある。第2補強部材32がFRP製の場合、鋭角形状とするには、強度上の限界がある。そこで、トレーリングエッジTEには、例えば、鋭角形状の金属部材を設けてもよい。また、第2補強部材32のうち、トレーリングエッジTEとなる部位を鋸刃(セレーション)形状としてもよい。この場合、騒音抑制によりエネルギー損失を低減することが可能となる。
Further, the second reinforcing
また、上述した実施形態では、翼本体11、第1補強部材30、第2補強部材32がFRP製である場合について説明した。しかし、翼本体11、第1補強部材30、第2補強部材32はFRP製に限られない。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、第1補強部材30および第2補強部材32が、基部14とともに挿通孔41aに挿通されている場合について説明した。しかし、第1補強部材30および第2補強部材32は、接合部を、少なくとも幅広部13よりも翼本体11の先端12側から基端側(基部14側)まで覆えばよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the first reinforcing
例えば、第1補強部材30および第2補強部材32のうち、基部14側の端部が、接続部材40の手前までしか延在していない場合、第1補強部材30および第2補強部材32の端部近傍に応力が作用してしまう。第1補強部材30および第2補強部材32が、接続部材40の挿通孔41aの内部まで連続して延在する場合、このような応力が抑制される。また、第1補強部材30および第2補強部材32によって、作用する曲げモーメントが大きい基部14の接合部の強度を向上することができる。ここで、第1補強部材30および第2補強部材32は、翼本体11の基端側に、接続部材40に径方向に対向する位置まで延在していればよい。すなわち、第1補強部材30および第2補強部材32は、接続部材40の外周面45の外側に延在してもよい。
For example, when the end of the first reinforcing
また、上述した実施形態では、接合部は、第1補強部材30、第2補強部材32より翼本体11の先端12側に延在する場合について説明した。すなわち、接合部のうち、翼本体11の先端12側の一部は、第1補強部材30、第2補強部材32で覆われていない場合について説明した。しかし、接合部は、翼本体11の先端12まで第1補強部材30または第2補強部材32で覆われていてもよい。ただし、接合部のうち、翼本体11の先端12側の一部が、第1補強部材30、第2補強部材32で覆われていない場合、ブレード10の先端を薄く形成し易い。そのため、騒音抑制によりエネルギー損失を低減することが可能となる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the joint portion extends from the first reinforcing
本開示は、リーディングエッジおよびトレーリングエッジを有するブレードに利用することができる。 The present disclosure is available for blades with leading and trailing edges.
10 ブレード
11 翼本体
12 先端
14 基部
15 第1本体部材
15c 対向面(接合部)
16 第2本体部材
16c 対向面(接合部)
30 第1補強部材
32 第2補強部材
40 接続部材
LE リーディングエッジ
TE トレーリングエッジ
P1 第1のピーク(ピーク)
P2 第2のピーク(ピーク)
10
16 Second
30
P2 2nd peak (peak)
Claims (8)
前記翼本体の基端側と接続された接続部材と、
前記接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、前記翼本体のリーディングエッジ側の前記接合部を覆う第1補強部材と、
前記接続部材に対して径方向に対向する位置から延在し、前記翼本体のトレーリングエッジ側の前記接合部を覆う第2補強部材と、
を備え、
前記第1補強部材と前記第2補強部材とは、前記翼本体の周方向に離隔して配置され、
前記第1補強部材は、前記第2補強部材よりも前記翼本体の先端側まで延在するブレード。 A wing body in which the first main body member and the second main body member are joined at a joint,
A connecting member connected to the base end side of the wing body and
A first reinforcing member that extends from a position that is radially opposed to the connecting member and covers the joint portion on the leading edge side of the wing body.
A second reinforcing member that extends from a position that is radially opposed to the connecting member and covers the joint portion on the trailing edge side of the wing body.
Equipped with a,
The first reinforcing member and the second reinforcing member are arranged apart from each other in the circumferential direction of the blade body.
The first reinforcing member is a blade extending from the second reinforcing member to the tip end side of the blade body.
前記第1補強部材は、前記ピークを越えて延伸している請求項1に記載のブレード。 The leading edge of the blade body includes a peak,
The blade according to claim 1, wherein the first reinforcing member extends beyond the peak.
前記接合部は、前記翼本体の内面側から外面側に向かい積層された断面同士が接合されている請求項1から6のいずれか1項に記載のブレード。 The wing body is a laminated fiber-reinforced composite material.
The blade according to any one of claims 1 to 6 , wherein the joint portion is formed by joining the cross sections laminated from the inner surface side to the outer surface side of the blade body.
前記翼本体のリーディングエッジおよびトレーリングエッジの双方に形成されたピークと、
前記翼本体の前記リーディングエッジの前記ピークよりも、前記翼本体の先端側から基端側まで、前記翼本体の前記リーディングエッジ側の前記接合部の外側を覆う第1補強部材と、
前記翼本体の前記トレーリングエッジの前記ピークよりも、前記翼本体の先端側から基端側まで、前記翼本体の前記トレーリングエッジ側の前記接合部の外側を覆う第2補強部材と、
を備え、
前記第1補強部材と前記第2補強部材とは、前記翼本体の周方向に離隔して配置され、
前記第1補強部材は、前記第2補強部材よりも前記翼本体の先端側まで延在するブレード。 A wing body in which the first main body member and the second main body member are joined at a joint,
A peak formed in bi towards the leading edge and trailing edge of the blade body,
A first reinforcing member that covers the outside of the joint portion on the leading edge side of the wing body from the tip end side to the proximal end side of the wing body from the peak of the leading edge of the wing body.
A second reinforcing member that covers the outside of the joint portion on the trailing edge side of the wing body from the tip end side to the base end side of the wing body from the peak of the trailing edge of the wing body.
Equipped with a,
The first reinforcing member and the second reinforcing member are arranged apart from each other in the circumferential direction of the blade body.
The first reinforcing member is a blade extending from the second reinforcing member to the tip end side of the blade body.
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