KR20070099640A - 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소(8)들을 포함하는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)를 제조하는 방법이 개시된다. 경화된 섬유 강화 외피 재료의 복수개의 요소들은 몰드 안에 제공되며, 수지는 경화된 섬유 강화 외피 재료의 요소들 사이에 주입되고, 요소들은 수지를 경화시킴으로써 요소들에 근접하게 접합된다. 이러한 방법은 에어포일들의 복잡한 3 차원 형상에 기인하여 풍력 터빈 블레이드 외피 부재들을 제조하는데 특히 적절하며, 이것은 상대적으로 유연성이 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료에 의해 유사해질 수 있다.

Description

풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조 방법{Method of manufacturing a wind turbine blade shell member}

본 발명은 경화된 섬유 강화 외피 재료를 포함하는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 외측 표면에 근접해 있는, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(cured fiber reinforcement sheet material)를 포함하고, 바람직스럽게는 부분적으로 겹쳐진 타일(tile)로서 배치되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 가지는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은, 상기 방법과 관련된, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재와 경화된 수지에 의해 접합되어 있는 경화된 섬유 강화 외피 재료를 포함하는 풍력 터빈 블레이 및 하위 조립체(sub assembly)에 관한 것이다.

국제 특허 출원 공개 WO 03/008800 은 풍력 터빈을 위한 블레이드를 개시하는데, 이러한 블레이드는 외피 표면에 근접한 미리 조립된 스틱(stick)의 층을 포함한다. 일 구현예에 있어서, 스틱들의 일부는 스틱의 단면이 블레이드의 외측 표면에 실질적으로 직각이면서 블레이드 안에 위치된 탄소 섬유 펄트루젼(pultrusion)으로 이루어진다.

본 발명의 목적은 복합 부재를 제조하는 보다 효과적인 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경화된 수지에 의하여 접합된 경화된 수지 강화 시이트 재료를 포함하는 복합 부재(composite member)를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들은 몰드를 제공하는 단계와, 상기 몰드 안에 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들을 위치시키는 단계를 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조 방법에 의해 실현된다. 이후에, 경화 가능한 수지는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 대부분의 요소들 사이에 주입되고, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들은 수지의 경화에 의하여 접합된다. 외측 표면 층 재료 및/또는 내측 표면 층 재료는 또한 수지의 주입과 경화 이전에 몰드 안에 선택적으로 제공될 수 있다.

요소들의 수는 요소들의 두께, 형상 및 크기, 제조되어야 하는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 크기와 같은 실제 적용예에 따라서 상당히 변화될 수 있다. 통상적으로, 적어도 3 개 이상의 요소들이 이용되지만, 적어도 5 개, 적어도 10 개 또는 적어도 15 개와 같은 그 이상의 것이 이용될 때, 완성된 강화 구조의 전체적인 형상은 균일하게 달성될 수 있다. 다른 한편으로, 매우 많은 수의 요소들은 조직화하는데 곤란할 수 있다. 보다 많은 층들이 본 발명의 범위내에서 이용될 수 있을지라도, 75 개보다 적거나 또는 50 개보다 적은 요소들과 같은, 100 개보다 적은 수를 이용하는 것이 통상적으로 바람직스럽다. 많은 수의 요소들이 사용되면, 요소들은 적층(stack)과 같이, 하위 조립체(sub-assembly)와 같은 구조로 배치되는 것이 바람직스러우며, 이들은 서로 느슨한 적층을 형성하도록 일시적으로 고정될 수 있다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 이용은 요소들내에서 매우 높은 섬유 함량 및 고도로 정렬된 섬유들을 가능하게 한다. 당해 기술 분야에 공지된 바로서 섬유 강화 복합 재료내의 굽힘 또는 융기(hump)들은 기계적인 특성들을 크게 저하시키며, 특히 복합체의 강도와 E-모듈러스(modulus)를 저하시킨다. 고도로 정렬된 섬유들을 가진 복합체의 제조는 따라서 매우 소망스러운 것이다. 더욱이, 시이트가 경화된다는 사실은 요소들의 운반을 용이하게 하므로, 온도 범위 또는 습도 범위와 같은 특수한 조건들이 필요하지 않다. 더욱이, 시이트 형상을 요소의 경화된 상태와 조합시키는 것은, 부재내의 섬유들의 정렬, 또는 즉, 직선성을 손상시키지 않으면서 몰드의 형상에 대한 요소들의 조절을 용이하게 한다. 이것은 소망되는 섬유 분포가 복잡한 3 차원 형상인, 풍력 터빈 블레이드의 에어포일과 같은 복잡한 형상들에 특히 중요하다.

본 발명의 매우 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들의 적어도 일부는 부분적으로 겹쳐지는 타일로서 위치됨으로써 다수의 실질적으로 평행한 요소의 가장자리들이 제공된다. 이것은 몰드의 표면에 매우 근접하게 요소들을 위치시킬 수 있게 하며, 요소들 사이의 겹침 부위를 조절함으로써, 강화 섬유들의 그 어떤 소망되는 전체 분포라도 거의 실현될 수 있다. 특히, 섬유들이 블레이드의 중앙선으로부터 단면의 표면까지의 거리에 대응하는 깊이 형상을 가지는, 호수 안의 물의 분포와 실질적으로 유사해지도록, 요소들이 풍력 터빈 블레이드의 단면내에 위치될 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 실질적으로 평행한 요소 가장자리들이, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들 길이에 실질적으로 평행한 가장자리들이다. 이것은 상대적으로 짧은 수지 주입 거리를 초래하며 따라서 용이한 제조 및 우수한 재생성을 초래한다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들은 복합 구조체 길이의 길거나 또는 짧은 부분을 따라서 제공될 수 있다. 그러나, 요소들이 풍력 터빈 블레이드 외피 부재 길이의 적어도 75 %를 따라서 위치되는 것이 바람직러우며, 많은 경우들에 있어서 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 복합 구조체 길이의 적어도 90% 를 따라서 위치되는 것이 보다 바람직스럽다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료는, 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 아라미드 섬유들, 목재 섬유와 유사한 셀루로오스 계열의 섬유들과 같은 천연 섬유들, 유기 섬유들 또는 다른 섬유들과 같은, 섬유들을 포함하며, 이들은 강화 목적을 위해서 이용될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 섬유들은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 길이에 평행하게 배향된 단일 방향 섬유들이다. 이것은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 길이에서 매우 높은 강도 및 단단함을 제공한다. 다른 방향성 및 방향들의 조합이 일부 적용예들에서 적절할 수 있다. 다른 적절한 방향성들의 예들은 시이트 재료의 길이에 대하여 ±45°또는 0°/90°로 배향된 2 축 섬유들이고; 시이트 재료의 길이 및 ±45°로 배향된 3 축 섬유들이다. 그러한 방향들은 복합 재료의 가장자리 방향 및/또는 비틀림의 강도 및 단단함을 향상시킨다.

더욱이, 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 수지를 포함하며, 바람직스럽게는 에폭시 계열 수지, 비닐 에스테르 계열 수지, 폴리우레탄 계열 수지와 같은 열경화성 수지나 또는 다른 적절한 열경화성 수지를 포함한다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료는 수지의 하나 이상의 유형과 섬유들의 하나 이상의 유형을 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 단일 방향 탄소 섬유 및 에폭시 계열 수지 또는 비닐 에스테르 계열 수지를 포함하며, 바람직스럽게는 경화된 섬유 강화 시이트 재료가 실질적으로 단일 방향 탄소 섬유들 및 에폭시 계열 수지로 이루어진다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료는 폭의 적어도 10 배인 길이 및, 시이트 재료 두께의 적어도 5 배인 폭을 가지는 상대적으로 평탄한 부재이다. 통상적으로, 길이는 폭의 20 내지 50 배 또는 그 이상이며, 폭은 두께의 20 내지 100 배 또는 그 이상이다. 바람직한 구현예에서, 시이트 재료의 형상은 밴드(band)와 유사하다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료는 감길수 있도록(coilable) 치수가 정해지는 것이 바람직스럽다. 감긴다는 것은 표준 크기의 콘테이너 안에서 운반이 가능한 직경을 가지는 롤(roll)에 시이트 재료가 감길 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 복합 재료의 제조 비용을 현저하게 감소시키는데, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 무한 코일이 집중 시설 내에서 제조되어 블레이드 조립 현장으로 선적될 수 있으며, 블레이드 조립 현장에서 코일들이 적절한 크기의 요소들로 분할될 수 있기 때문이다. 선적을 더욱 향상시키기 위하여, 경화된 섬유 강화 시이트 재료가 이용중인 유연성, 단단함, 섬유 유형 및 섬유 함량에 기초하여 2 m 보다 작은 직경을 가지고 롤에 감길 수 있도록 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 두께가 선택되는 것이 바람직스럽다. 통상적으로, 이것은 최대 3.0 mm 의 두께에 대응하지만, 높은 섬유 함량 및 단단함에 대해서는, 2.5 mm 보다 작은 두께가 항상 더 적절하다. 다른 한편으로, 두꺼운 시이트 재료들은 외측 표면에서 오리혀 큰 단차들을 제공하며, 이것이 얇은 시이트 재료를 선호하게 한다. 그러나, 시이트 재료들은 통상적으로 0.5 mm 보다 얇지 않아야 하며, 이는 다수의 시이트들이 필요하게 되어 제조 기간이 길어지기 때문이다. 실험적인 작업은 약 1.0 mm 의 두께가 시이트들의 수와 관련하여 양호한 절충을 제공한다는 점을 나타내었다. 마지막으로, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 유연성은 시이트가 몰드의 형상에 일치하는데 충분하여야 한다. 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 두께는 약 1.5 내지 2 mm 이다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 폭은 통상적으로 시이트 재료의 길이를 따라서 변화한다. 통상적으로, 최대 폭은 100 mm 보다 커야하며 시이트들의 수를 줄이도록 150 mm 보다 큰 폭이 소망스럽다.

많은 경우에, 가장 넓은 곳에서 폭이 200 mm 보다 큰 것이 바람직스럽다는 점을 실험적인 작업을 통해 알 수 있다. 다른 한편으로, 수지는 시이트의 폭에 대응하는 길이로 근접한 시이트들 사이에서 이동하여야 하며 따라서 시이트 재료의 최대 폭이 바람직스럽게는 수지 주입의 적절한 조절이 가능하도록 500 mm 보다 작아야 한다. 바람직한 구현예에서, 최대 폭은 400 mm 보다 작으며 예를 들어 만약 수지가 완전한 주입 이전에 경화를 시작하도록 수지가 선택된다면, 최대 시이트 폭은 약 300 mm 보다 작은 것이 바람직스럽다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 몰드 안에 위치되기 전에 사전 처리된다. 사전 처리의 예는, 예를 들면 수지와의 기계적인 결합을 변화시키거나 또는 표면 조직을 변화시키는(아래 참조) 샌드 블라스팅, 기계적 및/또는 화학적 수단에 의한 표면들의 세정, 예를 들면 건조 또는 가열에 의한 환경 순응(acclimatising)이다. 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 하나 이상의 사전 처리 유형들이 이용 조건에 따라서 적절할 수 있다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료는 고도로 정렬된 섬유들을 포함하여야 하며 따라서 경화된 섬유 강화 시이트 재료가 유리하게는 풀트루젼(pultrusion)된 경화 복합 재료이거나 또는 벨트 가압된 경화 복합체일 수 있다. 이러한 기술들은 소망의 시이트 형상에 고도로 정렬된 섬유들의 높은 섬유 함량을 제공한다. 또한, 이러한 기술들은 재료의 무한 길이 제조에 특히 적절하다.

시이트들이 매우 근접하게 위치된다면 재료의 시이트들 사이에 수지를 주입하는 것이 매우 어려울 수 있다. 특히 이것은 시이트들 사이의 공간이 진공을 받게 되는 경우이다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료에는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 근접한 요소들 사이에 수지의 주입을 용이하게 하는 표면 조직이 제공된다. 표면 조직은, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 주 표면 위에 약 0.1 mm 내지 0.5 mm 정도인 것이 바람직스러운 높이의 수지 돌출부들을 포함할 수 있지만, 수지의 주입 거리가 상대적으로 큰 경우와 같은 일부 경우에 있어서 보다 돌출부는 더 커질 수 있다.

추가적으로 또는 대안으로서, 표면 조직은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 주 표면 안으로 채널들과 같은 요부를 포함할 수 있는데, 바람직스럽게는 요부들이 주 표면 아래에 0.1 mm 내지 0.5 mm 의 정도이지만, 일부 경우들에 있어서 보다 큰 요부가 적절할 수 있다. 통상적으로, 돌출부 및/또는 요부들은 1 cm 내지 2 cm 로 분리되어 있지만, 대응하는 돌출부 및/또는 요부들의 실제 크기에 따라서 간격이 더 크거나 작을 수 있다.

위에 설명된 유형들의 표면 조직은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 제조 이후에, 예를 들면 샌드 블라스팅, 그라인딩 또는 반 고체의 수지를 표면으로 드립핑(dripping)시킴으로써 제공될 수 있지만, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 근접한 요소들 사이의 수지 주입을 용이하게 하는 표면 조직은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 제조 동안에 적어도 부분적으로 제공되는 것이 바람직스럽다. 이것은, 표면 조직이 벨트 프레스의 벨트 표면 조직상에서 음의 형판(negative template)를 통하여 유도될 수 있으므로, 경화된 섬유 강화 시이트 재료가 벨트 프레싱에 의해 제조될 때 특히 용이하게 만들어진다. 다른 구현예에서, 포일이 벨트 프레스 안에서 형성되고 있는 섬유 강화 시이트 재료와 벨트 사이에 제공된다. 그러한 포일은 라이너(liner)로서 작용할 수 있으며 몰드 안의 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 도입 이전에 제거되어야 한다.

바람직한 구현예에서, 수지 주입중에 표면 조직이 수지 분포를 용이하게 하는 효과는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 근접한 요소들 사이에 복수개의 내측 스페이서 요소들을 제공함으로써 실현된다. 내측 스페이서 요소들은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유들과 같은 섬유들, 모래 입자들과 같은 고체 물질 및, 예를 들면 수지의 점이나 선들과 같은 고용융점 폴리머로 이루어진 그룹의 하나 이상의 부재들로부터 유리하게 선택될 수 있다. 내측 스페이서 요소들은 수지 주입중에 불활성이며, 예를 들면 형상이 변화되지 않거나 또는 주입된 수지와 반응하지 않는 것이 바람직스럽다. 내측 스페이서 요소들을 이용하는 것은 많은 경우들에 있어서 유리할 수 있는데, 이는 상대적으로 가격이 적절하며 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 그 어떤 특정한 제조 방법이나 또는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 특수한 사전 처지를 필요로 하지 않기 때문이다. 내측 스페이서 요소들은 0.1 mm 내지 0.5 mm 의 크기 범위이고 통상적으로 1 cm 내지 2 cm 로 분리된 것이 바람직스럽지만, 크기들 및 간격들 양쪽은 일부 경우에 적절할 수 있다. 통상적으로, 내측 간격 요소가 커지면, 간격을 넓게 하는 것이 허용될 수 있다.

수지 주입을 용이하게 하도록 이러한 과정이 유리하게 진공으로 보조될 수 있다. 이러한 경우에, 방법은 복합 구조체 둘레에 진공 엔크로져를 형성하는 단계를 더 구비한다. 진공 엔크로져는 몰드와 진공이 새지않게 소통되는(vacuum tight communication) 유연성이 있는 제 2 의 몰드 부분을 제공함으로써 바람직스럽게 형성될 수 있다. 이후에, 진공으로 보조되는 수지 전달 몰딩(vacuum assisted resin transfer moulding)과 같은 진공 보조 과정에 의하여 수지가 주입될 수 있도록 진공 엔크로져와 소통되는 펌프와 같은 진공 수단에 의하여 진공이 진공 엔크로져 안에 제공될 수 있다. 진공 보조 과정은 특히 풍력 터빈 블레이드 외피 부재들과 같은 대형 구조물에 적절한데, 이는 긴 수지 운반 거리들이 시기 상조의 수지 경화를 초래하여 더 이상 수지의 주입을 억제할 수 있기 때문이다. 더욱이, 진공 보조 과정은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재내의 공기량을 감소시킬 것이며 따라서 주입된 복합체 안에 공기의 존재가 감소될 것이며, 이는 강도 및 재생성을 증가시킨다.

본 발명에 따른 방법에 의하여 제조될 수 있거나 또는 본 발명에 따른 복합 부재는, 예를 들면 기계적인 고정 수단 및/또는 접착제에 의하여 하나 또는 그 이상의 다른 복합 부재들에 연결되었을 때 풍력 터빈 블레이드를 형성하거나 또는 개별적으로 풍력 터빈 블레이드 외피를 형성할 수 있다. 그러한 풍력 터빈 블레이드 외피들로부터, 고정구와 같은 접착제 및/또는 기계적인 수단으로 2 개의 상기 풍력 터빈 블레이드 외피들을 연결함으로써 풍력 터빈 블레이드가 유리하게 제조될 수 있다. 풍력 터빈 블레이드 외피 및 결합된 풍력 터빈 블레이드 양쪽이 조절 요소들, 발광 도전체등과 같은, 다른 요소들을 선택적으로 포함할 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 각각의 블레이드 외피는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있는 복합 부재로 이루어진다. 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재는 실질적으로 풍력 터빈 블레이드의 완전한 외측 외피를 형성하며, 즉, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조중에 일체로 형성되는 압력 측(pressure side)과 흡입 측(suction side)을 형성한다.

본 발명의 일 특징은 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 포함하는 풍력 터빈 블레이드에 관한 것이다. 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 부분적으로 겹쳐지는 타일로서 블레이드의 외측 표면에 근접하게 위치된다. 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료는 펄트루젼(pultrusion)되거나 또는 밴드 가압(band pressed)되어진 경화된 섬유 강화 시이트 재료이며, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들로 분할되었다.

다른 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드는 적어도 40 m 의 길이를 가진다. 익현(chord;C)에 대한 두께(t)의 비율(t/C)은 75% < r/R < % 사이의 범위에 있는 에어포일 부분들에 대하여 실질적으로 일정한데, 여기에서 r 은 블레이드 뿌리 부분으로부터의 거리이고, R 은 블레이드의 전체 길이이다. 바람직스럽게는, 익현에 대한 일정한 두께가 70% < r/R < 95 % 의 범위에서 실현되고, 보다 바람직스럽게는 66 % < r/R < 95 % 의 범위에 대하여 실현된다. 이것은 본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드에서 실현될 수 있는데, 이는 블레이드 단면의 부위들에서 섬유의 채움(packing)이 매우 밀집되고, 상기 부위들이 높은 관성 모멘트를 제공하기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따라서 적은 강화 재료로 동일한 관성 모멘트를 달성할 수 있고 그리고/또는 보다 가냘픈 형상으로 동일한 관성 모멘트를 달성할 수 있다. 이것은 재료를 절감할 수 있고 그리고 구조적인 요건에 따르기 보다는 공기 역학적 요건들에 따르는 에어포일(airfoil) 설계를 가능하게 하므로 소망스러운 것이다.

본 발명은 다음에 예시적인 구현예와 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1 은 몰드 안의 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 단면을 도시한다.

도 2 는 부분적으로 겹쳐진 요소들의 2 개 층들을 가지는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재를 도시한다.

도 3 은 강화 섬유들을 가지는 풍력 터빈 블레이드의 단면을 도시한다.

도 4 는 다양한 전체적인 강화 구조들을 도시한다.

도 5 는 경화된 섬유-강화 시이트 재료를 분할함으로써 요소의 하위-조립체를 제조하는 바람직한 방법을 도시한다.

도 6 은 수지의 주입 동안에 바람직한 수지 전달 경로를 도시한다.

도 7 은 도 6 의 수지 전달 경로들의 상세를 도시한다.

도 8 은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소 두께 효과를 도시한다.

도 9 는 요소들의 그룹 배치를 도시한다.

모든 도면들은 매우 개략적이고 반드시 축척에 맞는 것은 아니며, 이들은 단지 본 발명을 설명하는데 필요한 부분들만을 도시하며, 다른 부분들은 생략되거나 단시 시사될 뿐이다.

도 1에서, 본 발명의 방법에 따라 형성된 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 예는 몰드(4) 안에 나타나 있다. 몰드(4)는 통상적으로 단단한 부재이고 수지를 주입하는 동안에 제 2 몰드 부분(도 6 의 요소(5)를 참조)과 조합될 수 있다. 통상적으로 그러한 제 2 몰드는 유연할 수 있다. 선택적으로, 외측 표면 층 재료(10)가 몰드 안에 위치된다. 그러한 외측 표면 층(10)은 예를 들면 프리프레그(prepreg) 또는 열가소성 코팅 재료일 수 있다. 다음에 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소(8)들이 몰드 안에 위치된다. 코어 요소들(36)과, 예를 들면 발광 도체 시스템, 제어 시스템 및 풍력 터빈 블레이드 모니터 시스템과 같은 다른 요소들이 이러한 단계에 제공될 수 있다.

소망된다면, 선택적인 내측 표면 층 재료(12)가 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소(8)들에 걸쳐서 제공될 수 있다. 선택적인 내측 표면 층 재료는 요소들 사이에 수지가 주입된 이후에 제공될 수도 있지만, 내측 표면 층 재료의 존재는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재에 필수적인 것은 아니다. 외측 표면 층 재료 뿐만 아니라 내측 표면 층 재료는 섬유들을 포함할 수 있는데, 이것은 경화된 섬유 강화 시이트 재료 요소들 섬유와 상이하게 배향되고 따라서 예를 들면 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 횡방향 강도를 증가시킨다.

마지막으로, 수지는 요소들 사이에 주입된다. 근접한 요소들 사이의 모든 공간들이 수지로 충전되는 것이 바람직스럽지만, 부분적인 충전은 일부 경우에 충분하지 않을 수 있다. 수지의 주입을 용이하게 하도록, 근접한 요소들 사이의 공기는 수지의 주입 이전에, 예를 들면 다른 곳에서 설명될 진공에 의하여 제거될 수 있다.

도 2 에 예시된 바람직한 구현예에서, 부분적으로 겹쳐진 요소들로서 제공되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개인 요소(8)들은 적어도 2 개 층(14)의 요소들로 배치된다. 도 2 에 있어서, 이것은 2 개의 층(14)들로 예시되어 있지만, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그보다 많은 층들과 같은 보다 많은 층들이 매우 두꺼운 강화 구조를 가지는 대형 풍력 터빈 블레이드 외피 부재들용으로 유리할 수 있다. 다른 층들에 있는 요소들은 도 2 에 도시된 것과 유사하거나(미도시) 또는 다르게 배향될 수 있다. 층(14)들은 섬유 층 또는 표면 스페이서 요소(34)(아래 참 조)와 같은 부재(34)에 의해 분리될 수 있어서, 수지의 분배를 용이하게 하고 그리고/또는 차후의 층을 위한 균일한 베이스를 얻는다.

수지는 한번의 작업 또는 단계별 작업으로 요소들의 층들로 주입될 수 있는데, 하나 또는 그 이상의 층들에 대하여 처음에 수지가 부어지고, 이때 이들 층들내에 있는 수지는 요소들의 하나 이상의 다른 층들 안으로 수지가 주입되기 이전에 경화된다. 그러한 단계별 방법은 매우 두꺼운 전체 강화 구조의 경우에서 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상인 2 개 이상의 단계들을 포함할 수 있다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료 요소들을 이용하는 주된 장점들중 하나는 강화 재료가 매우 높은 설계 자유도를 가지고 위치될 수 있다는 점이다. 일반적으로, 강화 재료는 높은 모멘텀의 강화를 달성하도록 가능한 한 구조체의 중심선으로부터 멀리 위치되는 것이 바람직스럽다. 겹쳐진 요소들을 이용함으로써, 이것은 같은 형상을 가진 복수개의 요소들에 의하여 실질적으로 달성될 수 있거나, 또는 복합적인 기하학적 형상의 전체 강화 구조가 소망되는 상황에서는 단지 몇 개의 상이한 형상을 가지는 복수개의 요소들에 의해 달성될 수 있다. 이것은 복합 표면의 외측 표면과 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들 사이의 각도들 및 겹침의 정도를 변화시킴으로써 가능하다.

도 3 은 몰드 안에 요소들이 분포된 예를 도시한다. 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소(8)들은 외측 표면을 따라서 위치되며, 코어 요소들(미도시)은 요소들의 적절한 위치 선정을 보장하도록 최외측 표면으로부터 떨어져서 배치될 수 있다. 코어 요소들은 제한된 강화 성능을 가진 가벼운 구조체이다. 바람직한 구현예 에서, 이것은 블레이드의 길이 방향에 직각인 블레이드의 단면에서 섬유들의 적어도 80%, 바람직스럽게는 90 %가 최외측 체적의 조합 체적 안에 배치되도록 풍력 터빈 블레이드에 적용된다. 섬유들의 상기 부분들은 압력 측 또는 바람이 불어오는 측의 가장 바깥쪽의 20 또는 30 vol-% 및 흡입 측 또는 바람이 불어가는 측의 가장 바깥쪽의 20 또는 30 vol-% 에서 배치된다. 도 3 의 절반의 형상에서, 가장 바깥쪽 부분의 일부는 선(16)으로 표시되어 있으며 형상의 중앙 평면은 선(18)으로 표시되어 있다. 이러한 배치는 매우 소망스러운 것인데, 이는 증가된 관성 모멘트가 주어진 강화량에 대하여 가능하기 때문이다. 바람직한 구현예에서, 이러한 섬유들의 분포는, 풍력 터빈 블레이드 뿌리 부분의 전체 길이(R)에 대한 풍력 터빈 블레이드 뿌리 부분으로부터의 거리(r)의 비율이 50 % <r/R< 75 % 범위에 있는 단면에 대하여, 바람직스럽게는 25%<r/R <75% 사이의 범위에 있는 단면에 대하여 실현된다. 매우 바람직한 구현예에서, 섬유들은 탄소 섬유들이다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들이 유리하게는 절단에 의하여, 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 분할함으로써 제조될 수 있다. 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 섬유 특성에 기인하여, 전통적인 절단 공구의 마모에 의존하는 것을 방지하도록 워터 제트(water jet)를 이용하는 것이 바람직스럽지만, 다른 방법들로 본 발명의 범위내에서 이용될 수 있다.

도 5 에 있어서, 밴드(band) 형상의 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 분할하는 방법의 예가 설명되어 있다. 상대적으로 예리한 첨단이 적어도 일 단부에 근접하여 형성되도록 요소들을 형상화하는 것이 소망스러운데, 이는 부분적으로 겹쳐지 는 요소들의 적층이 단부를 향한 강화 섬유 내용물의 전체적인 모따기(chamfering)와 유사할 것이기 때문이다. 이것은 특히 요소의 팁이 2 개의 상대적으로 직선인 가장자리들의 인터셉트(intercept)에 의해 형성된다면 그렇게 되는 경우이다.

도 5a 에 도시된 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 하나는 분할되어서 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부(24)를 향하여 제 1 팁 각도(tip angle; α)을 형성한다. 보다 바람직한 구현예에서, 제 1 팁 각도(α)는, 도 5a 에서 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 제 1 시이트 가장자리(20)로부터 제 2 시이트 가장자리(22)로의 파선으로써 표시된 직선을 따라서 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 분할함으로써 형성된다. 풍력 터빈 블레이드와 같이 오직 일 단부에 근접하여 지지되는 신장된 복합 구조체에 대하여, 모멘텀은 실질적으로 지지되지 않은 단부로부터 지지된 단부를 향하여 선형으로 증가한다. 요소들의 강도는 실질적으로 요소의 단면에 비례하며, 요소들은 통상적으로 구조적 강도의 주된 부분을 담당한다. 따라서 요소의 단면의 합(또한 전체적인 강화 구조로 지칭됨)이 실질적으로 제 1 팁 단부로부터 선형으로 증가하는 것이 매우 유리하다. 본 발명에 따르면, 이것은 제 1 팁 각도(α)를 가진 개별 요소들을 이용함으로써 용이하게 실현될 수 있는데, 이것은 위에서 설명된 바와 같이 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 직선을 따라 분할함으로써 형성된다.

다른 바람직한 구현예는 도 5a 에 도시되어 있다. 여기에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 하나는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2) 의 제 2 단부에 대응하는 제 2 단부(26)를 향하여 제 2 팁 각도(β)를 형성하도록 분할된다. 보다 바람직한 구현예에서, 제 2 팁 각도(β)는 도 5a 에서 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 제 1 시이트 가장자리(20)로부터 제 2 시이트 가장자리(22)로의 파선으로 표시된 직선을 따라, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 분할함으로써 형성된다. 특히, 풍력 터빈 블레이드의 제조에 적용되는 요소들 또는 하위 조립체(8)들에 대하여, 제 2 팁 각도(β)가 제 1 팁 각도(α) 보다 큰 것이 바람직스럽다.

낭비를 회피하거나 또는 적어도 감소시킴으로써 경화된 섬유 강화 시이트 재료를 절감하도록, 경화된 섬유 강화 재료의 요소 또는 하위 조립체(8)의 폭은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 폭에 대응하는 것이 바람직스럽다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 어떠한 부분도 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 분할중에 낭비되지 않으면서 동일한 요소들이 형성될 수 있다는 점에서, 도 5의 요소 또는 하위 조립체(8)는 더욱 유리하다. 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 폭(40)에 대응하는 높이를 가진 삼각형 요소(도 5c) 뿐만 아니라 부등변 사각형 형상의 요소들(도 5b)에 대하여 낭비의 제거를 실현할 수 있다.

요소(8)는 본 발명에 따른 터빈 블레이드 외피 부재의 제조를 위한 하위 조립체이고, 완전한 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 짜맛추기 및 제조와 밀접하게 관련하여 현장에서 제조될 수 있거나 또는 하위 조립체가 복합 구조체의 제조 현장으로부터 떨어져서 제조될 수 있다. 하위 조립체는 요소들이나 또는 경화된 섬유 강화 시이트 재료들에 대하여 설명되었던 하나 또는 그 이상의 특징들을 동일한 고 려하에 포함할 수 있는데, 상기 특징들은 재료의 함유량, 개량된 표면 조직, 하위 조립체에 고정되는 내측 표면 스페이서 요소, 제조 방법, 형상, 크기 및 두께들과 같은 것이다. 하위 조립체는 평탄한 요소들이 적층시킨 상태로 운반될 수 있거나, 적절한 형상으로 코일화되거나 또는 굽혀질 수 있다. 요소의 하위 조립체들은 다른 하위 조립체와 일체화될 수 있는데, 상기 다른 하위 조립체는 하위 조립체를 적층시킨 것을 포함하며, 선택적으로는 적어도 일시적으로 요소들을 함께 유지하는 기계적인 고정구들 또는 접착제와 같은 다른 요소들을 포함한다. 하위 조립체의 유연성은 블레이드 에어 포일(blade air foil)의 3 차원 형상을 형성하기 위한 요건에 적합하므로 하위 조립체들의 양쪽 유형들은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조에 유리하게 이용될 수 있다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들은 여러 가지 전체 형상으로 강화 구조를 형성하도록 배치될 수 있다. 통상적으로, 하나의 다리는 제조되어야 하는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부를 향하고 하나의 다리는 복합 구조체의 제 2 단부를 향하는 강화 구조를 형성하도록 요소들이 도 4a 에 도시된 바와 같이 배치된다. 그러나, 바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)는 전체 강화 구조를 형성하도록 몰드(4) 안에 위치되는데, 이것은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부(24)를 향하는 적어도 2 개의 다리들 및/또는 복합 구조체의 제 2 단부에 대응하는 제 2 단부(26)를 향하는 적어도 2 개의 다리를 가진다.

도 4b 내지 도 4d 는 적어도 하나의 단부를 향하여 하나 이상의 다리를 가지 는 강화 구조의 예들을 도시한다. 도 4b 에 있어서, 전체 강화 구조는 제 1 단부를 향하는 하나의 다리와, 제 2 단부를 향하는 2 개의 다리를 가진다. 도 4c 및 도 4d 에 있어서, 전체적인 강화 구조는 제 1 단부와 제 2 단부를 향하는 2 개의 다리를 가진다. 도 4 에 도시된 전체 강화 구조들은, 인장 강도를 제공하는 것에 더하여, 강화 구조들이 증가된 비틀림 강도와 단단함(stiffness) 그리고/또는 가장자리의 강도 및 단단함을 제공한다는 점에서 특히 유리하다. 이것은 특히 풍력 터빈 블레이드들과 풍력 터빈 블레이드 외피 부재들과 같은, 길고 상대적으로 가냘픈 구조에 대하여 유리하다.

상이한 다리들의 요소가 하나 이상의 부위에서 겹쳐진다면, 개별 다리들의 요소들 사이에 연결의 증가를 구현하도록 다리들의 요소들이 서로 엇갈려서 짜여지는 것이 바람직스럽다. 개별 요소들은 요소들 내에서 섬유를 굽히지 않으면서 취급될 수 있기 때문에, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 가지는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재들에 대하여 그러한 엇갈려 짜임(interlacing)은 특히 용이하다.

전체 강화 구조는 개별 다리들의 요소들이 겹쳐지는 부위에서 매우 두껍게 되는 경향이 있다. 이것은 요소들 안에서 섬유들의 국부적인 굽힘에 이를 수 있거나, 또는 국부적인 굽힘을 방지하도록 그러한 겹침 부위들에 근접한 부위에서 부적절하게 많은 수지를 사용할 수 있다. 도 4d 는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들중 특수한 구현예를 가지는 강화 구조를 도시한다. 요소들에는 감소된 폭을 가지는, 적어도 부분적으로 겹침 부위에 대응하는 부위가 제공된다. 그에 의해서 이 들 부위들의 강화 구조의 전체 두께는 감소된다. 다른 구현예에서, 요소들에는 감소된 두께(도면에 도시되지 않음)를 가지는, 적어도 부분적으로 겹침 부위에 대응하는 부위가 제공된다. 일반적으로, 감소된 폭을 가진 구현예가 보다 바람직스러운데, 이는 그러한 요소들이 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 코일(coil)을 절단함으로써 용이하게 제조될 수 있기 때문이다.

몰드 안에 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 정확하게 위치시키는 것은 소망되는 위치들을 나타내는 형판 수단(template means)을 이용함으로써 용이하게 될 수 있다. 이것은 시스템들의 보다 복잡한 시스템들이 소망되거나, 또는 수동의 짜맞추기가 이용될 때 특히 있을 수 있는 경우이다. 형판 수단은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 단부에 대응하는 단부를 향하여 경화된 섬유 강화 시이트 재료 요소들의 상대적인 위치를 표시할 수 있고, 그리고/또는 구멍이나 또는 탭(tap)과 같은 몰드의 특징부 또는 몰드의 가장자리와 같이, 몰드에 대한 적어도 하나의 요소의 상대적인 위치를 표시할 수 있다. 정확한 위치의 표시는 몰드에 대한, 그리고/또는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 다른 요소들 또는 복합 구조체안에 포함되어야 하는 다른 요소들에 대한, 길이 방향 위치, 폭방향 위치 및/또는 높이 방향 위치를 포함할 수 있다.

형판 수단은 그것이 단일 용도의 형판이도록 풍력 터빈 블레이드 외피 부재내에 일체화될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 형판 수단은 복합 구조체의 코어 요소와 일체화된다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료 요소들의 길이가 통상적으로 풍력 터빈 블레 이드의 전체 길이의 정도인, 풍력 터빈 블레이드와 같은 대형 요소들에 대하여, 몇개의 형판 수단을, 예를 들면 각각의 단부에 하나씩 그리고 블레이드의 길이를 따라서 선택된 위치들에 1개, 2개, 3개 또는 그 이상을 적용하는 것이 유리할 수 있다.

경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들은 위에서 설명된 바와 같은 수지에 의하여 함께 접합되지만, 짜맞추는 동안에, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 적어도 일시적으로 몰드에, 그리고/또는 몰드 안의 다른 요소에, 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 경화된 섬유 강화 시이트 재료 요소 또는 다른 유형의 요소에 고정시키는 것이 매우 유리하다. 일시적인 고정은, 차후에 수지를 주입하는 동안에 또는 최종 제품의 이용중에 그러한 고정이 수용 불가능한 흠결에 이르지 않도록 형성되어야 한다. 예를 들면 경화 가능 또는 비경화 고온 용융 수지나 또는 이중 코팅된 테이프와 같은 하나 이상의 접착제; 또는 클램프, 와이어, 루프(loop)가 있는 와이어 또는 탄성 부재와 같은 기계적인 고정 수단이 고정을 위해 포함된다. 특히 바람직스러운 구현예에서, 일시적인 고정을 위한 수단은 수지의 주입 이전에 제거되지 않으며 따라서 완성된 복합 구조체 안에 포함된다. 이러한 경우에, 일시적인 고정을 위한 수단이 화학적인 관계(예를 들면 수지와 관련) 및 기계적인 관계(예를 들면, 기계적으로 취약한 장소의 형성이 없어야 한다)에서 최종적인 구조체의 요소들과 양립하는 것이 중요하다.

바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들은, 단부들에 근접하고 또한 단부들로부터 떨어져 있는 2 개 내지 4 개, 바람직하게는 3 개의 형 판에 따라서 위치된다. 요소들은 요소들을 접합시키도록 주입되어야 하는 수지와 같은 유형의 것의 고온 용융에 의해 소망되는 위치들에 일시적으로 고정되며, 형판들은 수지의 주입 이전에 제거된다.

도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재를 위한 몰드의 단면과 같은 만곡된 몰드에 대하여, 수지는 볼록한 측부로부터 요소들 사이로 유리하게 주입될 수 있다. 단단한 몰드(4)는 통상적으로 볼록하므로, 이것은 통상적으로 수지가 단단한 몰드(4)를 통하거나 또는 제 2 의 유연성 있는 몰드(5)를 통하여 그리고 풍력 터빈 블레이드 외피 부재를 통하여 외측 표면에 근접하게 주입되게 한다. 이것은 주로 요소들 사이의 간격에 기인한 것인데, 간격은 도 7에서 화살표(50,52)에 의해 표시된 바와 같이 오목한 측에서보다 볼록한 측에서 더 크다. 도 6 은 수지 주입의 바람직한 경로를 도시한다. 여기에서, 수지는 제 2 몰드(5)를 통하여 코어 요소(36) 안의 수지 통로(43)를 경유해서 외측 몰드에 근접하게 주입되지만, 다른 수지 전달 경로들도 또한 타당성이 있다. 근접한 몰드 표면으로부터, 수지는 요소(8)들 사이에 주입된다. 요소들(8) 사이 공간으로의 넓은 접근로에 더하여, 근접한 몰드로부터 제 2 몰드를 향하는 수지의 주입은 공정 동안에 완전한 수지 주입의 관찰을 허용하는데, 이는 수지가 제 2 몰드에 근접하여 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 표면으로 침투해야만 하기 때문이다. 여기에서 수지는 시각적으로 관찰될 수 있으며, 특히 제 2 몰드 부분이 투명하거나 또는 투명한 윈도우들이 제 2 몰드 부분 안에 제공된다면 그러하다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 제조되어야하는 복합체와 몰드의 구조 요소들의 특히 유리한 배치에 있어서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소(8)들은, 예를 들면 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 선단 가장자리 또는 종단 가장자리에 대응하는, 몰드의 제 1 측으로부터 시작되어 부분적으로 겹치도록 배치된다. 수지 주입 통로는 예를 들면 종단 가장자리 또는 선단 가장자리에 대응하는, 몰드의 제 1 측으로부터 이탈되게 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소(8)에 근접하도록 배치된다. 과잉의 수지는, 선단 가장자리 또는 종단 가장자리에 각각 대응하는, 제 2 몰드의 표면에 근접한 몰드의 제 1 측에 근접하여 유리하게 추출될 수 있다. 그러한 배치는 상대적으로 직선인 수지 운반을 허용하는데, 이는 수지 분배 경로의 차단 가능성을 감소시키며 따라서 보다 강력한 설계를 제공한다.

요소(8)들은 요소(8)의 평면에 직각인 방향들에서 상대적으로 유연성이 있으며 따라서 고정에 의하여 몰드(4)의 내측 표면에 일치한다. 그러나, 요소(8)들은 요소(8)의 평면의 방향들에서 상대적으로 단단하며 따라서 몰드에 대한 예리한 연결 선들을 형성하는 경향이 있다. 그러한 연결은 연결에 횡방향인 수지 운반을 극적으로 억제한다.

수지의 주입을 용이하게 하도록 복합 구조의 표면에 근접하여 유연성의 개방 웹(web)을 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 요소(8)들의 가장자리에 의해 이루어지는 높은 국부 압력에 의하여 유연성 웹들이 간단하게 변형되므로, 본원과 같은 경우에 요소들이 상대적으로 단단하면 그러한 유연성의 웹들은 실질적으로 효과가 없게 될 것이다. 본 발명자는 그러한 경우들에서 표면 스페이서 요소(34)도 단단해야 한다는 점을 깨달았다. 실험이 나타내는 것은, 격자 또는 창살과 같은 개방 구조를 가지면서 섬유 및 경화된 수지를 포함하는 복합 재료는 요소(8)들과 몰드(14)의 가장자리들 사이의 연결에 횡방향으로 수지 운반을 유지할 수 있을 것이라는 점이다. 경화된 유리 섬유 강화 격자 또는 다른 개방 구조로 이루어진 복합체는 유리 섬유들이 매우 적당하고 상대적으로 두껍기 때문에 표면 스페이서 요소를 위한 특히 유리한 구조를 제공한다는 점이 밝혀졌다. 특히 바람직한 구현예에서, 경화된 격자는 개방된 2 축 구조이다. 격자는 가장자리들이 2 축 방향의 어느 방향으로도 평행하지 않도록 경화된 섬유 강화 구조 시이트 재료의 가장자리에 대하여 배향되는 것이 유리할 수 있는데, 이는 가장자리들 아래에서 표면 스페이서 요소를 통하여 수지 운반의 우발적인 차단 가능성을 감소시키기 때문이다.

수지 운반을 용이하게 하는데 더하여, 표면 스페이서 재료도 복합 구조체의 기계적인 강도에 공헌할 수도 있는데, 특히 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 강화 섬유들의 주 방향에 직각인 강도와 관련하여 그러하다. 이것은 표면 스페이서 재료의 섬유들이 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 강화 섬유들의 주 방향에 대하여 평행하지 않은 배치로 통상적으로 위치되는 사실에 주로 기인한다. 2 축 표면 스페이서 재료의 전형적이고 바람직한 배향은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 강화 섬유들의 주 방향에 대하여 ±45°이다.

요소(8)의 유연성은 요소의 두께가 증가하면 감소된다. 더욱이, 요소들의 두께가 증가되면 개별 요소의 가장자리들 사이의 단계들은 증가한다. 이것은 도 8 에 도시되어 있는데, 여기에서는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 부분적으로 겹쳐진 요소(8)들의 적층(stack)이 개략적으로 도시되어 있다. 도 8a 에 있어서, 2 개의 적층이 도시되어 있는데, 좌측으로의 적층은 두꺼운 요소(8)들을 가지고 우측으로의 적층은 얇은 요소(8)를 가진다. 요소들과 외측 몰드 사이의 삼각형 공간(38)은 얇은 요소(8)에 대해서보다는 두꺼운 요소(8)들에 대해서 더 크다는 점이 관찰된다. 이것은 예를 들면 열팽창에서의 편차에 기초하는 열 수축 또는 수지의 경화 수축 및/또는 완성된 복합 구조체에 있는 다른 요소들 및 삼각형 공간(38)을 채우는 수지의 유연성에 기인하여, 도 8b 에 도시된 바와 같은 완성된 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 파도형 외측 표면 조직에 이를 수 있다.

도 8c 에 있어서, 위에서 설명된 바와 같은 표면 스페이서 요소들과 같은 경화된 재료가, 요소들의 두께 및 수지의 특성에 대한 표면 특성의 의존성을 감소시킴으로써, 어떻게 파도형 외측 표면 조직을 형성하게 되는 경향을 감소시키거나 제거할 수 있는지 도시되어 있다.

바람직한 구현예에서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들은 적어도 2 개 유형의 섬유들을 포함한다. 섬유들이 바람직스럽게는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및 셀루로스 베이스의 섬유들과 바람직스럽게는 목재 섬유들과 같은 천연 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

하나 또는 그 이상의 요소들이, 예를 들면 탄소 섬유들과 목재 섬유의 조합 또는 탄소 섬유들과 유리 섬유들의 조합과 같이, 2 개 또는 그 이상의 섬유 유형들을 포함하도록 섬유들이 배치될 수 있다. 특히 바람직한 구현예에 있어서, 복수개의 요소들은 제 1 섬유 조성물을 가지는 제 1 그룹의 요소들과, 제 2 조성물을 가지는 제 2 그룹의 요소들을 포함한다. 바람직스럽게는, 제 1 섬유 조성물이 실질적 으로 탄소 섬유들로 이루어짐으로써 제 1 그룹의 요소들은 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 중량과 체적에 비례하여 특히 단단하다. 제 2 섬유 조성물은 예를 들면 목재 섬유 및/또는 유리 섬유를 포함할 수 있다. 2 개 이상인 요소들의 그룹이 존재할 수 있는데, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개 또는 보다 많은 그룹들이 존재할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 요소들의 형상은 그것이 속하는 그룹에 무관하게 모든 요소들에 대하여 유사하다. 다른 구현예에 있어서, 상이한 그룹들에 속하는 요소들의 형상들은 유사하지 않다. 제 3 의 구현예에서, 요소들의 형상은 요소들의 개별 그룹내에서 변화된다.

요소들의 바람직한 조합은

a) 유리 섬유에 의해 강화된 요소들의 그룹과 조합된 탄소 섬유들에 의해 강화된 요소들의 그룹;

b) 목재 섬유들에 의해 강화된 요소들의 그룹과 조합된 탄소 섬유들에 의해 강화된 요소들의 그룹;

c) 목재 섬유들에 의해 강화된 요소들의 그룹 및 유리 섬유에 의해 강화된 요소들의 그룹과 조합된 탄소 섬유들에 의해 강화된 요소들의 그룹;이다.

이러한 그룹들은, 단단함(stiffness)과 강도(strength)의 요건을 포함하는 강화 요건들이 블레이드 뿌리 부분으로부터의 거리에 따라 변화하므로, 풍력 터빈 블레이드 외피를 위한 요소들의 제조에 특히 유용하다. 따라서 본 발명에 따른 경화된 섬유 강화 시이트 재료 기술을 이용하는 이러한 유형의 조합은 구조적으로 우 수하고 적당한 블레이드를 제공할 것이다.

2 개 그룹들의 요소들중 적어도 일부가 도 9a 에 도시된 바와 같이 끝과 끝을 이어서 배치되도록 그룹들의 요소들은 몰드 또는 최종의 제품내에 위치될 수 있다. 여기에서, 'c"는 탄소 섬유에 의해 주로 강화되는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 나타내고, 'g'는 유리 섬유에 의해 주로 강화되는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 나타내고, 'w'는 목재 섬유들에 의해 주로 강화되는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 나타낸다. 명확하게 나타내도록 요소들의 단지 하나의 층만이 도시되어 있다. 사실상 많은 층들이 복합 구조체를 위해서 이용될 것인데, 통상적으로 각각의 층은 예를 들면 도 4 에 도시된 바와 같이 근접한 층들에 대하여 약간 이격되어 특성들이 보다 점진적으로 변화하는 것을 허용한다.

도 9b 에는 요소들의 그룹들중 다른 바람직한 배치가 도시되어 있다. 여기에서, 상이한 그룹들의 요소들이 근접한 그룹들에 부분적으로 겹쳐있다. 겹침은 요소 부위의 작은 부분만 덮을 수 있거나 또는 실질적으로 완전한 겹침일 수 있다. 겹침 부위에서 요소의 폭이 점진적으로 감소되어 전체적인 강화 구조의 특성이 보다 점진적으로 변화되도록 하는 것이 바람직스럽다. 요소들의 수가 모든 그룹들에 대하여 같을 필요는 없다. 예를 들면 탄소 섬유를 가진 요소들은 다른 것보다 단단하고 통상적으로 구조의 좁은 부분내에 배치되므로, 목재 섬유 또는 유리 섬유를 가진 요소들보다 탄소 섬유를 가진 요소들이 통상적으로 적게 필요하게 된다.

여기에 설명된 본 발명의 명백한 변형뿐만 아니라, 구현예의 개별적인 특징이나 또는 특징들의 조합은, 만약 결과적인 조합이 물리적으로 가능하지 않다는 점 을 당업자가 즉각적으로 깨닫을 수 없다면, 여기에 설명된 다른 구현예들의 특징들과 교환될 수 있거나 또는 조합될 수 있다.

본 발명은 풍력 터빈 블레이드를 제조하는 이용될 수 있다.

< 도면의 부호>

2. 풍력 터빈 블레이드 외피 부재 4. 몰드

5. 제 2 몰드 부분 6. 경화된 직물 강화 시이트 부재

8. 경화된 직물 강화 시이트 부재의 요소

9. 경화된 직물 강화 시이트 부재의 가장자리

10. 외측 표면 층 재료 12. 내측 표면 층 재료

14. 부분적으로 겹쳐진 요소들의 층 16. 최외측 부분의 일부

18. 중앙선 20. 제 1 시이트 가장자리

22. 제 2 시이트 가장자리 24. 제 1 팁 단부

26. 제 2 팁 단부 30. 형판 수단

32. 내측 스페이서 요소 34. 표면 스페이서 요소

36. 코어 요소 38. 삼각형 공간

40. 최대 폭 42. 분할 선

43. 수지 통로 44. 수지 유입부

46. 수지 유출부 50. 볼록한 측의 간격

53. 오목한 측의 간격 α. 제 1 팁 각도

β. 제 2 팁 각도

Claims (54)

1. 몰드(4)를 제공하는 단계,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 복수개의 요소(8)들을 몰드 안에 위치시키는 단계,

   외측 표면 층 재료(10) 및/또는 내측 표면 층 재료(12)를 몰드(4) 안에 선택적으로 제공하는 단계,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 실질적으로 모든 요소(8)들 사이에 경화 가능한 수지(미도시)를 주입하는 단계, 및

   수지를 경화시킴으로써 경화된 수지 강화 시이트 재료의 복수개의 요소(8)들을 접합시키는 단계를 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   다수의 실질적으로 평행한 요소 가장자리(9)들이 제공되도록, 바람직스럽게는 실질적으로 평행한 요소 가장자리들이 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 길이에 실질적으로 평행하도록, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 일부가 부분적으로 겹쳐지는 타일로서 위치되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 2 개의 층들이 부분적으로 겹쳐지는 요소들로서 위치되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   수지는, 부분적으로 겹쳐진 요소들로서 위치되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 모든 층들에, 하나의 작업으로 주입되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   수지는, 부분적으로 겹쳐진 요소들로서 위치되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 다른 층 안으로 수지가 주입되기 이전에, 부분적으로 겹쳐진 요소들로서 위치되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 제 1 층으로 주입되고, 바람직스럽게는 요소들의 다른 층 안으로 수지가 주입되기 전에 요소들의 제 1 층으로 주입된 수지가 경화되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2) 길이의 적어도 75 %를 따라서 위치되고, 바람직스럽게는 풍력 터빈 블레이 드 외피 부재(2) 길이의 적어도 90 %를 따라서 위치되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 있어서,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유 및/또는 목재 섬유 및 열경화성 수지를 포함하고,

   바람직스럽게는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)가 탄소 섬유 및 에폭시 계열의 수지 또는 비닐 에스테를 계열의 수지와 같은 열경화성 수지를 포함하고,

   보다 바람직스럽게는 경화된 수지 강화 섬유 재료(6)가 탄소 섬유 및 에폭시 계열 수지와 같은 열경화성 수지로 이루어지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 주로 단일방향 섬유(unidirectional fiber)를 포함하고, 바람직스럽게는 단일 방향 섬유들이 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 길이에 평행하게 배향되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중의 어느 한 항에 있어서,

   경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 감길 수 있는(coilable), 풍력 터빈 블 레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)가 2 m 보다 작은 직경을 가진 롤(roll) 위로 감길 수 있는 두께를 가지고, 바람직스럽게는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)가 0.5 mm 내지 3.0 mm 사이의 두께를 가지고, 보다 바람직스럽게는 약 1.5 mm 내지 2 mm 사이의 두께와 같은, 1.0 mm 내지 2.5 mm 사이의 두께를 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 폭은 100 mm 보다 크고, 바람직스럽게는 150 mm 보다 크고, 보다 바람직스럽게는 200 mm 보다 큰, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 폭은 500 mm 보다 작고, 바람직스럽게는 400 mm 보다 작으며, 보다 바람직스럽게는 300 mm 보다 작은, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)에는 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 근접한 요소들 사이에 수지의 주입을 용이하게 하는 표면 조직이 제공되고,

    바람직스럽게는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)에, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 주 표면 위로 약 0.1 mm 내지 0.5 mm 높이의 표면 수지 돌출부가 제공되고,

    그리고/또는, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 주 표면 아래에 0.1 mm 내지 0.5 mm 정도인, 채널들과 같은 요부들이 제공되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 몰드 안에 위치되기 전에 샌드블라스트(sandblast)되고, 그리고/또는 세정 및 건조되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)는 경화된 펄트루젼 복합체(cured pultruded composite)이거나 또는 경화된 벨트 가압 복합체(cured belt pressed composite)인, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 근접한 요소(8)들 사이의 수지 주입을 용이하게 하는 표면 조직은 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 제조 동안에 벨트 가압에 의해 적어도 부분적으로 제공되고, 바람직스럽게는 벨트의 조직을 통하여 또는 포일(foil)의 조직을 통하여 제공되며, 상기 포일은 벨트 가압에 의해 형성되는 섬유 강화 시이트 재료와 벨트 사이에 제공되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소(8)들로 분할하는 단계를 더 구비하고, 상기 분할은 바람직스럽게는 절단에 의해서, 보다 바람직스럽게는 워터 제트(water jet)를 이용하는 절단에 의해서 이루어지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 하나는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부(24)를 향하여 제 1 팁 각도(α)를 형성하도록 분할되고, 바람직스럽게는 제 1 팁 각도(α)가 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 제 1 시이트 가장자리(20)로부터 제 2 시이트 가장자리(22)로의 직선을 따라서 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 분할함으로써 형성되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
19. 제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

    섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 하나는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제 2 단부에 대응하는 제 2 단부(26)를 향하는 제 2 팁 각도(β)를 형성하도록 분할되고, 바람직스럽게는 제 2 팁 각도(β)가 제 1 팁 각도(α) 보다 크고, 보다 바람직스럽게는 제 2 팁 각도(β)가 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 제 1 시이트 가장자리(20)로부터 제 2 시이트 가장자리(22)로의 직선을 따라서 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 분할함으로써 형성되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8) 부분의 폭은 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 폭에 대응하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)는, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 폭(40)에 대응하는 높이를 가진 삼각형 또는 부등변 4 각형인, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
22. 제 1 항 내지 제 21 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 적어도 일부는 형판 수단(30)에 따라서 몰드(4) 안에 위치되며, 바람직스럽게는 형판 수단(30)이, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 단부(24,26)를 향하는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 상대적인 위치 및/또는 몰드 가장자리와 같은 몰드에 대한 적어도 하나의 요소의 위치를 표시하는, 외측 가장자리를 가진 견고한 부재인, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    형판 수단(30)은 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2) 안에 일체화되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
24. 제 1 항 내지 제 23 항의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료의 요소들을 몰드 및/또는 몰드 안의 다른 요소에 적어도 일시적으로, 바람직스럽게는 경화 가능하거나 또는 경화 불가능의 고온 용융 수지와 같은 접착제로써, 또는 이중 코팅된 테이프로써, 또는 클램프, 루프(loop)를 가진 와이어 또는 탄성 부재와 같은 기계적인 고정 수단으로써 고정시키는 단계를 더 구비하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
25. 제 1 항 내지 제 24 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들은 전체 강화 구조를 형성하기 위하여 몰드(4) 안에 위치되며, 전체 강화 구조는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부(24)를 향하는 적어도 2 개의 다리 및/또는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 2 단부에 대응하는 제 2 단부(26)를 향하는 적어도 2 개의 다리를 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
26. 제 25 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들은 전체 강화 구조를 형성하기 위하여 몰드(4) 안에 위치되며, 전체 강화 구조는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부(24)를 향하는 것보다 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 2 단부(26)를 향하는 다리를 적어도 하나 더 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,

    단부(24,26)들중 적어도 하나를 향하는 상이한 다리들에 속하는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 일부는 엇갈려서 짜여지는(interlaced), 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
28. 제 25 항 내지 제 27 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들의 적어도 일부의 폭 및/또는 두께는 겹치는 다리를 가지는 부분들에서 감소되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부 재(2)의 제조 방법.
29. 제 1 항 내지 제 28 항중의 어느 한 항에 있어서,

    복수개의 내측 스페이서 요소(32)들은 수지의 주입 동안에 상기 근접한 요소(8)들 사이에서 수지의 분배를 용이하게 하도록 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 근접한 요소(8)들 사이에 제공되고,

    내측 스페이서 요소(32)들은,

    - 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유와 같은 섬유들의 집합;

    -모래 입자들과 같은 견고한 재료; 및

    - 높은 용융점의 폴리머;로 이루어지는 그룹의 하나 이상의 부재들로부터 선택되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
30. 제 1 항 내지 제 29 항중의 어느 한 항에 있어서,

    수지 주입 동안에 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)의 시이트 가장자리(20,22)에 대해 횡방향으로 수지의 분포를 용이하게 하도록, 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6) 요소(8)의 시이트 가장자리(20,22)에 근접하게 표면 스페이서 요소(34)를 제공하는 단계를 더 구비하고,

    표면 스페이서 요소는 완전히 경화된 섬유 강화 폴리머이고, 표면 스페이서 요소는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6) 요소(8)의 시이트 가장자리(20,22)로부터의 압력하에 붕괴되지 않으면서 수지의 이주(migration)를 허용하는 개방 구조를 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
31. 제 30 항에 있어서,

    스페이서 요소는 경화된 격자 구조이고, 바람직스럽게는 유리 섬유의 복합 격자 구조인, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
32. 제 1 항 내지 제 31 항의 어느 한 항에 있어서,

    - 바람직스럽게는 몰드(4)와 진공이 새지 않게 소통되는 유연성의 제 2 몰드 부분(5)을 제공함으로써 진공 엔크로져(vacuum enclosure)를 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 둘레에 형성하는 단계 및,

    - 진공으로 보조되는 수지 이전 몰딩(vacuum assisted resin transfer moulding; VARTM)과 같은 진공 보조 과정에 의해 수지가 주입될 수 있도록 진공 엔크로져 안에 진공을 제공하는 단계를 더 구비하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
33. 제 1 항 내지 제 32 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화 가능한 수지는 근접한 몰드 표면으로부터 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 근접한 요소(8)들 사이에 주로 주입되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,

    수지는 유연성의 제 2 몰드 부분(5)을 통하여 그리고 수지 통로를 경유하여 몰드(4)의 근접한 표면으로 주입되고, 바람직스럽게는 수지 통로가 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)에 근접하게 코어 요소(36) 내에 배치되며, 상기 요소(8)는 종단 가장자리에 가장 가까운, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
35. 제 34 항의 어느 한 항에 있어서,

    수지 및/또는 과도한 수지에 의해 대체되고 있는 공기는 선단 가장자리 및 종단 가장자리 양쪽에 근접하게 추출되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
36. 2 개의 블레이드 외피들을 연결하는 단계들을 포함하는 풍력 터빈 블레이드를 제조하는 방법으로서, 각각의 블레이드 외피는 접착제 및/또는 기계적인 수단에 의하여 제 1 항 내지 제 35 항중의 어느 한 항에 따른 방법으로 제조 가능한 적어도 하나의 풍력 터빈 블레이드 외피 부재를 포함하고, 바람직스럽게는 각각의 블레이드 외피가 청구항 제 1 항 내지 제 35 항중의 어느 한 항에 따른 방법에 의한 풍력 터빈 블레이드 외피 부재로 이루어지는, 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법.
37. 제 1 항 내지 제 36 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들은, 바람직스럽게는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 목재와 같은 셀루로오스 섬유로 이루어지는 그룹으로부터 선택된, 적어도 2 개 유형의 섬유들을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재(2)의 제조 방법.
38. 부분적으로 겹쳐진 타일(tile)로서 외측 표면에 근접하게 위치되어 있는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)를 구비하는 풍력 터빈 블레이드로서, 바람직하게는 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)가 펄트루젼되거나(pultruded) 또는 밴드 압력 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)인, 풍력 터빈 블레이드.
39. 제 38 항에 있어서,

    블레이드의 길이 방향에 직각인 단면에서 탄소 섬유들의 적어도 80%, 바람직스럽게는 90% 는, 풍력 터빈 블레이드 뿌리 부분의 전체 길이(R)에 대한 풍력 터빈 블레이드 뿌리 부분으로부터의 거리(r)의 비율이 50 % <r/R< 75 % 범위에 있는 단면에 대하여, 바람직스럽게는 25%<r/R <75% 사이의 범위에 있는 단면에 대하여, 압력측의 가장 바깥쪽 20 vol-% 와 흡입 측의 가장 바깥쪽 20 vol-% 의 조합된 체적으로 배치되는, 풍력 터빈 블레이드.
40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,

    적어도 40 m 의 길이를 가지고, 익현(chord; C)에 대한 두께(t)의 비율(t/C) 이, 75%<r/R <95 % 사이의 범위, 바람직스럽게는 70 % < r/R<95%, 보다 바람직스럽게는 66 % <r/R< 95 % 사이의 범위에 있는 에어포일 부분들에 대하여 실질적으로 일정한, 풍력 터빈 블레이드.
41. 제 38 항 내지 제 40 항중의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들은 전체 강화 구조를 형성하고, 상기 구조는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부(24)를 향하는 적어도 2 개의 다리들 및/또는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 2 단부(26)를 향하는 적어도 2 개의 다리들을 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
42. 제 40 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들은 전체 강화 구조를 형성하기 위하여 접합되고, 전체 강화 구조는 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 1 단부(24)를 향하는 것보다 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제 2 단부(26)를 향하는 다리를 적어도 하나 더 가지는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
43. 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서,

    단부(24,26)들중 적어도 하나를 향하는 상이한 다리들에 속한 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 접합된 요소(8)들중 적어도 일부는 엇갈려서 짜여지는(interlaced), 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
44. 제 41 항 내지 제 43 항의 어느 한 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)들중 적어도 일부의 폭 및/두께는 겹쳐진 다리들을 가지는 부분들에서 감소되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
45. 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들을 포함하는 풍력 터빈 블레이드로서, 경화된 섬유 강화 시이트 재료의 복수개의 요소들은, 바람직스럽게는 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 아라미드 섬유들 및 목재와 같은 셀루로스 섬유들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 적어도 2 개 유형의 섬유들을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드.
46. 제 45 항에 있어서,

    경화된 섬유 강화 시이트 재료의 적어도 하나의 요소는 섬유들의 하나 이상의 유형을 포함하는, 풍력 터빈 플레이드 외피 부재.
47. 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서,

    복수개의 요소들은 제 1 섬유 조성물을 가지는 요소들의 제 1 그룹과 제 2 섬유 조성물을 가지는 요소들의 제 2 그룹을 포함하고, 제 1 섬유 조성물은 제 2 섬유 조성물과 상이한, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
48. 제 45 항 내지 제 47 항중의 어느 한 항에 있어서,

    제 1 섬유 조성물은 주로 탄소 섬유들로 이루어지며 제 2 섬유 조성물은 셀루로스 섬유들 및/또는 유리 섬유들을 포함하는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
49. 제 47 항 내지 제 48 항중의 어느 한 항에 있어서,

    제 1 그룹의 요소들중 적어도 하나는 제 2 그룹의 요소와 끝이 이어져서 배치되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
50. 제 47 항 내지 제 48 항의 어느 한 항에 있어서,

    제 1 그룹의 적어도 하나의 요소는 제 2 그룹의 하나의 요소와 부분적으로 겹쳐지도록 배치되는, 풍력 터빈 블레이드 외피 부재.
51. 풍력 터빈 블레이드를 제조하기 위한 제 1 항 내지 제 35 항중의 어느 한 항에 따른 방법의 이용.
52. 제 1 항 내지 제 35 항중의 어느 한 항에 따른 방법으로 제조 가능한 복합 부재를 포함하는 풍력 터빈 블레이드.
53. 경화된 섬유 강화 시이트 재료(6)의 요소(8)를 포함하는 하위 조립체로서, 상기 하위 조립체는 제 1 항 내지 제 36 항중의 어느 한 항에 따른 방법에서 적용 되기에 적절한, 하위 조립체.
54. 풍력 터빈 블레이드 외피 부재의 제조를 위한 제 53 항에 따른 하위 조립체의 이용.

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