KR20120139681A - 터빈 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈 조립체에 있어서, 상기 블레이드 각각은, 상기 블레이드의 스러스트 계수가 상기 터빈 조립체의 회전 속도에 따라 제1 회전 속도까지 증가하고 상기 제1 회전 속도를 넘어 상기 터빈 조립체의 무구속 속도까지 현저히 감소하도록, 상기 블레이드의 길이를 따라 세팅 각도 분포를 가지고 있는, 터빈 조립체를 제공한다.

Description

터빈 조립체{TURBINE ASSEMBLIES}

본 발명은, 터빈 조립체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 그러나 배타적은 아니게, 조력 발전과 같은 액체 동력학적 응용에 사용하기 위한 터빈 조립체에 관한 것이다.

터빈 블레이드 디자인에 대한 종래의 접근법은, 가장 높은 가능한 효율을 가진 블레이드를 생산하는 데에 초점을 맞춘다. 블레이드 디자인의 궁극적 목적은, 자유 스트림 유체로부터 가장 높은 가능한 양의 에너지를 포착하는 것이다.

액추에이터 디스크 및 블레이드 부재 모멘텀 이론의 조합으로 인해, 여러 가지 입력 매개 변수가 규정되었을 때, 반경의 함수로서의 블레이드의 코드(chord) 및 비틀림 프로파일을 규정하는 블레이드 디자인에서 2개의 널리 채택된 방정식을 낳는다. 이들 2개의 방정식은 아래에 주어진다.

변수(variables)는 다음과 같이 정의된다.

? c= 코드

? φ= 비틀림 각도(블레이드 섹션 코드 라인과 회전자 평면 사이의 각도로서 정의됨)

? R= 회전자 반경

? μ= 무차원 국부적 반경(r/R로서 정의됨, 여기에서 r= 국부적 반경)

? C_L= 작동 섹션 리프트(lift) 계수

? N= 블레이드의 수(통상적으로 2 또는 3)

? λ= 팁 속도 비(자유 스트림 유체의 속도에 대한 블레이드 팁의 속도의 비로서 정의됨)

? f= 팁/루트 손실 인자(구속 순환(bound circulation)의 발산(shedding)으로 인한 국부적 리프트의 손실을 고려하기 위한 방정식의 교정)

방정식이 도출된 방식으로 인해, 이러한 패턴으로 디자인된 블레이드는 가장 높은 가능한 C_P(파워 계수)를 주며, 따라서 에너지 포착의 가장 높은 가능한 효율을 가지는 것으로 설명될 수 있다.

종래의 방정식을 사용하여 생성되는 예시적 블레이드 형상(반경에 대해 무차원화됨)은 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 블레이드의 성능은, 팁 속도 비에 대한 파워, 토크 및 스러스트 계수들을 도시하는 도 2의 그래프에 도시되어 있다.

무엇보다도 파워 계수를 최대화하는 목적을 가지고 디자인되는 블레이드는 다른 영역에서 바람직하지 않은 작동 특징을 보일 수 있다. 예를 들면, 도 1a 및 도 1b의 예시적 블레이드를 위한 계수의 도시로부터, 회전자 속도(팁 속도 비)가 증가할 때 스러스트가 현저히 증가하는 것을 알 수 있다. 해상 터빈의 구조 설계에는 큰 어려움이 따르는데, 이는 특히 작동 유체의 밀도차로 인해, 해상 터빈에 대한 스러스트가 동일 파워 출력을 갖는 풍력 터빈의 스러스트의 약 4.5배이기 때문이다.

더욱이, 터빈 회전자는 분리되어 작동하지 않고, 복합 발전 시스템에서의 컴포넌트로서 작동한다. 다른 컴포넌트는, 회전자의 성능에 있어서 초과되지 않아야 하는 제약을 가한다. 예를 들면, 시스템의 완전성을 위협하도록 높은 스러스트를 발생시키는 관련 기어박스 또는 터빈 회전자의 작동 한계를 초과하는 최대 토크를 발생시키는 회전자를 디자인하는 것도 가능한 일이다.

높은 팁 속도 비에서 발생되는 높은 스러스트로 인해 터빈은 '무구속(runaway)' 상태에 접근하는 것이 방지되어야 한다. 이것은, 발생되는 정미 토크가 0이고 회전자가 자유롭게 회전하는 회전자 속도이다. 따라서, 수차의 무구속 속도는, 최대 흐름을 가지고 샤프트 부하는 없는 상태 하의 속도라고 간주될 수 있다. 발전 응용을 위해, 이러한 상태는, 발전기 토크가 갑자기 제거되었거나(즉, 그리드 연결이 손실되었으면) 터빈의 회전에 대한 저항이 최소화되도록 기어 박스가 고장나면, 잠정적으로 달성될 수 있다.

그러한 무구속 상태를 방지하도록 프로그래밍되는 제어 시스템을 제공하는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 이러한 형태의 종래의 시스템은 통상적으로, 발생되는 토크를 제한하기 위해 블레이드의 피치를 변경하는 회전자 허브에 액추에이터를 사용하는 것을 포함한다. 샤프트 제동 기구는 또한, 회전자가 임계 회전 속도를 초과할 위험성이 있으면, 샤프트 속도를 감속시키거나 일정하게 유지하도록 맞물릴 수 있다.

과속을 방지하는 것은 해상 터빈을 위한 특정 문제이다. 유체 밀도 및 속도 차이로 인해, 해상 터빈에서의 토크는 풍력 터빈의 토크보다 단위 출력 파워당 약 2배 높을 것이다. 이러한 문제를 악화시키는 것은, 해상 터빈이 통상적으로 사이즈가 작기 때문에, 회전자 관성이 풍력 터빈에서보다 훨씬 낮다는 사실이다.

이러한 높은 토크의 결과, 낮은 관성 상황은, 해상 터빈이 풍력 터빈에서보다 유속의 변동에 대해 훨씬 빠르게 반응하는 것이다. 예를 들면 조류와 관련되는 질량 유량은, 심각한 터빈 와류와 같은 흐름 패턴의 편차가 1초 미만의 시간에 심각한 과속을 잠재적으로 발생시킬 수 있는 상태를 발생시킬 수 있다. 이들 비교적 높은 주파수 변동을 완화시키기에 충분히 빨리 반응할 수 있는 제어 및 피치 시스템을 디자인하는 것은 문제이며, 터빈에 설치되는 시스템을 비싸고, 무거우며, 복잡하게 할 수 있다.

더욱이, 과속에 의해 발생될 수 있는 손상은, 터빈을 수괴의 표면으로 상승시킬 필요성으로 인해, 수리하기에 비싸고 시간을 많이 소비한다.

이들 문제에 대한 종래에 고려된 한 가지 해결 방안은 UK 특허출원 GB2461265에 기술되었으며, 상기 문헌에, 높은 회전 속도에서 스러스트를 감소시키는 터빈 블레이드 형상이 기술되어 있다. 제안된 디자인은, 블레이드의 스러스트 특성이 바람직한 한계 내에 있도록 엇갈림각(stagger angle)(영각 또는 피치각이라고도 알려짐)이 선택되는 블레이드를 제공한다. 그러나, 그러한 디자인은, 엇갈림각이 흐름 속도에 따라 변하여, 흐름 속도의 소정 범위에서 엇갈림각은 항상 디자인 기준을 충족시켜야 하기 때문에, 고유한 절충을 가진다. 그러한 제한은, 블레이드의 파워 계수가 이상적 경우에 비하여 절충되는 것을 뜻한다.

본 발명의 목적은, 상기 문제들 중 적어도 몇 가지를 완화시키는 방식으로 액체 동력학적 터빈의 회전 속도의 제어를 가능하게 하는 터빈 블레이드, 터빈, 및 관련 디자인 및 작동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 가지 특징에 따라, 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 발전 터빈 조립체에 있어서, 상기 블레이드 각각은, 상기 블레이드의 스러스트 계수가 상기 터빈 조립체의 회전 속도에 따라 제1 회전 속도까지 증가하고 상기 제1 회전 속도를 넘어 상기 터빈 조립체의 무구속(runaway) 속도까지 현저히 감소하도록, 상기 블레이드의 길이를 따라 세팅 각도 분포를 가지고 있는, 터빈 조립체가 제공된다.

제1 속도는 터빈 조립체가 최대 파워 상태를 얻는 속도일 수 있다.

터빈 또는 블레이드를 위한 팁 속도 비(TSR)는, 터빈에 접근하는 유체의 속도에 대한 블레이드 팁의 순간 선형 속도의 비라고 생각될 수 있다.

상기 터빈 조립체의 상기 제1 회전 속도에서의 상기 블레이드의 상기 스러스트 계수의 제1 값은, 상기 터빈의 최대 파워 계수가 얻어지는 값일 수 있다. 상기 터빈 조립체를 위한 상기 무구속 속도에서의 상기 스러스트 계수의 제2 값은 상기 제1 값보다 현저히 낮다.

일실시예에서, 상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 20% 이상 감소된다. 다른 실시예에서, 상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 50% 이상 감소된다. 또 다른 실시예에서, 상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 60% 이상 감소된다.

상기 회전 속도는 팁 속도 비에 의해 정의될 수 있다.

상기 블레이드 각각은, 소정 파워 출력에서의 파워 계수를 위해 최적화된 블레이드와 비교할 때 상기 블레이드의 스팬의 주요 부분에 걸쳐 큰 코드 및/또는 비틀림 각도를 가질 수 있다.

일실시예에서, 상기 비틀림 각도는, 상기 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 비틀림 각도보다 5% 이상 크다.

다른 실시예에서, 상기 비틀림 각도는, 상기 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 비틀림 각도보다 10% 이상 크다.

일실시예에서, 각각의 상기 블레이드의 코드는, 상기 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 10% 이상 크다.

다른 실시예에서, 각각의 상기 블레이드의 코드는, 상기 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 20% 이상 크다.

다른 실시예에서, 각각의 상기 블레이드의 코드는, 상기 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 40% 이상 크다.

일실시예에서, 상기 조립체 또는 상기 조립체의 각각의 상기 블레이드는 0.35 이상의 최대 파워 계수를 가지고 있다.

일실시예에서, 상기 조립체 또는 상기 조립체의 각각의 상기 블레이드는 0.15 이상의 최대 토크 계수를 가지고 있다.

일실시예에서, 상기 조립체 또는 상기 조립체의 각각의 상기 블레이드는 0.7 미만의 최대 파워의 점에서 스러스트 계수를 가지고 있다.

일실시예에서, 상기 조립체 또는 상기 조립체의 각각의 상기 블레이드는, 최대 파워가 발생되는 팁 속도 비의 2배 미만의 팁 속도 비에서 토크가 0으로 떨어지는 팁 속도 비를 가지고 있다.

본 발명의 한 가지 특징에 따라, 터빈 블레이드 조립체에 사용하기 위한 터빈 블레이드에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 블레이드의 스러스트 계수가 상기 터빈 조립체의 회전 속도에 따라 제1 회전 속도까지 증가하고 상기 제1 회전 속도를 넘어 상기 터빈 조립체의 무구속 속도까지 현저히 감소하도록, 상기 블레이드의 길이를 따라 세팅 각도 분포를 가지고 있는, 터빈 블레이드가 제공된다.

도 1a 및 도 1b는, 종래기술에 따라 결정되는 블레이드 형상의 그래프를 도시한다.
도 2는, 종래기술에 따른 블레이드 형상을 위한 성능 계수의 그래프를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는, 본 발명에 따라 결정되는 예시적 블레이드 형상의 그래프를 도시한다.
도 4는, 본 발명에 따른 예시적 블레이드 형상을 위한 성능 계수의 그래프를 도시한다.
도 5는, 종래기술의 블레이드와 본 발명에 따른 예시적 블레이드 사이의 형상 특징의 비교를 도시한다.
도 6은, 종래기술의 블레이드와 본 발명에 따른 예시적 블레이드 사이의 비틀림 분포의 비교를 도시한다.
도 7은, 종래기술의 블레이드와 본 발명에 따른 예시적 블레이드 사이의 스러스트 계수의 비교를 도시한다.
도 8은, 종래기술의 블레이드와 본 발명에 따른 예시적 블레이드 사이의 파워 계수의 비교를 도시한다.

상술한 바와 같이, 액체 동력학적 터빈 블레이드 디자인에서의 종래의 사고는, 블레이드 디자인을 파워 계수를 최대화하는 데에 초점을 맞추는 것이다. 이것은, 특히 스러스트 작동의 면에서 바람직하지 않은 오프 디자인(off-design) 성능을 발생시키는 것이다. 본 발명은 발명자에 의한 이해로부터, 이러한 초점을 완화시키고 약간 감소된 파워 계수를 용납하도록 준비됨으로써, 훨씬 유익한 스러스트 특성을 가지는 블레이드를 디자인하는 것이 가능하다는 것을 도출한다. 이러한 사고의 기본적이 변동에 관한 추가적 연구 및 실험의 결과로, 회전자가 높은 팁 속도 비로 상승될 수 있으면 발생하는 과도한 스러스트 부하에 의해 발생하는 가능한 위험을 블레이드 형상 특성이 완화하거나 제거하기 때문에, '수동적으로 안전한' 것으로 간주될 수 있는 블레이드가 생성될 수 있게 하는 기준이 판정되었다.

본 발명에 의해 제안된 접근법은, 종래기술에서 필요로 하는 피치 시스템의 제거를 가능하게 할 수 있다. 이것은, 조력/풍력 터빈의 단위 비용, 중량 따라서 설치 비용의 실질적 감소, 및 신뢰성의 향상을 발생시킬 수 있다. 제안된 디자인은 고유하게 안전하고, 제동 시스템에 대한 요구사항을 완화시킬 수 있어, 추가적 신뢰성 및 비용의 이점을 가져온다.

그러나, 본 발명은 고정 피치 또는 브레이크 없는 설치에 사용하는 것에 제한되지 않는데, 그것은 본 발명의 성질이 가변 피치 기계에 사용될 수 있기 때문이며, 이때, 가변 피치 기계는, 터빈에 의한 과도한 스러스트 발생을 방지하기 위한 고장 안전 또는 백업 수단을 제공할 수 있다. 유사하게, 샤프트 브레이크와 같은 브레이크는, 대체로 여분의 특성으로서 구비될 수 있지만, 회전자 속도를 제어하기 위해 이상 상황에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 블레이드의 가능한 패밀리(families)를 형성한 디자인 프로세스는, 터빈 시스템의 작동 상의 구속 하에서 작용할 블레이드를 형성하는 것에 초점을 맞추었다. 그 목적은, 임의 상태 하에서 시스템의 나머지의 완전성을 위협하지 않고, 회전자의 속도를 조절하기 위한 필요성을 위한 제어 시스템에 대한 필요성을 감소시킬 블레이드를 생성하는 것이었다.

종래의 제어 시스템을 위한 요구사항을 발생시키는 기준 및 조력 터빈과 같은 액체 동력학적 터빈의 작동 상의 요구사항의 분석의 결과, 의도된 기능을 통해 블레이드 형상을 안내하기 위해 사용되는 주요 제약들이 결정된다.

이들 주요 제약들은,

? 블레이드가 0.35 이상, 바람직하게 0.40 이상(40% 이상의 블레이드 효율)의 최대 파워 계수를 발생시킨다.

? 블레이드가 0.1 미만의 최대 토크 계수를 발생시킨다.

? 블레이드가 0.7 미만의 최대 파워의 점에서 스러스트 계수를 발생시킨다.

? 토크가 0으로 떨어지는 팁 속도 비는, 최대 파워가 발생되는 팁 속도 비의 2배보다 큰 값에서 발생하지 않는다.

? 무구속(0의 토크)에서의 스러스트 계수는, 최대 파워에서 발생되는 스러스트 계수로부터 현저히 감소된다.

이들 요건의 어떤 것도, 단독으로 또는 조합으로, 본 발명의 정의를 제공하는 것으로 간주될 수 있다.

고려될 수 있는 마지막 요건은, 블레이드가 '수동적으로 안전한' 것으로 평가될 수 있게 하는 것이다. 이러한 특성은, 시스템의 작동 한계 내에서 블레이드의 속도와 무관하게 주어진 터빈 장치를 위한 임계 최대 스러스트 발생을 초과할 수 없는 블레이드를 제공하기 위해 고려될 수 있다. 따라서, 이러한 성능의 효과는, 추가적 제어 수단에 의해 회전자 과속을 방지하기 위한 필요성이 제거될 수 있다는 것인데, 그것은, 터빈과 결합되는 발전기가 정상적 회전 속도보다 높은 회전 속도에서의 발전과 일치하는 것으로 규정되는 한, 블레이드에 의해 발생되는 스러스트 부하는 회전 속도가 증가할 때 실제로 감소할 것이기 때문이다.

또한, 제4 기준은, 발전기가 강제로 구동될 속도의 범위를 제한한다. 따라서, 상기 열거한 제4 및 마지막 기준의 조합은, 실제적 이용성을 가지는 본 발명의 정의를 제공하는 것으로 간주될 수 있다.

디자인 프로세스는 많은 다른 형상을 조사하였고 블레이드의 패밀리를 결정하였으며, 블레이드의 패밀리는 모두, 상기 열거한 기준에 의해 규정되는 범위 내에 있는 성능 계수를 가진다.

이들 기준에 따른 한 가지 예시적 형상은 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있으며, 도 3a 및 도 3b는 코드 및 비틀림 분포를 도시하고 있다. 이러한 방식으로 디자인되고 그러한 형상 특성을 가진 블레이드는, 상술한 바와 같이, 수동 안전, 제한된 스러스트 터빈 블레이드를 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 회전자 각도의 코드와 평면 사이의 각도는 세팅 각도로서 정의되고, 이러한 각도는, 블레이드의 스러스트 계수가 터빈 조립체의 회전 속도에 따라 제1 회전 속도까지 증가하고 터빈 조립체의 제1 회전 속도를 넘어 무구속 속도까지 현저히 감소하도록 세팅 각도 분포를 얻기 위해, 블레이드의 길이를 따라 변화한다.

블레이드의 내부 구조는, 블레이드가 유체동력학적 성능을 가질 때 비교적 중요하지 않다. 따라서, 아래에 설명되는 엔빌로우프 내에 외부 형상을 가지는 블레이드를 생성하고자 하면, 블레이드는 내부 구조와 거의 무관하게 필요한 성능 특성을 가질 것이다.

상기 블레이드의 결과적인 성능은 아래의 그래프에 기술되었다. 성능 계수는, 산업 표준 시뮬레이션 툴로 간주되는 가라드-하싼(Garrad-Hassan)의 '조력 블레이드' 소프트웨어를 사용하여 얻어졌다.

비교의 목적을 위해, 새로이 제안된 블레이드의 형상은 도 1a 및 도 1b의 '표준' 블레이드와 비교된다. 주요한 차이점은 블레이드의 전체 스팬에 걸친 현저히 큰 코드 및 더 큰 비틀림 각도라는 것을 알 수 있다. 의미 있는 비교를 가능하게 하기 위해, 두 가지 블레이드는 1.15MW를 발전시키기 위한 요구사항에 의해 설정되는 반경을 가졌다. 이것은 13% 시스템 손실을 가지며 1MW로 정격된 기계를 위해 의미 있는 값이다. 파워 계수가 약간 강하였다는 사실을 고려하기 위해 새로운 블레이드에 소량의 반경 증가가 있는 것을 알 수 있다. 이것은 약 4%의 변화이다.

이러한 신규 디자인은 주로 블레이드의 형상 엔빌로우프에 포함되는 것을 유의하여야 한다. 하이드로포일(또는 에어포일) 단면은 성능 변화에 대해 훨씬 더 중요하고, 여기에 설명된 예에서, 순전히 본 발명의 이점의 상대적 비교를 가능하게 하기 위해, 동일한 포일 단면이 상기 두 가지 블레이드에 사용되었다.

2개의 블레이드를 위한 스러스트 특성을 비교하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 차이가 현저하다. 아래의 도면에 도시된 두 가지 곡선은 무구속 점에서 멈춘다. 무구속 점에서, 표준 블레이드는 0.67의 스러스트 계수를 발생하는 반면에, 신규 블레이드는 겨우 0.19만 발생한다. 이것은 최대 스러스트 계수 값을 비교하면 0.83과 0.65이다.

그러나, 2개의 블레이드의 파워 계수 따라서 효율을 비교하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 최대 파워 계수에 훨씬 작은 상대적 차이가 있는 것을 알 수 있다. 그러한 차이는, 상기 플롯에서 볼 수 있는 작은 반경 증가에 의해 용이하게 보상될 수 있다. 이들 2개의 그래프는 신규 블레이드의 가장 중요한 이점을 명백히 보여주며, 신규 블레이드는 현저한 스러스트 감소를 제공하면서 허용 가능하게 높은 파워 계수를 유지한다(종래의 디자인 방법에 따라 얻을 수 있는 파워 계수로부터 약간 감소되었지만).

다른 현저한 이점은 무구속 상태에서 절대 회전 속도의 큰 감소이다.

상기 사항과 관련하여, 본 발명은, 예를 들면 고정된 파워 발생(사용될 터빈 블레이드의 필요한 반경을 결정할 수 있음)을 위한 것과 같은 주어진 상태 하에서, 1페이지(앞의)의 종래의 방정식에 따라 결정되는 블레이드에 비하여 형상(코드 및 세팅 각도) 특성의 이탈에 기초하여 정의될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또는, 상술한 다른 물리적 또는 작동상의 차이의 어느 것도 본 발명을 정의할 수 있다.

본 발명은 특히 조력 터빈과 관련하여 발명되었지만, 본 발명은, 방법을 그러한 응용에 맞추기 위해 단지 통상적인 수정만 하여도 풍력 터빈, 수로식 터빈(run-of-river turbines) 또는 수력 전기 터빈을 포함하여 다른 터빈 구조에 이용할 수 생각된다. 모든 그러한 시스템은 터빈 속도를 제어하는 것에 대한 수동적 고유하게 안전한 접근법으로부터 이점을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 어느 하나의 블레이드 프로파일에 제한되지 않고, 터빈의 환경 작동 요구사항에 따라 임의의 수의 여러 가지 다른 블레이드 프로파일이 형성될 수 있다.

Claims (19)

1. 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 발전 터빈 조립체에 있어서,
   상기 터빈 블레이드 각각은, 상기 터빈 블레이드의 스러스트 계수(thrust coefficient)가 상기 터빈 조립체의 회전 속도가 제1 회전 속도가 될 때까지 증가하고 상기 제1 회전 속도를 넘어 상기 터빈 조립체의 무구속(runaway) 속도까지 급격히 감소하도록, 터빈 블레이드의 길이를 따라 세팅 각도 분포를 가지고 있는,
   터빈 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 터빈 조립체의 상기 제1 회전 속도에서의 상기 터빈 블레이드의 상기 스러스트 계수의 제1 값은, 상기 터빈의 최대 파워 계수가 얻어지는 값이며,
   상기 터빈 조립체에 대한 상기 무구속 속도에서의 상기 스러스트 계수의 제2 값은 상기 제1 값보다 현저히 낮은,
   터빈 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 20% 이상 감소되는, 터빈 조립체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 50% 이상 감소되는, 터빈 조립체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스러스트 계수는 상기 제1 회전 속도와 상기 무구속 속도 사이에서 60% 이상 감소되는, 터빈 조립체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전 속도는 팁 속도 비(tip speed ratio)에 의해 정의되어 있는, 터빈 조립체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   고정 피치 블레이드 회전자 구조를 포함하는, 터빈 조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   액체 동력학적 터빈 조립체를 포함하는, 터빈 조립체.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터빈 블레이드 각각은, 소정 파워 출력에서의 파워 계수를 위해 최적화된 블레이드와 비교할 때, 터빈 블레이드의 폭(span)의 주요 부분에 걸쳐 큰 코드 및/또는 비틀림 각도를 가지고 있는, 터빈 조립체.
10. 제9항에 있어서,
    상기 비틀림 각도는, 상기 터빈 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 비틀림 각도보다 5% 이상 큰, 터빈 조립체.
11. 제9항에 있어서,
    상기 비틀림 각도는, 상기 터빈 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 비틀림 각도보다 10% 이상 큰, 터빈 조립체.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 터빈 블레이드의 코드는 터빈 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 10% 이상 큰, 터빈 조립체.
13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 터빈 블레이드의 코드는 터빈 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 20% 이상 큰, 터빈 조립체.
14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 터빈 블레이드의 코드는 터빈 블레이드의 길이에 걸쳐 대응 파워 계수가 최적화된 블레이드의 코드보다 40% 이상 큰, 터빈 조립체.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터빈 조립체 또는 상기 터빈 조립체의 각각의 터빈 블레이드는 0.35 이상의 최대 파워 계수를 가지고 있는, 터빈 조립체.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터빈 조립체 또는 상기 터빈 조립체의 각각의 블레이드는 0.15 이상의 최대 토크 계수를 가지고 있는, 터빈 조립체.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터빈 조립체 또는 상기 터빈 조립체의 각각의 블레이드는 0.7 미만의 최대 파워의 점에서 스러스트 계수를 가지고 있는, 터빈 조립체.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터빈 조립체 또는 상기 터빈 조립체의 각각의 터빈 블레이드는, 최대 파워가 발생되는 팁 속도 비의 2배 미만의 팁 속도 비에서 토크가 0으로 떨어지는 팁 속도 비를 가지고 있는, 터빈 조립체.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 청구된 터빈 조립체용 블레이드.

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