JP7210723B2 - セグメント化されたロータブレードのビーム構造とブレードシェルとの間の結合ギャップを低減するためのスペーサ材料 - Google Patents
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Description
本開示は、一般に、風力タービンに関し、より詳細には、セグメント化されたロータブレードのビーム構造とブレードシェルとの間の結合ギャップを低減するためのスペーサ材料に関する。
風力発電は、現在利用可能な最もクリーンで最も環境に優しいエネルギー源の１つと考えられ、風力タービンはこの点で注目を集めている。最新の風力タービンは、典型的には、タワーと、発電機と、ギアボックスと、ナセルと、１つまたは複数のロータブレードを備えた回転可能なハブを有するロータとを含む。ロータブレードは、公知の翼形部原理を使用して風の運動エネルギーを取り出す。ロータブレードは、回転エネルギーの形態で運動エネルギーを伝達し、ロータブレードをギアボックスに連結する（ギアボックスを使用しない場合、発電機に直接連結する）シャフトを回転させる。次いで、発電機は、機械的エネルギーを、電力網に供給することができる電気エネルギーに変換する。
ロータブレードは、一般に、成形プロセスを使用して典型的には形成される負圧側シェルおよび正圧側シェルを含み、これらはブレードの前縁および後縁に沿った結合線で互いに結合される。さらに、正圧側シェルおよび負圧側シェルは比較的軽量であり、動作中にロータブレードに加えられる曲げモーメントおよび他の荷重に耐えるように構成されていない構造特性（例えば、剛性、座屈抵抗、および強度）を有する。したがって、ロータブレードの剛性、座屈抵抗、および強度を高めるために、本体シェルは、典型的には、シェル半体の内側の正圧側面および負圧側面に係合する１つまたは複数の構造構成要素（例えば、それらの間に剪断ウェブが構成された対向するスパーキャップ）を使用して強化される。スパーキャップおよび／または剪断ウェブは、限定はしないが、ガラス繊維積層複合材および／または炭素繊維積層複合材を含む様々な材料で構築することができる。
様々なロータブレードを２つ以上のセグメントに分割し、組み立てて完成したロータブレードを形成することができる。セグメント化されたロータブレードの各セグメントは、一般に、負圧側シェルおよび正圧側シェルと、１つまたは複数の構造構成要素とを含む。そのようなセグメントおよびそれらのそれぞれの構成要素は、典型的には、セグメント間の接合部で組み立てられる。特定のセグメント化されたロータブレードは、セグメントの構造構成要素を接合する１つまたは複数のスカーフ接続部を利用する。
例えば、第１のブレードセグメントが、第２のブレードセグメントの受容セクションに受容可能なビーム構造を含むことができる。一般に、第１のブレードセグメントのビーム構造は、典型的には、第２のブレードセグメントの受容セクション内に収まるように先細になっている。しかし、正圧側シェルおよび負圧側シェルは、一般に、第１および第２のブレードセグメントの間の滑らかな移行部を画定する。このように、ビーム構造の先細部分は、ビーム構造とシェル半体の内側の正圧側面および／または負圧側面との間にギャップを形成し得る。加えて、ビーム構造（例えば、炭素繊維複合材および／または炭素繊維引抜成形材（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎｓ））を形成するために使用される特定の材料は、比較的構造的に剛性であり、したがってスカーフ接合部内で操作することが困難であり得、ギャップのサイズにさらに寄与する。そのようなギャップは、構造構成要素とそれぞれのシェル半体との間の結合寸法を増加させる可能性があり、層間剥離のリスクを増加させる可能性があり、タービンブレードの製造コストを増加させる可能性があり、かつ／または望ましくない修理手順を必要とする可能性があるため、望ましくない場合がある。
したがって、本開示は、上述の問題に対処するために、ビーム構造とブレードシェルとの間にスペーサ材料を含む改良されたロータブレードを有する、セグメント化されたロータブレード用のビーム構造を対象とする。
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実践により学ぶことができる。
一態様では、本開示は、風力タービン用のロータブレードを対象とする。ロータブレードは、翼弦方向接合部から反対方向に延びる第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、１つまたは複数のシェル部材と、内部支持構造とを含む。第１のブレードセグメントの内部支持構造は、翼弦方向接合部における第１の端部と第２の端部との間に延びるビーム構造を含む。第２のブレードセグメントの内部支持構造は、第１のブレードセグメントのビーム構造を受容する受容セクションを含む。さらに、ビーム構造および受容セクションは各々、第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントの１つまたは複数のシェル部材の内面にそれぞれ連結される。加えて、ロータブレードは、ビーム構造の外面と１つまたは複数のシェル部材の内面との間の第１のブレードセグメント内に配置された１つまたは複数のスペーサ材料を含む。したがって、スペーサ材料は、ビーム構造の外面と１つまたは複数のシェル部材の内面との間の結合ギャップを低減する。
別の実施形態では、スペーサ材料は、ビーム構造の第１の端部に隣接し、第２の端部に向かって翼長方向に延びてもよい。そのような一実施形態では、スペーサ材料は、第１のブレードセグメントの長さの約５０％までビーム構造に沿って翼弦方向接合部から延びてもよい。さらなる実施形態では、スペーサ材料は、ビーム構造の外面と１つまたは複数のシェル部材の内面との間の結合ギャップを実質的に充填してもよい。さらなる実施形態では、第２のブレードセグメントは、受容セクションの外面と１つまたは複数のシェル部材の内面との間に第２の結合ギャップを画定してもよい。さらに、第２の結合ギャップは、結合ギャップよりも小さくてもよい。そのような実施形態では、スペーサ材料は、第２の結合ギャップと第１の結合ギャップとの間のおよその差の厚さを画定してもよい。
一実施形態では、シェル部材は、負圧側シェル部材と、正圧側シェル部材とを含む。そのような実施形態では、第１のブレードセグメントのビーム構造は、負圧側シェル部材の内面に連結された負圧側スパー構造と、正圧側シェル部材の内面に連結された正圧側スパー構造とを含んでもよい。さらに、そのような実施形態では、負圧側および正圧側スパー構造は、第１の端部から第２の端部まで先細になっていてもよい。そのような一実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料は、負圧側スパー構造の外面と負圧側シェル部材の内面との間に配置された負圧側スペーサ材料と、正圧側スパー構造の外面と正圧側シェル部材の内面との間に配置された正圧側スペーサ材料とを含んでもよい。さらなる実施形態では、スペーサ材料は、接着剤を介してビーム構造の外面ならびに正圧側シェル部材および／または負圧側シェル部材の内面に固定されてもよい。
一実施形態では、スペーサ材料は、少なくとも部分的に、発泡材料、木材材料、コルク材料、繊維材料、複合材料、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つから構築されてもよい。１つの例示的な実施形態では、ビーム構造は、少なくとも部分的に、引抜成形炭素複合材料で構築されてもよい。例えば、負圧側スパー構造または正圧側スパー構造の少なくとも１つは、引抜成形炭素複合材料を含んでもよい。
さらに別の態様では、本開示は、翼弦方向接合部で風力タービンのロータブレードの第１のブレードセグメントを風力タービンのロータブレードの第２のブレードセグメントに接合する方法を対象とする。第１および第２のロータブレードセグメントの各々は、１つまたは複数のシェル部材と、内部支持構造とを含む。方法は、第１のブレードセグメントの内部支持構造のビーム構造を形成することを含む。方法は、第２のブレードセグメントの内部支持構造の受容セクションを形成することをさらに含む。別のステップは、１つまたは複数のスペーサ材料を第１のブレードセグメントのビーム構造の外面および／またはシェル部材の内面に固定することを含む。方法はまた、第１のブレードセグメントのビーム構造を第２のブレードセグメントの受容セクションに挿入することを含む。したがって、１つまたは複数のスペーサ材料は、ビーム構造の外面とシェル部材の内面との間の結合ギャップを低減する。加えて、方法は、第１および第２のブレードセグメントを互いに固定することを含む。
一実施形態では、１つまたは複数のシェル部材は、負圧側シェル部材と、正圧側シェル部材とを含む。そのような実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料を第１のブレードセグメントのビーム構造の外面および／またはシェル部材の内面に固定することは、スペーサ材料をビーム構造の外面に固定し、続いてビーム構造を第１のブレードセグメントの正圧側シェル部材および／または負圧側シェル部材に固定することをさらに含んでもよい。
別の実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料を第１のブレードセグメントのビーム構造の外面および／またはシェル部材の内面に固定することは、スペーサ材料を第１のブレードセグメントの正圧側シェル部材および／または負圧側シェル部材に固定し、続いてビーム構造を１つまたは複数のスペーサ材料に固定することをさらに含んでもよい。
またさらなる実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料を第１のブレードセグメントのビーム構造の外面および／またはシェル部材の内面に固定することは、スペーサ材料を第１のブレードセグメントの正圧側および負圧側にそれぞれ位置する正圧側スパー構造および／または負圧側スパー構造の外面に固定することをさらに含んでもよい。そのような一実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料は、負圧側スペーサ材料と、正圧側スペーサ材料とを含んでもよい。したがって、方法は、負圧側スペーサ材料を第１のブレードセグメントの負圧側に位置する負圧側スパー構造の外面および／または第１のブレードセグメントの負圧側シェル部材の内面に固定することをさらに含んでもよい。加えて、方法は、正圧側スペーサ材料を第１のブレードセグメントの正圧側に位置する正圧側スパー構造の外面および／または第１のブレードセグメントの正圧側シェル部材の内面に固定することを含んでもよい。方法は、本明細書に記載されるような追加の特徴のいずれかをさらに含み得ることを理解されたい。
さらに別の態様では、本開示は、風力タービン用のロータブレードを対象とする。風力タービンは、翼弦方向接合部から反対方向に延びる第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、正圧側シェル部材と、負圧側シェル部材と、内部支持構造とを含む。ロータブレードは、第１のブレードセグメントの正圧側または負圧側シェル部材の内面に隣接して位置決めされ、線形装着面を提供するように構成された１つまたは複数のスペーサ材料をさらに含む。第１のブレードセグメントの内部支持構造は、スペーサ材料の線形装着面に隣接して位置決めされたビーム構造を含む。さらに、第２のブレードセグメントの内部支持構造は、受容セクションを含む。したがって、ビーム構造は、第１および第２のブレードセグメントを互いに接合するように受容セクション内に受容される。ロータブレードは、本明細書に記載されるような追加の特徴のいずれかをさらに含み得ることを理解されたい。
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の態様を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照している。
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際には、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明において様々な修正および変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することが意図されている。
ここで図面を参照すると、図１は、本発明による風力タービン１０の一実施形態の斜視図を示している。図示の実施形態では、風力タービン１０は、水平軸風力タービンである。あるいは、風力タービン１０は、垂直軸風力タービンであってもよい。加えて、図示のように、風力タービン１０は、支持面１４から延びるタワー１２と、タワー１２に取り付けられたナセル１６と、ナセル１６内に位置決めされた発電機１８と、発電機１８に連結されたギアボックス２０と、ロータシャフト２４によりギアボックス２０に回転可能に連結されたロータ２２とを含むことができる。さらに、図示のように、ロータ２２は、回転可能なハブ２６と、回転可能なハブ２６に連結され、そこから外側に延びる少なくとも１つのロータブレード２８とを含む。図示のように、ロータブレード２８は、ブレード先端１７と、ブレード根元１９とを含む。
ここで図２を参照すると、図１のロータブレード２８のうちの１つの平面図が示されている。図示のように、ロータブレード２８は、第１のブレードセグメント３０と、第２のブレードセグメント３２とを含み得る。さらに、図示のように、第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２は各々、翼弦方向接合部３４から反対方向に延びることができる。加えて、図示のように、ブレードセグメント３０、３２の各々は、１つまたは複数のシェル部材と、内部支持構造３６とを含むことができる。特定の実施形態では、１つまたは複数のシェル部材は、正圧側シェル部材３１と、負圧側シェル部材３３とを含んでもよい。しかし、他の実施形態では、ブレードセグメント３０、３２の一方または両方は、正圧側および負圧側を有する１つのシェル部材を含み得る。したがって、本明細書に記載の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３は、それぞれ単一のシェル部材の正圧側または負圧側であってもよい。第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２は、ブレードセグメント３０、３２の接合を容易にするために、両方のブレードセグメント３０、３２内に延びる第１のブレードセグメント３０の内部支持構造３６の少なくとも内部ビーム構造４０によって接続され得る。矢印３８は、図示の例のセグメント化されたロータブレード２８が２つのブレードセグメント３０、３２を含み、これらのブレードセグメント３０、３２が内部ビーム構造４０を第２のブレードセグメント３２に挿入することによって接合されることを示している。例えば、第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０は、第２のブレードセグメント３２の支持構造３６に挿入されてもよい。加えて、図示のように、第２のブレードセグメント３２の支持構造３６は、ロータブレード２８のブレード根元セクション３５および第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０と接続するために縦方向に延びることができる（図５により詳細に示されている）。
ここで図３を参照すると、本開示による第１のブレードセグメント３０の一部分の斜視図が示されている。図示のように、第１のブレードセグメント３０は、第１のブレードセグメント３０の支持構造３６の一部を形成し、第２のブレードセグメント３２と構造的に接続するために縦方向に延びるビーム構造４０を含むことができる。さらに、図示のように、ビーム構造４０は、内部セクション４２から突出する延長部（例えば、接合部分８４）を有する第１のブレードセグメント３０の一部を形成することができ、それによって延長スパーセクションを形成する。特定の実施形態では、ビーム構造４０は、負圧側スパー構造４８（例えば、負圧側スパーキャップ）および正圧側スパー構造４６（例えば、正圧側スパーキャップ）と接続された１つまたは複数の剪断ウェブ４４を含んでもよい。さらに、ビーム構造４０は、第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８（図６参照）に連結することができる。例えば、正圧側スパー構造４６は、接着剤を使用して正圧側シェル部材３１の内面８８に連結されてもよい。同様に、負圧側スパー構造４８は、接着剤を使用して負圧側シェル部材３３の内面８８に連結されてもよい。
さらに、図示のように、第１のブレードセグメント３０は、ビーム構造４０の第１の端部５４に向かって１つまたは複数の第１のボルト接合部を含み得る。一実施形態では、ボルト接合部は、ブッシュと緊密に締まり嵌めされたピンを含むことができる。より具体的には、図示のように、ボルト接合部は、ビーム構造４０に位置する１つのボルト管５２を含むことができる。したがって、図示のように、ボルト管５２は、翼長方向に配向され得る。さらに、第１のブレードセグメント３０はまた、翼弦方向接合部３４に近接してビーム構造４０に位置するボルト接合スロット５０を含み得る。さらに、図示のように、ボルト接合スロット５０は、翼弦方向に配向されてもよい。一例では、ボルト管またはピンと緊密に締まり嵌めして配置されたボルト接合スロット５０内には、ブッシングが存在し得る。さらに、第１のブレードセグメント３０は、翼弦方向接合部３４に位置する複数の第２のボルト接合管５６、５８を含んでもよい。したがって、図示のように、第２のボルト接合管５６、５８は、前縁ボルト接合管５６と、後縁ボルト接合管５８とを含むことができる。さらに、第２のボルト接合管５６、５８の各々は、翼長方向に配向されてもよい。加えて、図示のように、第２のボルト接合管５６、５８の各々は、翼弦方向接合部３４で圧縮荷重を分散するように構成された複数のフランジ５５、５７をそれぞれ含むことができる。
ビーム構造４０の第１の端部５４に位置するボルト管５２は、翼長方向に、複数の第２のボルト接合管５６、５８が翼弦方向接合部３４に位置する状態で最適距離Ｄだけ分離されてもよいことに留意されたい。この最適距離Ｄは、翼弦方向接合部３４が、翼弦方向接合部３４に作用する剪断荷重に起因する実質的な曲げモーメントに耐えることができるような距離であり得る。別の実施形態では、第１および第２のブレードセグメント３０、３２を接続するボルト接合部の各々は、締まり嵌めの鋼製ブッシュ接合部（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ－ｆｉｔ ｓｔｅｅｌ ｂｕｓｈｅｄ ｊｏｉｎｔ）を含んでもよい。
ここで図４を参照すると、本開示による翼弦方向接合部３４における第２のブレードセグメント３２の一部分の斜視図が示されている。図示のように、第２のブレードセグメント３２は、第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０を受容するために、第２のブレードセグメント３２内で縦方向に延びる受容セクション６０を含む。受容セクション６０は、正圧側スパー構造４６および負圧側スパー構造４８（例えば、対向する正圧側および負圧側スパーキャップ）と、それらの間に延びる１つまたは複数の剪断ウェブ４４とを含む支持構造３６を含むことができる。さらに、受容セクション６０は、第２のブレードセグメント３２の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面に連結することができる。例えば、正圧側スパー構造４６は、接着剤を使用して正圧側シェル部材３１の内面に連結されてもよい。同様に、負圧側スパー構造４８は、接着剤を使用して負圧側シェル部材３３の内面に連結されてもよい。
受容セクション６０は、第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０と接続するために縦方向に延びることができる。例えば、ビーム構造４０は、受容セクション６０内に挿入されてもよい。図示のように、第２のブレードセグメント３２は、第１のブレードセグメント３０のボルト管５６、５８（図３に示す）を受容し、緊密な締まり嵌めを形成するためのボルト接合スロット６２、６４をさらに含むことができる。一例では、複数のボルト接合スロット６２、６４の各々は、翼弦方向接合部３４で圧縮荷重を分散するように構成された複数のフランジ６１、６３をそれぞれ含むことができる。
ここで図５を参照すると、本開示による第２のブレードセグメント３２と接合された第１のブレードセグメント３０を有するロータブレード２８のアセンブリ７０が示されている。図示のように、アセンブリ７０は、第２のブレードセグメント３２と接合された第１のブレードセグメント３０を有するロータブレード２８の外側シェル部材の下の複数の支持構造を示している。さらに図示されているように、ビーム構造４０は、翼弦方向接合部３４にまたはほぼその位置にある第１の端部５４から第２の端部９０に延びてもよい。特定の実施形態（すなわち、第１のブレードセグメント３０が先端ブレードセグメントであるとき）では、第２の端部９０は、ロータブレード２８のブレード先端１７にまたはほぼその位置に位置決めされてもよいことを理解されたい。さらに、スパー構造４６、４８は、任意の適切な接着材料またはエラストマーシールを使用して第２の端部９０で互いに接合することができる。図示のように、ビーム構造４０は、翼弦方向接合部３４で第１および第２のブレードセグメント３０、３２を互いに接合するように受容セクション６０内に受容されてもよい。
さらに、図示のように、受容セクション６０は、縦方向に延び、ビーム構造４０を支持する負圧側スパー構造４８および正圧側スパー構造４６を含むことができる。受容セクション６０はまた、翼長方向にビーム構造４０のボルト管５２（例えば、図３参照）と接続する長方形の締結要素７２を含み得る。さらに、第１および第２のブレードセグメント３０、３２はまた、翼弦方向接合部３４にそれぞれ翼弦方向部材７４、７６を含んでもよい。さらに、図示のように、翼弦方向部材７４、７６は、第１および第２のブレードセグメント３０、３２の間のボルト接合接続を可能にする前縁ボルト開口部７８および後縁ボルト開口部８０を含んでもよい。例えば、図示のように、翼弦方向部材７４、７６は、前縁ボルト開口部７８および後縁ボルト開口部８０に位置するブッシングと緊密に締まり嵌めされたボルト管５６および５８によって接続される。別の実施形態では、スパー構造４６、４８、長方形の締結要素７２、および翼弦方向部材７４、７６の各々は、ガラス強化繊維または炭素強化繊維などの複合材料で構築することができる。この例では、アセンブリ７０はまた、複数のボルト管またはピン５６、５８と、翼弦方向部材７４、７６に取り付けられたブッシング接続部との間に埋め込まれた複数の軽量化レセプタケーブル（ｌｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｃａｂｌｅ）７３を含み得る。
特定の実施形態では、ビーム構造４０の少なくとも一部は、第１の端部５４と第２の端部９０との間で先細になっていてもよい。例えば、ビーム構造４０の内部セクション４２は、翼弦方向接合部３４と第２の端部９０との間で先細になっていてもよい。より詳細には、正圧側スパー構造４６、負圧側スパー構造４８、またはその両方は、翼弦方向接合部３４と第２の端部９０との間で先細になっていてもよい。ビーム構造４０は、第１のブレードセグメント３０の先細部分に対応するために先細になり得ることを理解されたい。一実施形態では、図３に示すように、ビーム構造４０の内部セクション４２は先細になっていてもよく、一方、外部セクション（例えば、接合部分８４）は距離Ｄにわたって同じまたはほぼ同じ箱形ビームセクションを画定してもよい。しかし、他の実施形態では、ビーム構造４０は、第１の端部５４と第２の端部９０との間の全長に沿って先細になっていてもよい。
ここで図６を参照すると、本開示による第１のブレードセグメント３０の翼弦方向接合部３４の一実施形態が示されている。より詳細には、図６は、第１のブレードセグメント３０および第１のブレードセグメント３０の翼長に沿ったビーム構造４０の断面を示している。図示のように、接合部分８４は、第１のブレードセグメント３０が第２のブレードセグメント３２に連結され得るように、ビーム構造４０の内部セクション４２から延びることができる。例えば、接合部分８４は、受容セクション６０によって受容されてもよい。ビーム構造４０の内部セクション４２は、図７および図８に関して以下でより詳細に説明するように、正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３に固定することができることを理解されたい。図６のビーム構造４０は、一般に、図２、図３、および図５のビーム構造４０と同じまたは同様に構成することができ、一般に、図１および図２のロータブレード２８に利用することができることを理解されたい。しかし、他の実施形態では、異なる断面形状および／または追加のもしくはより少ない数のスパーキャップおよび／または剪断ウェブなど、ビーム構造４０のさらなる構成が考えられる。例えば、一実施形態では、２つのスパーキャップおよび剪断ウェブは、Ｉ字形のビーム構成であってもよい。
図６の例示的な実施形態に示すように、ロータブレード２８は、ビーム構造４０の外面８６と正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８との間の第１のブレードセグメント３０内に配置された１つまたは複数のスペーサ材料８２を含むことができる。加えて、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６ならびに第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１の内面８８および／または負圧側シェル部材３３の内面８８に固定することができる。例えば、スペーサ材料８２は、接着材料１０２を介してビーム構造４０の外面８６、正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８に固定されてもよい。さらに、スペーサ材料８２は、接着材料１０２を使用してビーム構造４０の外面８６と正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８の両方に固定されてもよい。明確にするために、スペーサ材料８２と正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３との間には、１つの接着材料１０２が示されていることを理解されたい。しかし、接着材料１０２はまた、ビーム構造４０の外面８６とスペーサ材料８２との間にあってもよい。したがって、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６と正圧側シェル部材３１または負圧側シェル部材３３の一方の内面８８との間の結合ギャップ９２を低減することができる。
一実施形態では、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６と、正圧側シェル部材３１もしくは負圧側シェル部材３３の一方、またはその両方の内面８８との間の結合ギャップ９２を実質的に充填することができる。例えば、スペーサ材料８２は、スペーサ材料８２をビーム構造４０の外面８６ならびに正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３の内面８８に固定するために使用される接着材料１０２以外の結合ギャップ９２を充填し得る。接着材料は、熱硬化性および／または熱可塑性材料を含むことができることを理解されたい。
図６にさらに示されるように、第２のブレードセグメント３２は、受容セクション６０の外面１０６とシェル部材３３、３１の内面８８との間に第２の結合ギャップ１０４を画定し得る。さらに、第２の結合ギャップ１０４は、結合ギャップ９２よりも小さくてもよい。ビーム構造４０および受容セクション６０の相対的なサイズは、結合ギャップ９２と第２の結合ギャップ１０４との間のサイズ差をもたらし得ることを理解されたい。より詳細には、受容セクション６０内に挿入することができるより小さいビーム構造４０は、第２の結合ギャップ１０４と比較して、ビーム構造４０の外面８６とシェル部材３１、３３の内面８８との間により大きい結合ギャップ９２を形成し得る。そのような実施形態では、スペーサ材料８２は、第２の結合ギャップ１０４と第１の結合ギャップ９２との間のおよその差の厚さ１０８（第２の結合ギャップ１０４と結合ギャップ９２との間の差の５％以内の厚さ１０８など）を画定することができる。したがって、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０と受容セクション６０との間のサイズの差によって生じる衝撃を低減することができることを理解されたい。しかし、他の実施形態では、スペーサ材料８２は、そのような差よりも大きい厚さ１０８、例えば、ほぼ結合ギャップ９２までの任意の厚さを画定することができることを理解されたい。またさらなる実施形態では、厚さ１０８は、第２の結合ギャップ１０４と結合ギャップ９２との間の差よりも小さくてもよい。
スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の第１の端部５４に隣接し、第２の端部９０に向かって翼長方向に延びてもよい（例えば、図６および図７参照）。例えば、スペーサ材料８２は、翼弦方向接合部３４の近くに位置決めされ、第２の端部９０に向かって延びてもよい。図示のように、スペーサ材料８２は、負圧側および正圧側シェル部材３１、３３内に完全に収容され得る。例えば、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の内部セクション４２に固定または連結されてもよい。しかし、他の実施形態では、スペーサ材料８２は、第１のブレードセグメント３０の内側から部分的に延び得る。例えば、スペーサ材料８２は、延長スパーセグメントに沿って少なくとも部分的に延びてもよい。一実施形態では、スペーサ材料８２は、第１のブレードセグメント３０の長さの約５０％までビーム構造４０の内部セクション４２に沿って翼弦方向接合部３４から延びてもよい。別の実施形態では、スペーサ材料８２は、第１のブレードセグメント３０の長さの約２５％までビーム構造４０に沿って翼弦方向接合部３４から延びてもよい。さらに、特定の実施形態では、スペーサ材料８２は、翼弦方向接合部３４またはほぼ翼弦方向接合部３４（例えば、翼弦方向接合部３４からのビーム構造４０の長さの約５％以内）から第２の端部９０に延びてもよい。
特定の実施形態では、図６に示されるように、１つまたは複数のスペーサ材料８２は、負圧側スパー構造４８の外面８６と負圧側シェル部材３３の内面８８との間に配置された負圧側スペーサ材料９４と、正圧側スパー構造４６の外面８６と正圧側シェル部材３１の内面８８との間に配置された正圧側スペーサ材料９６とを含んでもよい。負圧側スペーサ材料９４および正圧側スペーサ材料９６は、ビーム構造４０の実質的に同じ長さに沿って延びることができ、ビーム構造４０の第１の端部５４に隣接する実質的に同じ点（例えば、翼弦方向接合部３４でまたはその近くで）から開始することができることを理解されたい。しかし、他の実施形態では、負圧側スペーサ材料９４および正圧側スペーサ材料９６は、ビーム構造４０の異なる長さに沿って延びてもよく、かつ／またはビーム構造４０の第１の端部５４に隣接する異なる位置から開始してもよい。さらに、他の実施形態では、第１のブレードセグメント３０は、正圧側スペーサ材料９６または負圧側スペーサ材料９４などの１つのスペーサ材料８２を含むことができることを理解されたい。そのような実施形態では、ビーム構造４０の反対側は、スペーサ材料８２の反対側のシェル部材３１、３３に直接連結、例えば、接着材料を使用して結合されてもよい。
スペーサ材料８２は、スパー構造４６、４８が翼弦方向接合部３４において屈曲されかつ／または輪郭付けられなければならない程度を低減することができることを認識されたい。例えば、スペーサ材料８２は、受容セクション６０と共に動作可能な接合部分８４を形成するためにスパー構造４６、４８が屈曲されなければならない程度を低減し得る。さらに、引抜成形複合材または引抜成形炭素などの特定の材料で作製されたスパー構造４６、４８は、望ましくない応力をスパー構造４６、４８に加えることなく翼弦方向接合部３４で屈曲することが困難であり得る。さらに、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６と正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８との間の結合ギャップ９２を充填するのに必要な接着剤の量を低減することができる。したがって、結合ギャップ９２を充填するのに必要な接着剤の量を低減することにより、シェル部材３１、３３とビーム構造４０との間のより良好な結合を提供し、ロータブレード２８の構造特性を改良することができることを理解されたい。
スペーサ材料８２は、一般に、ビーム構造４０の外面８６ならびに／または正圧側シェル部材３１および／もしくは負圧側シェル部材３３の内面８８の形状に合わせて輪郭付けられてもよいことも理解されたい。例えば、スペーサ材料８２の厚さ１０８は、一般に、前縁と後縁との間の翼弦に沿って変化してもよい。さらに、スペーサ材料８２の厚さ１０８は、一般に、翼弦方向接合部３４とスペーサ材料８２の端部との間の翼長に沿って変化することができる。
ここで図７を参照すると、本主題による第１のブレードセグメント３０のさらなる実施形態が示されている。特に、図７は、部分的に組み立てられた第１のブレードセグメント３０の断面を示している。図示のように、ロータブレード２８は、第１のブレードセグメント３０の正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３の内面８８に隣接して位置決めされ、１つまたは複数の線形装着面９８を提供するように構成されたスペーサ材料８２を含むことができる。第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０は、矢印１００によって概して示されるように、スペーサ材料８２の線形装着面９８に隣接して位置決めされてもよい。図７の第１のブレードセグメント３０およびビーム構造４０は、一般に、図２、図３、図５、および図６の第１のブレードセグメント３０およびビーム構造４０と同じまたは同様に構成することができ、一般に、図１および図２のロータブレード２８に利用することができることを理解されたい。しかし、他の実施形態では、第１のブレードセグメント３０および／またはビーム構造４０のさらなる構成が考えられる。
加えて、スペーサ材料８２は、第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３に固定（例えば、接着材料の使用によって）されてもよい。さらに、ビーム構造４０の外面８６は、続いてスペーサ材料８２、例えば、スペーサ材料８２によって提供される線形装着面９８に固定されてもよい。例えば、一実施形態では、負圧側スペーサ材料９４は、負圧側シェル部材３３に固定することができる。続いて、ビーム構造４０の外面８６（例えば、負圧側スパー構造４８の外面８６）は、負圧側スペーサ材料９４に固定することができる。加えて、正圧側スペーサ材料９６は、正圧側シェル部材３１に固定されてもよい。続いて、ビーム構造４０の外面８６（例えば、正圧側スパー構造４６の外面８６）は、正圧側スペーサ材料９６に固定することができる。
ここで図８を参照すると、本主題による第１のブレードセグメント３０の別の実施形態が示されている。特に、図８は、部分的に組み立てられた第１のブレードセグメント３０の断面を示している。示されるように、ロータブレード２８は、線形装着面９８を提供するように、第１のブレードセグメント３０のビーム構造４０の外面８６に隣接して位置決めされたスペーサ材料８２を含むことができる。さらに、正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８は、矢印１００によって概して示されるように、スペーサ材料８２の線形装着面９８に隣接して位置決めされ得る。図８の第１のブレードセグメント３０およびビーム構造４０は、一般に、図２、図３、図５、および図６の第１のブレードセグメント３０およびビーム構造４０と同じまたは同様に構成することができ、一般に、図１および図２のロータブレード２８に利用することができることを理解されたい。しかし、他の実施形態では、第１のブレードセグメント３０および／またはビーム構造４０のさらなる構成が考えられる。
加えて、スペーサ材料８２は、第１のブレードセグメント３０の正圧側および負圧側にそれぞれ位置する正圧側スパー構造４６および／または負圧側スパー構造４８の外面８６に固定することができる。さらに、正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３の内面８８は、続いてスペーサ材料８２、例えば、スペーサ材料８２によって提供される線形装着面９８に固定されてもよい。
図８に示すように第１のブレードセグメント３０を形成することにより、スペーサ材料８２と正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３との間の最終的な結合部を非破壊試験技術を使用して検査することが可能であり得ることを理解されたい。例えば、超音波試験を利用して、スペーサ材料８２と正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３との間に強力な最終的な結合部が形成されていることを確かめることができる。反対に、スペーサ材料８２を正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３に固定し、続いてビーム構造４０に固定すると、そのような検査がより困難になる可能性がある。より詳細には、超音波試験などの特定の非破壊試験技術は、特定のタイプの材料（例えば、発泡体で作製されたスペーサ材料８２）を貫通することが困難な場合がある。このように、図７の配置では、スペーサ材料８２と正圧側および／または負圧側シェル部材３１、３３との間の初期の結合部のみが超音波試験を使用して検査され得るが、スペーサ材料８２とビーム構造４０との間の最終的な結合部は、スペーサ材料８２によって隠され得る。最終的な結合部（例えば、非破壊試験技術を使用する）を検査する能力は、そのような結合部が第１のブレードセグメント３０が組み立てられた後に一般にアクセスすることができない場合があるため、重要であり得ることを理解されたい。
引き続き図８を参照すると、一実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料８２は、負圧側スペーサ材料９４と、正圧側スペーサ材料９６とを含むことができる。したがって、負圧側スペーサ材料９４は、第１のブレードセグメント３０の負圧側に位置する負圧側スパー構造４８の外面８６に固定（例えば、接着材料を介して）され得る。続いて、負圧側シェル部材３３の内面８８は、線形装着面９８などの負圧側スペーサ材料９４に固定することができる。加えて、正圧側スペーサ材料９６は、第１のブレードセグメント３０の正圧側に位置する正圧側スパー構造４６の外面８６に固定（例えば、接着材料を介して）されてもよい。続いて、正圧側シェル部材３１の内面８８は、線形装着面９８などの正圧側スペーサ材料９６に固定することができる。
翼弦方向接合部３４の近くおよび／またはビーム構造４０の内部セクション４２に沿った線形装着面９８は、内部支持構造３６を正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３に結合するのに必要な接着材料の量を低減することができることを理解されたい。追加的または代替的に、線形装着面９８は、第２のブレードセグメント３２の受容セクション６０内に受容されるためにビーム構造４０が翼弦方向接合部３４の近くで屈曲されなければならない程度を低減することができる。例えば、少なくとも一実施形態では、第１のブレードセグメント３０の正圧側および／または負圧側に向かって配向されたビーム構造４０の外面８６は、翼弦方向接合部３４の近くで直線状または実質的に直線状であってもよい。さらに、正圧側および／または負圧側スパー構造４６、４８は、容易には曲げられず、したがって、第２のブレードセグメント３２の受容セクション６０内に挿入することができるより小さい断面に屈曲したり輪郭付けることが困難な剛性材料（例えば、引抜成形複合材料および／または引抜成形炭素材料）で作製することができることを理解されたい。
一実施形態では、スペーサ材料８２は、少なくとも部分的に、発泡材料、木材材料、コルク材料、繊維材料、複合材料、ポリマー材料、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つから構築されてもよい。特定の実施形態では、スペーサ材料８２は、シェル部材３１、３３および／またはビーム構造４０の歪みに対応するために、少なくとも部分的に圧縮可能であってもよい。例えば、一実施形態では、スペーサ材料は、少なくとも３５００マイクロ歪みまで、例えば少なくとも４５００マイクロ歪みまで、またはより詳細には、少なくとも６０００マイクロ歪みまで弾性変形またはほぼ弾性変形することができる。１つの例示的な実施形態では、ビーム構造４０は、少なくとも部分的に、引抜成形炭素および／または引抜成形複合材料で構築されてもよい。例えば、負圧側スパー構造４８または正圧側スパー構造４６の少なくとも１つは、引抜成形炭素複合材料を含んでもよい。さらに、正圧側シェル部材３１、正圧側スペーサ材料９６、正圧側スパー構造４６、負圧側スパー構造４８、負圧側スペーサ材料９４、および／または負圧側シェル部材３３は、一般に、少なくとも部分的に、１つまたは複数の繊維を含む二軸複合プライおよび／または一方向複合プライから形成されてもよい。そのような実施形態では、繊維材料は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維、木材繊維、竹繊維、セラミック繊維、ナノ繊維、金属繊維、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。加えて、繊維の方向または配向は、疑似等方性、多軸、一方向、二軸、三軸、もしくは任意の他の適切な方向および／またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
さらなる実施形態では、シェル部材３１、３３、スペーサ材料８２、支持構造３６、接着材料、および／またはこれらの任意の部品もしくは組み合わせは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことができる。本明細書に記載の熱可塑性材料は、一般に、本質的に可逆性のプラスチック材料またはポリマーを包含し得る。例えば、熱可塑性材料は、典型的には、特定の温度に加熱されると曲げることが可能または成形可能になり、冷却するとより剛性の高い状態に戻る。さらに、熱可塑性材料は、非晶質熱可塑性材料および／または半結晶性熱可塑性材料を含んでもよい。例えば、いくつかの非晶質熱可塑性材料は、一般に、限定はしないが、スチレン、ビニル、セルロース、ポリエステル、アクリル、ポリスルホン、および／またはイミドを含んでもよい。より具体的には、例示的な非晶質熱可塑性材料は、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、グリコール化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ－Ｇ）、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、非晶質ポリアミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、または任意の他の適切な非晶質熱可塑性材料を含んでもよい。加えて、例示的な半結晶性熱可塑性材料は、一般に、限定はしないが、ポリオレフィン、ポリアミド、フルオロポリマー、エチルメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、および／またはアセタールを含んでもよい。より具体的には、例示的な半結晶性熱可塑性材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、ポリフェニルスルフィド、ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ポリエーテルケトン、または任意の他の適切な半結晶性熱可塑性材料を含んでもよい。
さらに、本明細書に記載の熱硬化性材料は、一般に、本質的に非可逆性のプラスチック材料またはポリマーを包含し得る。例えば、熱硬化性材料は、一旦硬化すると、容易に再成形することも、液体状態に戻すこともできない。したがって、初期形成後、熱硬化性材料は、一般に、熱、腐食、および／またはクリープに耐性がある。例示的な熱硬化性材料は、一般に、限定はしないが、いくつかのポリエステル、いくつかのポリウレタン、エステル、エポキシ、または任意の他の適切な熱硬化性材料を含んでもよい。
ここで図９を参照すると、本開示による、翼弦方向接合部で風力タービンのロータブレードの第１のブレードセグメントを風力タービンのロータブレードの第２のブレードセグメントに接合する方法のフローチャート２００が図示されている。一般に、方法２００は、図２～図８に示す第１および第２のブレードセグメント３０、３２ならびにビーム構造４０を参照して本明細書で説明される。しかし、開示された方法２００は、任意の他の構成を有するセグメント化されたロータブレード２８で実施することができることを理解されたい。加えて、図９は、例示および説明の目的のために特定の順序で実施されるステップを図示しているが、本明細書で論じられる方法は、任意の特定の順序または配置に限定されない。当業者は、本明細書で提供される本開示を使用して、本明細書に開示される方法の様々なステップが、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で省略、再構成、組み合わせ、および／または適合することができることを理解するであろう。
方法２００は、第１のブレードセグメントの内部支持構造のビーム構造を形成すること（２０２）を含むことができる。方法２００は、第２のブレードセグメントの内部支持構造の受容セクションを形成すること（２０４）をさらに含み得る。別のステップは、１つまたは複数のスペーサ材料を第１のブレードセグメントのビーム構造の外面および／またはシェル部材の内面に固定することを含むことができる。例えば、（２０６）に示すように、方法２００は、１つまたは複数のスペーサ材料をビーム構造の外面、第１のブレードセグメントの正圧側シェル部材の内面、および／または第１のブレードセグメントの負圧側シェル部材の内面に固定することを含んでもよい。一実施形態では、特に図８に示すように、１つまたは複数のスペーサ材料８２をビーム構造４０の外面８６、第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１の内面８８、および／または第１のブレードセグメント３０の負圧側シェル部材３３の内面８８に固定することは、スペーサ材料８２をビーム構造４０の外面８６に固定し、続いてビーム構造４０を第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３に固定することをさらに含むことができる。
別の実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料８２をビーム構造４０の外面８６、第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１の内面８８、および／または第１のブレードセグメント３０の負圧側シェル部材３３の内面８８に固定することは、スペーサ材料８２を第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１および／または負圧側シェル部材３３に固定し、続いてビーム構造４０をスペーサ材料８２に固定することをさらに含んでもよい。
またさらなる実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料８２をビーム構造４０の外面８６、第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１の内面８８、および／または第１のブレードセグメント３０の負圧側シェル部材３３の内面８８に固定することは、スペーサ材料８２を第１のブレードセグメント３０の正圧側および負圧側にそれぞれ位置する正圧側スパー構造４６および／または負圧側スパー構造４８の外面８６に固定することをさらに含んでもよい。そのような一実施形態では、１つまたは複数のスペーサ材料８２は、負圧側スペーサ材料９４と、正圧側スペーサ材料９６とを含んでもよい。したがって、方法２００は、負圧側スペーサ材料９４を第１のブレードセグメント３０の負圧側に位置する負圧側スパー構造４８の外面８６および／または第１のブレードセグメント３０の負圧側シェル部材３３の内面８８に固定することをさらに含んでもよい。加えて、方法２００は、正圧側スペーサ材料９６を第１のブレードセグメント３０の正圧側に位置する正圧側スパー構造４６の外面８６および／または第１のブレードセグメント３０の正圧側シェル部材３１の内面８８に固定することを含んでもよい。
方法はまた、第１のブレードセグメントのビーム構造を第２のブレードセグメントの受容セクションに挿入すること（２０８）を含んでもよい。したがって、少なくとも１つのスペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６とシェル部材の内面８８との間の結合ギャップ９２を低減することができる。例えば、スペーサ材料８２は、ビーム構造４０の外面８６と正圧側シェル部材３１または負圧側シェル部材３３の一方の内面８８との間の結合ギャップ９２を低減することができる。加えて、方法２００は、図５に関して一般的に説明および図示されているように、第１および第２のブレードセグメント３０、３２を互いに固定すること２１０を含んでもよい。
当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴の互換性を認識するであろう。同様に、記載された様々な方法ステップおよび特徴、ならびにそのような各方法および特徴の他の既知の均等物は、当業者によって混合および適合され、本開示の原理に従う追加のシステムおよび技術を構築することが可能である。当然のことながら、上述のそのような目的または利点のすべてが、任意の特定の実施形態に従って必ずしも達成されない場合があることが理解されるべきである。よって、例えば、当業者は、本明細書で説明するシステムおよび技術が、本明細書に教示されるような１つの利点または一群の利点を達成または最適化する方法で、本明細書に教示または示唆され得る他の目的または利点を必ずしも達成せずに、具現化または実施され得ることを認識するであろう。
本発明の特定の特徴だけを本明細書において例示および説明してきたが、多くの修正および変更が当業者に想到されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲が、そのようなすべての修正および変更を本発明の真の趣旨の範囲に包含されるものとして含むように意図されていることを理解すべきである。
本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
１０ 風力タービン
１２ タワー
１４ 支持面
１６ ナセル
１７ ブレード先端
１８ 発電機
１９ ブレード根元
２０ ギアボックス
２２ ロータ
２４ ロータシャフト
２６ 回転可能なハブ
２８ ロータブレード
３０ 第１のブレードセグメント
３１ 正圧側シェル部材
３２ 第２のブレードセグメント
３３ 負圧側シェル部材
３４ 翼弦方向接合部
３５ ブレード根元セクション
３６ 内部支持構造
３８ 矢印
４０ 内部ビーム構造
４２ 内部セクション
４４ 剪断ウェブ
４６ 正圧側スパー構造
４８ 負圧側スパー構造
５０ ボルト接合スロット
５２ ボルト管
５４ 第１の端部
５５ フランジ
５６ 第２のボルト接合管、前縁ボルト接合管、ピン
５７ フランジ
５８ 第２のボルト接合管、後縁ボルト接合管、ピン
６０ 受容セクション
６１ フランジ
６２ ボルト接合スロット
６３ フランジ
６４ ボルト接合スロット
７０ アセンブリ
７２ 長方形の締結要素
７３ 軽量化レセプタケーブル
７４ 翼弦方向部材
７６ 翼弦方向部材
７８ 前縁ボルト開口部
８０ 後縁ボルト開口部
８２ スペーサ材料
８４ 接合部分
８６ 外面
８８ 内面
９０ 第２の端部
９２ 第１の結合ギャップ
９４ 負圧側スペーサ材料
９６ 正圧側スペーサ材料
９８ 線形装着面
１００ 矢印
１０２ 接着材料
１０４ 第２の結合ギャップ
１０６ 外面
１０８ 厚さ
２００ フローチャート、方法
Ｄ 最適距離
１２ タワー
１４ 支持面
１６ ナセル
１７ ブレード先端
１８ 発電機
１９ ブレード根元
２０ ギアボックス
２２ ロータ
２４ ロータシャフト
２６ 回転可能なハブ
２８ ロータブレード
３０ 第１のブレードセグメント
３１ 正圧側シェル部材
３２ 第２のブレードセグメント
３３ 負圧側シェル部材
３４ 翼弦方向接合部
３５ ブレード根元セクション
３６ 内部支持構造
３８ 矢印
４０ 内部ビーム構造
４２ 内部セクション
４４ 剪断ウェブ
４６ 正圧側スパー構造
４８ 負圧側スパー構造
５０ ボルト接合スロット
５２ ボルト管
５４ 第１の端部
５５ フランジ
５６ 第２のボルト接合管、前縁ボルト接合管、ピン
５７ フランジ
５８ 第２のボルト接合管、後縁ボルト接合管、ピン
６０ 受容セクション
６１ フランジ
６２ ボルト接合スロット
６３ フランジ
６４ ボルト接合スロット
７０ アセンブリ
７２ 長方形の締結要素
７３ 軽量化レセプタケーブル
７４ 翼弦方向部材
７６ 翼弦方向部材
７８ 前縁ボルト開口部
８０ 後縁ボルト開口部
８２ スペーサ材料
８４ 接合部分
８６ 外面
８８ 内面
９０ 第２の端部
９２ 第１の結合ギャップ
９４ 負圧側スペーサ材料
９６ 正圧側スペーサ材料
９８ 線形装着面
１００ 矢印
１０２ 接着材料
１０４ 第２の結合ギャップ
１０６ 外面
１０８ 厚さ
２００ フローチャート、方法
Ｄ 最適距離
Claims (15)
- 風力タービン（１０）用のロータブレード（２８）であって、
翼弦方向接合部（３４）から反対方向に延びる第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）であって、前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）の各々は、１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）と、内部支持構造（３６）とを備え、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記内部支持構造（３６）は、前記翼弦方向接合部（３４）における第１の端部（５４）と第２の端部（９０）との間に延びるビーム構造（４０）を備え、前記ビーム構造（４０）は、前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）に沿って配置された正圧側または負圧側スパー構造（４６、４８）とを備え、前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内部支持構造（３６）は、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）を受容する受容セクション（６０）を備え、前記ビーム構造（４０）および前記受容セクション（６０）は、前記第１のブレードセグメント（３０）および前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内面（８８）にそれぞれ連結される第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）と、
前記正圧側または負圧側スパー構造（４６、４８）の外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の前記第１のブレードセグメント（３０）内に配置され、それにより前記正圧側または負圧側スパー構造（４６、４８）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の結合ギャップ（９２）を低減する少なくとも１つのスペーサ材料（８２）と
を備える、ロータブレード（２８）。 - 前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）および／または前記ビーム構造（４０）の歪みに対応するために、少なくとも部分的に圧縮可能であり、弾性変形することができ、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、少なくとも部分的に、発泡材料、木材材料、コルク材料、繊維材料、複合材料、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つから構築される、請求項１に記載のロータブレード（２８）。 - 風力タービン（１０）用のロータブレード（２８）であって、
翼弦方向接合部（３４）から反対方向に延びる第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）であって、前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）の各々は、１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）と、内部支持構造（３６）とを備え、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記内部支持構造（３６）は、前記翼弦方向接合部（３４）における第１の端部（５４）と第２の端部（９０）との間に延びるビーム構造（４０）を備え、前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内部支持構造（３６）は、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）を受容する受容セクション（６０）を備え、前記ビーム構造（４０）および前記受容セクション（６０）は、前記第１のブレードセグメント（３０）および前記第２のブレードセグメント（３２）の前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）にそれぞれ連結される第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）と、
前記ビーム構造（４０）の外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の前記第１のブレードセグメント（３０）内に配置され、
それにより前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の結合ギャップ（９２）を低減する少なくとも１つのスペーサ材料（８２）と
を備え、
前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）は、負圧側シェル部材（３３）と、正圧側シェル部材（３１）とを備え、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）は、前記負圧側シェル部材（３３）の前記内面（８８）に連結された負圧側スパー構造（４８）と、前記正圧側シェル部材（３１）の前記内面（８８）に連結された正圧側スパー構造（４６）とを備え、前記負圧側および正圧側スパー構造（４８、４６）は、前記第１の端部（５４）から前記第２の端部（９０）まで先細になっている、ロータブレード（２８）。 - 前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記負圧側スパー構造（４８）の外面（８６）と前記負圧側シェル部材（３３）の前記内面（８８）との間に配置された負圧側スペーサ材料（９４）と、前記正圧側スパー構造（４６）の外面（８６）と前記正圧側シェル部材（３１）の前記内面（８８）との間に配置された正圧側スペーサ材料（９６）とを備える、請求項３に記載のロータブレード（２８）。
- 風力タービン（１０）用のロータブレード（２８）であって、
翼弦方向接合部（３４）から反対方向に延びる第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）であって、前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）の各々は、１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）と、内部支持構造（３６）とを備え、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記内部支持構造（３６）は、前記翼弦方向接合部（３４）における第１の端部（５４）と第２の端部（９０）との間に延びるビーム構造（４０）を備え、前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内部支持構造（３６）は、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）を受容する受容セクション（６０）を備え、前記ビーム構造（４０）および前記受容セクション（６０）は、前記第１のブレードセグメント（３０）および前記第２のブレードセグメント（３２）の前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）にそれぞれ連結される第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）と、
前記ビーム構造（４０）の外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の前記第１のブレードセグメント（３０）内に配置され、
それにより前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の結合ギャップ（９２）を低減する少なくとも１つのスペーサ材料（８２）と
を備え、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、接着剤または樹脂を介して前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）および前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）に固定される、ロータブレード（２８）。 - 前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記ビーム構造（４０）の前記第１の端部（５４）に隣接し、前記第２の端部（９０）に向かって翼長方向に延びる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータブレード（２８）。
- 風力タービン（１０）用のロータブレード（２８）であって、
翼弦方向接合部（３４）から反対方向に延びる第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）であって、前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）の各々は、１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）と、内部支持構造（３６）とを備え、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記内部支持構造（３６）は、前記翼弦方向接合部（３４）における第１の端部（５４）と第２の端部（９０）との間に延びるビーム構造（４０）を備え、前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内部支持構造（３６）は、前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）を受容する受容セクション（６０）を備え、前記ビーム構造（４０）および前記受容セクション（６０）は、前記第１のブレードセグメント（３０）および前記第２のブレードセグメント（３２）の前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）にそれぞれ連結される第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）と、
前記ビーム構造（４０）の外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の前記第１のブレードセグメント（３０）内に配置され、
それにより前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の結合ギャップ（９２）を低減する少なくとも１つのスペーサ材料（８２）と
を備え、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記第１のブレードセグメント（３０）の長さの約５０％まで前記ビーム構造（４０）に沿って前記翼弦方向接合部（３４）から延びる、ロータブレード（２８）。 - 前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の前記結合ギャップ（９２）を実質的に充填する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータブレード（２８）。
- 前記第２のブレードセグメント（３２）は、前記受容セクション（６０）の外面（１０６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間に第２の結合ギャップ（１０４）を画定し、前記第２の結合ギャップ（１０４）は、前記結合ギャップ（９２）よりも小さく、前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記第２の結合ギャップ（１０４）と前記結合ギャップ（９２）との間のおよその差の厚さ（１０８）を画定する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータブレード（２８）。
- 前記ビーム構造（４０）は、少なくとも部分的に、引抜成形炭素複合材料で構築される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のロータブレード（２８）。 - 前記負圧側スパー構造（４８）または前記正圧側スパー構造（４６）の少なくとも１つは、引抜成形炭素複合材料を含む、請求項３または４に記載のロータブレード（２８）。
- 翼弦方向接合部（３４）で風力タービン（１０）のロータブレード（２８）の第１のブレードセグメント（３０）を前記風力タービン（１０）の前記ロータブレード（２８）の第２のブレードセグメント（３２）に接合する方法（２００）であって、前記第１および第２のロータブレードセグメント（３０、３２）の各々は、１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）と、内部支持構造（３６）とを備え、前記方法（２００）は、
前記第１のブレードセグメント（３０）の前記内部支持構造（３６）のビーム構造（４０）を形成すること（２０２）と、
前記第２のブレードセグメント（３２）の前記内部支持構造（３６）の受容セクション（６０）を形成すること（２０４）と、
少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）の外面（８６）または前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３）の内面（８８）の少なくとも１つに固定すること（２０６）と、
前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）を前記第２のブレードセグメント（３２）の前記受容セクション（６０）に挿入すること（２０８）であって、前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）は、前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）と前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の前記内面（８８）との間の結合ギャップ（９２）を低減することと、
前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）を互いに固定すること（２１０）と
を含む、方法（２００）。 - 前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）は、負圧側シェル部材（３３）と、正圧側シェル部材（３１）とを備え、前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）の外面（８６）または前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）の少なくとも１つに固定すること（２０６）は、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記ビーム構造（４０）の前記外面（８６）に固定し、続いて前記ビーム構造（４０）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記正圧側シェル部材（３１）または前記負圧側シェル部材（３３）の少なくとも１つに固定すること
をさらに含む、請求項１２に記載の方法（２００）。 - 前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）は、負圧側シェル部材（３３）と、正圧側シェル部材（３１）とを備え、前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）の外面（８６）または前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）の少なくとも１つに固定すること（２０６）は、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記正圧側シェル部材（３１）または前記負圧側シェル部材（３３）の少なくとも１つに固定し、続いて前記ビーム構造（４０）を前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）に固定すること
をさらに含む、請求項１２に記載の方法（２００）。 - 前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の前記ビーム構造（４０）の外面（８６）または前記１つまたは複数のシェル部材（３１、３３）の内面（８８）の少なくとも１つに固定すること（２０６）は、
前記少なくとも１つのスペーサ材料（８２）を前記第１のブレードセグメント（３０）の正圧側および負圧側にそれぞれ位置する正圧側スパー構造（４６）または負圧側スパー構造（４８）の少なくとも１つの外面（８６）に固定すること
をさらに含む、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法（２００）。
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