NL2000301C1 - Inrichting die aerodynamische liftvariaties ondervindt. - Google Patents

Description

Inrichting die aërodynamische liftvariaties ondervindt

Inrichting omvattende een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel, welk profiel onder bepaalde condities een liftkracht opwekt welke kracht men kan splitsen in een in 5 de tijd constant deel en een in de tijd variërend deel.

Inleiding & Definities

Een dergelijke inrichting kan een wind energie onttrekkend apparaat zijn zoals een vaststaande, drijvende of vliegende turbine van het type horizontale as turbine of 10 verticale as turbine of ladderturbine. Verder kan een dergelijke inrichting een helikopter, een fan, een propeller, een hangglider, een door windkracht voortgestuwd vaartuig, een vlieger, een (zweef)vliegtuig of een ultralight zijn. De uitvinding heeft vooral betrekking op inrichtingen die aan liftkrachten blootstaan en zich 'laag' in de atmosferische grenslaag bevinden. Deze inrichtingen ondervinden nadeel door de 15 turbulentie in de atmosfeer die tot liftkrachtvariaties leidt.

Alle inrichtingen waarop de uitvinding betrekking heeft zijn voorzien van tenminste een schoep, die gedefinieerd is als een object dat een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel omvat en een of meerdere bevestigingsmiddelen. Een schoep kan in hoofdzaak transleren zoals bij een ladderturbine, een vliegtuigvleugel of een 20 zeil van een boot of kan om een as roteren. In het laatste geval wordt het samenstel van de een of meer draaiende schoepen en een naaf rotor genoemd zoals bijvoorbeeld een helikopterrotor, een windturbinerotor, een propeller of een fan. De schoepen van een rotor worden rotorbladen genoemd. N is het aantal rotorbladen, R is de rotorradius. Door de rotatie krijgt het deel van het blad op radius R een 25 tipsnelheid vtip gelijk aan het product van de rotatiesnelheid ω uitgedrukt in rad/s en de rotorradius R in m: νϋρ = ω/? [m/s]. Dit deel tussen 0.95R en R noemt men bij een horizontale as turbine, fan, helikopterrotor en propeller de bladtip. De ongestoorde windsnelheid V is de windsnelheid ter plekke van de as van de rotor zoals deze er zou zijn als de windturbine de wind niet zou storen (beïnvloeden). De verhouding 30 tussen de tipsnelheid νϋρ = ω/? en de ongestoorde windsnelheid V is de snellopendheid die aangeduid wordt met λ = mRIV. Deze laatste uitdrukking geldt ook voor een VAT of ladderturbine waarbij dan voor wR de hoogste snelheid loodrecht op de windsnelheid van een profiel van de inrichting dient te worden genomen. Een profiel is een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel dat door de stroming 35 bewegend aan de voorzijde in hoofdzaak rond is en aan de achterzijde meestal scherp 2 of afgekapt. Eén zijde van het profiel noemt men de bovenzijde of wel zuigzijde die in de regel bol is. De andere zijde noemt men de onderzijde of drukzijde die de stroming volgend eerst bol is en later vaak hol of vlak. De zuigzijde en de drukzijde kunnen ook gespiegeld gelijkvormig zijn zodat een symmetrisch profiel ontstaat. Het 5 lijnstuk dat gevormd wordt door de middelpunten van cirkels binnen het profiel die raken aan onderzijde en bovenzijde noemt men de welvingkromme. Aan de profielvoorrand loopt deze kromme door tot de profielcontour. Het lijnstuk dat het voorste punt en het achterste punt van de welvingkromme verbindt is de koorde. De voorrand van het profiel ligt bij 0% van de koorde 0%c) en de achterrand bij 100%c. 10 De maximale afstand tussen de welvinglijn en de koorde uitgedrukt in procenten van de koorde is de welving. De verhouding tussen de diameter van de grootste cirkel in het profiel en de koorde is de dikte t van het profiel. Een profiel kan verlengd zijn met een min of meer flexibel of in stand regelbaar deel dat geen deel uitmaakt van de koorde. Flexibel of in stand regelbaar zijn delen van de achterste helft van het profiel 15 die in positie binnen een assenstelsel dat gefixeerd is op de voorste helft van het profiel meer dan 2.5%c verplaatsen. De koorde gemiddeld over een deel van de schoep is de gemiddelde koorde en de koorde op een bepaalde positie is de lokale koorde cr, die bij rotorbladen een functie is van de radiale positie r. Een rotorblad kan in een bepaald radiaal bereik bestaan uit meerdere profielen, in dat geval dient voor 20 de lokale koorde cr de som van de koorden van de profielen van dat rotorblad genomen te worden.

De lift L die een profiel opwekt is voor kleine invalshoeken ongeveer evenredig met zowel de koorde als de liftcoëfficiënt q. De koorde volgt uit dé vergelijking C = M. Hierin is M een dimensieloze impulsverlies met waarde M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 25 +17.50CP3. C is het dimensieloze koordekental dat voor een horizontale as turbine

NrcfiiA2l(2nF?) en voor een verticale as turbine NrCrCiA2/R? bedraagt. Dit kental geeft aan hoe de parameters N, cn ch r, Ren λ ten opzichte van elkaar gekozen dienen te worden om een bepaald dimensieloos impulsverlies in de stroming te realiseren. Dicht bij de rotatie-as geeft het koordekental geen goede waarde daarom is dit getal voor 30 met name zinvol in het radiale bereik beginnend bij 0.3R-0.6R en lopend tot 0.9R-1.0R Voorbeeld voor een horizontale as turbine: stel M = 3/4. Kiest de ontwerper R = 50m, λ = 8, N = 3 en C/ = 0.9 dan volgt Cf = 68.2m2. Op een radiale positie van 25m zou de koorde dan ongeveer 2.73m moeten bedragen.

Indien gesproken wordt over een gemiddeld koordekental voor een horizontale as 35 turbine in bijvoorbeeld het bereik van 0.4R tot 0.95R wordt gedoeld op de integraal 3 van OAR tot 0.95R met als integrand het koordekental C = NrcrCiA2l{2nR2) genormaliseerd met de factor 1/(0.95f?-0.4R); in formulevorm: Λ r=0.95H xr * 2 C=_!_ f *^dr.

0 55R 2πΛ2

De vermogencoëfficiënt Cp is gedefinieerd door P/f^pAV3) waarin P het volgens de 5 klassieke Lanchester-Betz theorie aan de stroming onttrokken vermogen is, p de luchtdichtheid is en A het rotoroppervlak πΡ2. Het onttrokken vermogen P zal hoger zijn dan het elektrisch vermogen Pe door omzettingsverliezen. Voor waarden van Pe tussen 0.5Pnom en Pnom, waarin Pnom het maximale 10 minuten gemiddelde ontwerpvermogen is, wordt aangenomen dat P = 1.2Pe. De bladhoek is 0° als de 10 locale koorde van de bladtip op 0.99R in het vlak ligt waarin het blad roteert, waarbij de hoek positiever wordt bij bladverdraaiing richting vaanstand. De invalshoek is de hoek tussen de koorde en ongestoorde aanstromende lucht in een 2D situatie. De invalshoek waarbij het blad geen lift levert is de 0-invalshoek. De 0-invalshoek van asymmetrische profielen ligt vaak tussen -0.5° en -5°. De lift verloopt voor kleine 15 invalshoeken (bijvoorbeeld tussen -8° en +8°) ongeveer lineair met de invalshoek. In de praktijk varieert de invalshoek in de tijd door bijvoorbeeld atmosferische turbulentie, waardoor ook de liftcoëfficiënt varieert. Omdat diverse parameters variëren van seconde tot seconde definieert men bijvoorbeeld de liftcoëfficiënt over 10 minuten gemiddeld als de 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt. De hoek waarbij een profiel 20 overtrekt is profielafhankelijk. Een typische overtrekhoek is +10°, waarbij de liftcoëfficiënt 1.1 tot 1.6 bedraagt. Bij grotere hoeken neemt de liftcoëfficiënt q nog maar weinig toe of neemt hij zelfs af en neemt tegelijkertijd de weerstandcoëfficiënt cd van het profiel toe. Dit is laatste resulteert in profielweerstand D: een remmende kracht in stromingsrichting. Het rendement van windturbines daalt sterk als overtrek 25 optreedt. Normaal gezien worden turbinebladen zodanig ontworpen dat overtrek weinig voorkomt als de turbine Pnom nog niet bereikt heeft, ofwel onder nominaal vermogen bedreven wordt. De windsnelheid waarbij de turbine P„om bereikt heet de nominale windsnelheid Vnom. Het vermogen blijft boven de nominale windsnelheid in hoofdzaak constant totdat de maximale bedrijfswindsnelheid Vcut^ut is bereikt. 30 Daarboven stopt de turbine om overbelasting te voorkomen.

Als overtrek optreedt kan men dit voorkomen met lift verhogende middelen. We doelen daarmee onder meer op in de techniek bekende maatregelen zoals het aan brengen van zogenaamde vortex generatoren (vg's), het aanbrengen van gurney 4 flaps, het verlengen van de koorde, het vergroten van de welving, de grenslaag afzuigen door spleten in het blad, het aanbrengen van kleppen nabij de voorrand of nabij de achterrand van het blad, het vervormen van een flexibel deel achter het profiel, toepassing van het Magnus effect of van FCS zoals is beschreven in Sinha, 5 S.K., W003067169. Al deze liftverhogende middelen kunnen in principe als separate elementen op de schoep worden aangebracht of kunnen daarmee in meer of mindere mate zijn geïntegreerd, tevens kunnen al deze middelen in meer of mindere mate actief of passief worden toegepast of van een regeling zijn voorzien die bijvoorbeeld reageert op basis van versnellingen van de schoep.

10 Vortexgeneratoren (vg's) zijn elementen die op het bladoppervlak zijn aangebracht of daarmee zijn geïntegreerd en zich vanaf het profieloppervlak uitstrekken in de stroming. Eventuele bevestigingsdelen zoals een grondplaat die verbonden is met de vg, wordt niet tot de vg gerekend. De koordepositie van de vg is gerelateerd aan het deel van de vg met de geringste koordepositie. De grondplaat dient ter bevestiging 15 van de vg op het profiel en kan in hoofdzaak vlak zijn dan wel meegevormd zijn met de lokale profielvorm. Bekende uitvoeringsvormen van vg’s staan ondermeer in Waring, J., US5734990; Kuethe, A.M., US3578264; Kabushiki, K.T., EP0845580; Grabau, P., WOOO/15961; en Corten, G.P., NL1012949. Vg’s hebben vaak een lengte van ongeveer 3% van de koorde, een hoogte van ongeveer 1% van de koorde en een 20 onderlinge afstand van ongeveer 5% van de koorde. Vg's kunnen bovendien zijn uitgevoerd als airjets die uit het bladoppervlak lucht in de grenslaag spuiten zoals bijv. bekend uit Gerhard, L, US4674717. Vg's veranderen de grenslaagstroming waardoor overtrek pas bij grotere invalshoeken optreedt. Profielen met vg's halen typisch liftcoëfficiënten van 1.5-2.5 en bereiken dat bij invalshoeken van bijvoorbeeld +12° tot 25 +25°. Er is sprake van een basislijn indien 3 of meer vg's op regelmatige afstanden in hoofdzaak zijn aangebracht op een lijn loodrecht op de stromingsrichting of daarvan tot 30° afwijkend. Op een profiel kunnen meerdere basislijnen zijn aangebracht. Indien er meerdere vg's of basislijnen min of meer in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn kan men spreken over voorste, middelste en achterste vortexgeneratoren. De 30 voorste corresponderen met de vg's op de kleinste koordepositie, de achterste met die op de grootste koordepositie en de middelste zijn daartussen gelegen. Tangentialen zijn cirkels om het rotatiecentrum in het vlak van rotatie door de betreffende profielen. Aan elkaar grenzende vortex generatoren kunnen tegengestelde vortices of dezelfde vortices opwekken. Met name op draaiende schoepen kunnen vg’s die de stroming 35 naar grotere radiale posities drukken van extra voordeel zijn.

5

Een schoep ontleent sterkte aan fibers die tegen het bladoppervlak liggen en aan schotten aangebracht tussen boven en onderzijde. De fibers worden bijeengehouden door elkaar en door een hars. Met name daar waar profielen dik zijn liggen tegen het oppervlak unidirectionele fibers die zich in hoofdzaak in de lengterichting van de 5 schoep uitstrekken. De massieve dwarsdoorsnede is de doorsnede van deze in hoofdzaak unidirectionele fibers tussen 5%c en 70%c waarbij schuimdelen en holtes niet meegerekend worden.

Nadelen 10 De hierboven genoemde inrichtingen dienen bestand te zijn tegen de gemiddelde liftkrachten en de variatie van de liftkrachten. De liftkracht is in het algemeen een direct gewenste kracht. De variaties zijn vaak een ongewenst gevolg van de turbulentie in de lucht. De variaties werken kostenverhogend door in de inrichtingen en betekenen een veiligheidsrisico door mogelijke overbelasting van de constructie en 15 zijn comfortverminderend voor eventuele inzittenden. Bijvoorbeeld windturbines ondervinden veel turbulentie doordat ze laag in de atmosfeer staan en omdat ze vaak in parken zijn opgesteld en hinder ondervinden van de zoggen van turbines aan loef. De turbulentie en de zoggen leiden tot nadelige belastingsvariaties die kostenverhogend zijn voor de turbine. De in de inleiding genoemde inrichtingen 20 ondervinden ook nadeel als ze niet in bedrijf zijn en bijvoorbeeld stilstaan of geparkeerd staan. Bij hoge windsnelheden kunnen grote aërodynamische belastingen op de schoepen ontstaan. Weer een nadeel is dat de aërodynamische eigenschappen van schoepen en van windturbinebladen in het bijzonder moeilijk voorspelbaar zijn. De consequentie hiervan is dat een nieuw prototype van een inrichting met dergelijke 25 schoepen vaak een langdurig en kostbare fase van testen en aanpassen doorloopt voordat hij voldoet. Bij dit aanpassen kan gebruik gemaakt worden van vortex generatoren maar daarbij ontstaat het nadeel dat daarmee hysterese in de lift versus invalshoek curve ontstaat: de lift bij toenemende invalshoek kan veel hoger zijn dan bij afnemende invalshoek. Een verder nadeel is dat bij bijvoorbeeld windturbines hoge 30 momenten door dunne schoepen worden geleidt en dat hiervoor veel en sterk materiaal nodig is om dat op te vangen. Bij het ondervangen van dit nadeel door toepassing van dikke profielen ontstaat het nadeel dat de stroming kan loslaten aan de drukzijde wat weer tot een rendementsdaling leidt. Een verder nadeel voor inrichtingen met draaiende schoepen is dat het deel van de rotorbladen dat zich dicht bij de as 35 bevindt vaak onvoldoende snelheid heeft om voldoende lift op te wekken. Daardoor is 6 de tegendruk die bijvoorbeeld een windturbinerotoren tegen de wind opwekt in dat deel laag en ontstaat er rendementsdaling omdat lucht van de hoge drukzijde naar de lage drukzijde van het rotorvlak kan stromen door het rotorcentrum.

5 Toelichting conclusies

Het is het doel van de uitvinding om deze nadelen te vermijden. Dit doel wordt bij de hierboven beschreven inrichtingen verwezenlijkt door de gangbare profielen in de inrichtingen te vervangen door profielen met een tenminste 10%, in het bijzonder tenminste 20% en meer in het bijzonder tenminste 30% kortere koorde. Hierdoor kan 10 de variatie van de liftkracht door turbulentie, door windschering en door scheefstand afnemen met meer dan 50%. Dit reduceert vermoeiing in de gehele constructie en het verhoogt comfort indien er mensen hinder ondervinden van de liftvariaties. Het maakt toepassing van de inrichtingen in situaties van hoge turbulentie mogelijk en bij windturbines kan de onderlinge afstand kleiner gekozen worden. Het is bekend dat de 15 lift van een profiel in hoofdzaak evenredig is met zowel de liftcoëfficiënt C/ als de koorde c. Onder de voorwaarde dat de ontwerper het product cct constant houdt, kan hij c en C/ vrij kiezen en behaalt het profiel de gewenste lift. Zonder er bij stil te staan voert de deskundige dezelfde gedachtegang door voor liftvariaties en dat is onjuist. Het opmerkelijke is dat liftvariaties net als de lift evenredig zijn met de koorde c, maar 20 anders dan de lift in hoofdzaak onafhankelijk zijn van de liftcoëfficiënt C/. Dit nieuwe inzicht leidt tot de extra ontwerpregel dat om liftvariaties te reduceren men de koorde korter dan gebruikelijk en de liftcoëfficiënt hoger dan gebruikelijk dient te kiezen. Bij rotorbladen veroorzaakt vooral het buitendeel grote belastingen en is het vooral daar van voordeel om profielen toe te passen met genoemde hoge 10 minuten gemiddelde 25 liftcoëfficiënten.

Verder voordeel ontstaat door profielen van de inrichting stationair te bedrijven op invalshoeken die afwijken van de 0-lifthoek met meer dan 10°, en in het bijzonder meer dan 12° en nog meer in het bijzonder meer dan 14° en bij voorkeur ongeveer 16°.

30 Verder voordeel ontstaat voor bijvoorbeeld een hanglider, zeilboot, surfplank, vlieger, ultralight, parafoil, zweefvliegtuig of windenergie onttrekkend apparaat indien de schoep(en) een aërodynamisch profiel omvatten met een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt ct heeft groter dan 1.1, in het bijzonder groter dan 1.2 en meer in het bijzonder groter dan 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6. Omdat het buitendeel van de 35 rotorbladen de grootste belastingen veroorzaakt is het van voordeel om vooral in dit deel profielen met genoemde hoge 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënten toe te passen.

7

Verder voordeel ontstaat als de schoep een rotorblad van een helikopter betreft. Omdat deze bladen bij voorwaartse vlucht van een helikopter cyclische 5 liftcoefficientvariaties ondergaan wordt hier voordeel bereikt als het maximum van de liftcoefficient gemiddeld over velen cycli groter is dan 1.1, in het bijzonder groter dan 1.3 en meer in het bijzonder groter dan 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6.

Voor windturbines waarvan de vermogenscoëfficiënt Cp tussen V3 en 16/27 ligt, kan het dimensieloze impulsverlies op allerlei manieren bepaald worden. Een van 10 voorkeur zijnde methode is M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 +17.50CP3. Door de zo gevonden M gelijk te stellen aan het koordekental C kan door substitutie van N, r, c>, λ, R de locale koorde cr bepaald worden. Verder voordeel ontstaat als cr kleiner gekozen wordt dan de waarde die volgt als wordt aangenomen dat q = 1.1 en in het bijzonder 1.3 en meer in het bijzonder 1.5 en meer in het bijzonder bij voorkeur 1.7. Verder 15 voordeel ontstaat door de bladen te bedrijven bij een hoge liftcoëfficiënt en een lage tipsnelheid wat tot minder geluidsproductie leidt.

Voorbeeld: Een klassieke horizontale as turbine heeft een profiel nabij de tip met een 0-lifthoek van -3°, een maximale liftcoëfficiënt van 1.3 bij 10° invalshoek en een liftcoëfficiënt die tussen deze hoeken lineair verloopt met 0.1 per graad. Boven 10° 20 invalshoek overtrekt het profiel en neemt het rendement sterk af. Stel dat de gemiddelde invalshoek 7° bedraagt en door turbulentie varieert met ±3°, dan varieert de liftcoëfficiënt van 0.7 tot 1.3 en is gemiddeld 1.0. De liftvariatie is 0.6/1.0 = 60% van het gemiddelde. Dit zijn wisselende belastingen die doorwerken in de bladen, de transmissie, de lagers, de toren, het fundament etc. en daar overal tot een 25 kostentoename leiden. Volgens een voorbeeld van de uitvinding kiezen we vervolgens profielen met vortex generatoren waardoor overtrek pas bij grotere invalshoek optreedt. De maximale liftcoëfficiënt is nu bijv. 1.8 bij een invalshoek van 15°. De rotor wordt zo ontworpen dat de invalshoek gemiddeld 12° is en de liftcoëfficiënt gemiddeld 1.5. Omdat de lift voor kleine a ongeveer evenredig is met het product van koorde en 30 liftcoëfficiënt, kiezen we de koorde een factor 1.5 korter zodat de lift en daarmee de opbrengst gelijk blijven. Door turbulentie varieert de invalshoek in dit geval tussen 9° en 15° zonder te overtrekken. Met verder dezelfde aannames volgt dat de liftcoëfficiënt varieert tussen 1.2 en 1.9. De verrassende conclusie is dat de variatie nu slechts 40% van het gemiddelde is, ofwel 2/3 van de belastingvariatie in de klassieke situatie. Ook 35 belastingswisselingen door scheefstand en windschering zijn beduidend lager omdat 8 daarop dezelfde redenatie toepasbaar is. Door de bladen boven Vcut-out zodanig te parkeren dat de maximale positieve lift niet behaald wordt en bij voorkeur dat de lift negatief is, zijn de belastingen op de bladen globaal net als de koordereductie een factor 1.5 lager. Een voorbeeld van een goede parkeerstand is die waarbij de 5 bladhoek is ingesteld buiten het bereik van 30° -100°.

Verder voordeel ontstaat voor turbines met een instelbare bladhoek en in het bijzonder voor windturbines die de bladen richting vaanstand verstellen om het vermogen te reduceren en nog meer in het bijzonder bij een turbine van het type dat op 1 of 2 constante toerentallen draait omdat de vermogenskwaliteit verbetert door de 10 lagere belastingvariaties volgens de uitvinding. Constant toerenturbines hebben we gedefinieerd als turbines waarvan het 10 minuten gemiddelde toerental in een continu bereik minder dan 5% varieert. Bij een 2 toeren turbine heeft de turbine 2 continue bereiken en wordt de 5% variatie per bereik berekend.

Verder voordeel ontstaat als liftverhogende middelen zoals bijvoorbeeld vg’s 15 zijn toegepast op een schoep waarbij deze als separate elementen zijn toegevoegd of waarbij deze middelen geïntegreerd zijn met de schoep. Het is bekend dat men vg’s toepast om onderpresterende rotoren te verbeteren. Zo’n situatie is beschreven in Corten, G.P., "Flow Separation on Wind Turbine Blades", ISBN 90-393-2582-0. Bij nieuw te ontwerpen rotoren echter raadt de vakman de toepassing van vg’s in het 20 algemeen af. Het is namelijk algemeen bekend uit windtunnelexperimenten dat bij kleine invalshoeken de weerstand van een profiel zonder vg’s lager is dan die van hetzelfde profiel met vg's. Verrassend is dat dit advies niet juist blijkt en voortkomt uit een onjuist experiment. Een profiel zonder vg's dient men te vergelijken met een profiel met vg’s met kortere koorde dat dezelfde lift behaald. Dit gebeurt niet omdat er 25 dan meerdere dure profielen van verschillende koorde nodig zijn.

Voorbeeld. Stel het profiel zonder vg’s heeft c, = 1.0, cd = 0.01 en c = 1 m en het profiel met vg's met C/ = 1.5, cd = 0.012 en c = 2/3 m. Beide profielen leveren dezelfde lift want het product cq is gelijk. De weerstand van het profiel zonder vg’s is evenredig met ccd = 0.01 x 1 = 0.01 en van het profiel met vg's is ccd = 0.012 x 2/3 = 0.08. Met 30 vg’s is de weerstand dus lager ook al is de weerstandscoëfficiënt hoger. De weerstandscoëfficiënt kan overigens ook dalen door vg's aan te brengen. Verder van voordeel is dat de vg’s de grenslaag sterk conditioneren en daarmee de effecten van vervuiling relatief minder belangrijk maken. Dit leidt tot minder productiedaling bij vervuiling.

9

Verder voordeel ontstaat doordat bij de toepassing van liftverhogende middelen met name aan de zuigzijde de maximale lift bij positieve invalshoek groter is dan de maximale negatieve lift bij negatieve invalshoek. Aan de aërodynamische drukzijde zijn er minder maatregelen nodig (toevoegen van schuim of toepassen van 5 een hoger percentage type II fibers) om knik te voorkomen.

Verder voordeel ontstaat door aan de aërodynamische drukzijde carbon fibers toe te passen die speciaal geschikt zijn om trekbelastingen op te nemen. Dit leidt tot een massabesparing die doorwerkt in de kosten van de hele turbine. Voor de betekenis van type I en type II fibers wordt verwezen naar Bech, A. e.a. , WO 10 2004/078465. In dit octrooischrift is reeds melding gedaan van een asymmetrisch gelamineerd onderdeel. Echter wordt niet aangegeven in welk opzicht het onderdeel asymmetrisch is en evenmin worden redenen aangevoerd die de basis vormen voor een asymmetrische constructie terwijl die redenen (asymmetrisch aërodynamisch gedrag) pas ontstaan bij uitvoering van de bladen volgens de onderhavige uitvinding.

15 Verder voordeel ontstaat door spleten in het profiel aan te brengen aan de zuigzijde tussen 5%c en 60%c, de spleten bevinden zich bij voorkeur in het radiale bereik van 0.057? tot 0.5R. Deze spleten zijn verbonden met kanalen in de schoep die lopen naar grotere radiale positie en daar een opening hebben aan de achterrand van het blad. De centrifugale kracht op de lucht in het kanaal zorgt voor een natuurlijke 20 zuigende werking. Verder voordeel ontstaat door spleten met meer dan 10% verschil in radiale positie aan te sluiten op verschillende kanalen. De kanalen lopen bij voorkeur in hun lengterichting van de spleten naar de uitlaat monotoon toenemend in radiale positie.

Verder voordeel ontstaat door bij windsnelheden boven 12 m/s en in het 25 bijzonder hoger dan 14 m/s de zuigzijde als drukzijde en de drukzijde als zuigzijde te benutten. Operationeel betekent dit dat de turbine de bladen over ongeveer 150° verdraait, dat de turbine stopt en weer start in de andere draairichting. Een alternatief is dat de turbinegondel 180° om de verticale as draait en de rotor van opwinds naar downwinds overgaat. In dit geval blijft de draairichting van de rotor gelijk. Met de 30 bladen in deze toestand is de variatie van de door het gehele blad ontwikkelde liftkracht minder en werkt de liftkracht op kleinere radiale positie waardoor de momenten en de variaties daarvan geringer zijn.

Met toenemende grootte van windturbines neemt het materiaalgebruik sneller toe dan de opbrengst, daarom is materiaalbesparing bij grotere turbines belangrijker 35 en zal meer voordeel ontstaan door toepassing van de uitvinding. Dit voordeel is met 10 name meer bij windturbines met een rotordiameter groter dan 60m, in het bijzonder groter dan 80m en meer in het bijzonder groter dan 100m.

Om hoge momenten door de schoepen te leiden is grote bouwhoogte voordelig. De korte koorde volgens de uitvinding leidt tot minder bouwhoogte en 5 daardoor is het splitsen van de schoep in een bovenblad en een onderblad van voordeel om de momenten met weinig materiaal op te vangen. Daarom ontstaat verder voordeel door de rotorbladen voor radiale posities kleiner dan bijvoorbeeld 0.5R te splitsen in een bovenblad en een onderblad. De ligger in het niet gesplitste buitendeel van de schoep bestaat uit een pakket unidirectionele type I fibers aan de 10 zuigzijde en een pakket unidirectionele type I fibers aan de drukzijde met daartussen een of meerdere schotten. Verder voordeel ontstaat als het genoemde fiberpakket aan de zuigzijde doorloopt in het bovenblad en het genoemde fiberpakket aan de drukzijde doorloopt in het onderblad zodat de krachten voordelig worden doorgeleid. Verder voordeel ontstaat als het onder- en bovenblad een afstand tot elkaar bereiken van 15 tenminste 5%R en in het bijzonder tenminste 10%R. Het asymmetrische aërodynamische gedrag van de bladen leidt ertoe dat op het bovenste profiel vooral druk staat en op het onderste vooral trek. Volgens een voorbeeld van de uitvinding heeft het onderblad een bij voorkeur 20% en in het bijzonder 40% en meer in het bijzonder 60% kortere koorde dan het bovenblad op dezelfde radiale positie. Door de 20 rotor een negatieve conushoek te geven wordt de druk nog meer verlegd van onderblad naar het onderblad. Verder voordeel ontstaat met een rotor die bestaat uit meerdere rotorbladen volgens de uitvinding die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad en waarbij de bovenbladen samenkomen in Su en de onderbladen samenkomen in S/ waarbij de afstand tussen Su en S, tenminste 10%f? bedraagt. Su is 25 het snijpunt van de rotatieas met een lijnstuk dat die as snijdt en over de grootst mogelijke afstand doorloopt binnen het bovenblad naar grotere radiale positie. De definitie van St volgt door in de definitie van Su bovenblad door onderblad te vervangen. Verder voordeel ontstaat als de rotor bestaat uit twee in elkaar overlopende bladen die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad waarbij de 30 unidirectionele type I fiberpakketten van het onderbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen en de unidirectionele type I fiberpakketten van de bovenbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen.

Bij een verticale as turbine variëren de invalshoeken ook zonder turbulentie. De invalshoekvariatie is omgekeerd evenredig met de snellopendheid. Om de 35 invalshoekvariatie binnen het bereik van -10° tot +10° te houden kan de 11 snellopendheid niet lager worden dan ongeveer 4½. Bij lagere snellopendheid overtrekken de profielen. Toepassing van profielen met aan weerszijden vortex generatoren kan overtrek tot een groter invalshoekbereik uitstellen zodat een snellopendheid van 4, 3¼ of zelfs 3 zonder overtrek mogelijk is. Dit leidt tot lagere 5 geluidsproductie. Verder van voordeel is dat de verticale as turbine zelfstartend wordt door vortex generatoren tot dicht bij de voorrand van de profielen aan te brengen.

Verder voordeel kan ontstaan door profielen toe te passen met een welving van meer dan 6%c en in het bijzonder meer dan 8%c en meer in het bijzonder meer dan 10%c. De extra welving voorkomt een scherpe onderdrukpiek bij grote 10 invalshoeken zodat minder gevoeligheid voor vuil ontstaat. Verder voordeel kan ontstaan omdat de LID verhouding van profielen met veel welving bij grote invalshoeken in de regel beter is.

Indien er meerdere vg's of basislijnen min of meer in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn kan men spreken over voorste, middelste en achterste 15 vortexgeneratoren. De voorste corresponderen met de vg's op de kleinste koordepositie, de achterste met die op de grootste koordepositie en de middelste zijn daartussen gelegen. Verder voordeel ontstaat als vg’s in het midden groter zijn dan de voorsten en in het bijzonder eveneens groter zijn dan de achtersten.

Verder voordeel kan ontstaan door op een profiel stroomopwaarts van de 20 basislijn met vg's enkele extra vg's te plaatsen. De extra vg's zorgen ervoor dat de stroming langer blijft aanliggen tot aan de basislijn daarachter. Deze extra vg’s reduceren daardoor de hysterese in het cra verband als a de overtrekhoek passeert. Deze vg’s kunnen geplaatst worden tussen 3%c aan de drukzijde en 10%c aan de zuigzijde en meer in het bijzonder tussen 0%c en 5%c aan de zuigzijde. Het is 25 voordelig als vg’s die in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn vortices van dezelfde draairichting opwekken.

Verder voordeel kan ontstaan door de vg’s op een profiel te plaatsen aan de zuigzijde tussen de ligging van het stuwpunt en die van de zuigpiek bij een invalshoek van 5°. Bij deze positie ontstaat het voordeel dat de vg’s zich bij kleine invalshoeken bevinden 30 in een relatief lage stromingssnelheid dicht bij het stuwpunt. Neemt de invalshoek toe dan schuift de zuigpiek (de plaats van hoogste stromingssnelheid) naar de vg’s die daardoor effectiever worden. Zo wordt weinig vg-activiteit bij kleine hoeken (en dus weinig extra weerstand) bereikt en veel als het nodig is bij grote hoeken.

Om genoemde cra hysterese te reduceren kan men ook lange vg’s toepassen 35 van bijvoorbeeld meer dan 10%c of zelfs meer dan 30%c in koorde richting. In deze 12 uitvoering wordt het schoepoppervlak van een soort ribben voorzien die een hoek maken met de stroming, waarbij de ribben bij voorkeur in stromingsrichting in radiale positie toenemen.

Verder voordeel ontstaat door toepassing van relatief dikkere profielen zodat 5 momenten met minder materiaalgebruik doorleidbaar zijn. De reden is dat met vortex generatoren, eventueel op beide zijden aangebracht, stromingsloslating voorkomen kan worden, zodat dikke profielen in een groot invalshoekbereik hoog rendement hebben. Profielen met dikte t% voor 20% < t < 30% zijn daardoor toepasbaar op radiale posities groter dan (100% - 2t%)R en in het bijzonder op radiale posities groter 10 dan (100% - 2f% + 5%)R en meer in het bijzonder op radiale posities groter dan (100% - 2f% +10%)R. Dit betekent dat profielen met bijv. t = 25% toepasbaar zijn op radiale posities > 0.50F? en in het bijzonder voor radiale posities > 0.55R

Verder voordeel ontstaat door vg's aan de drukzijde toe te passen om daar stromingsloslating te voorkomen. De maximale negatieve lift neemt hierdoor niet of 15 weinig toe doordat deze vortex generatoren relatief dicht bij de profielachterrand worden geplaatst op bijvoorbeeld koordeposities groter dan 30%c, in het bijzonder 50%c en meer in het bijzonder 70%c.

Een voorkeursuitvoering van de vg’s bestaat uit een lint van vg’s van flexibel materiaal zoals rubber, polyurethaan of een elastomeer eventueel voorzien van 20 additieven die UV straling blokkeren. Meer in het bijzonder zijn geschikte plastics PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon) waarvan de hele vg kan zijn vervaardigd of alleen een buitenlaag daarvan. Ook kunnen steeds twee vortex generatoren van gespiegeld type samen met een grondplaat een uit één stuk vervaardigd zogenaamd vg-paar vormen.

25 Het lint of een vg-paar kan men spuitgieten en op een schoep aanbrengen met dubbelzijdige tape, lijm of met een mechanische verbinding. Een voordelige uitvoering is de grondplaat deels te voorzien van dubbelzijdige tape en deels te bevestigen met een vloeibare lijm zoals een cyanoacrylaat. De dubbelzijdige tape geeft directe hechting waarna de vloeibare lijm tijd heeft om uit te harden. Dit hardingsproces kan 30 versneld worden met een versneller die cyanoacrylaat direct uithardt. Een voordelige uitvoering is die waarbij een oppervlak van versneller wordt voorzien en het andere van een cyanoacrylaat zodat direct uitharding ontstaat als de twee oppervlakken met elkaar in contact worden gebracht. De onderzijde van het lint of een vg-paar, de zijde die tegen het bladoppervlak wordt bevestigd kan enigszins hol zijn uitgevoerd met een 35 kromtestraal die kleiner is dan de kromtestraal van het profieloppervlak op de plaats 13 van aanbrengen indien het profieloppervlak convex is. Verder voordeel ontstaat door de vg’s gekromd uit te voeren waarbij de hoek die de ongestoorde stroming met het gekromde vg vlak maakt toeneemt met bij voorkeur 5° tot 15° in stromingsrichting, waarbij in het bijzonder hoeken in het bereik van 2° tot en met 30° effectief zijn. Dit 5 voorkomt Kelvin-Helmholtz instabiliteit van de vg's.

Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een park van tenminste twee windturbines met het kenmerk dat deze turbine meer dan 10° scheef staat op de windrichting met het doel om de parkopbrengst te verhogen en in het bijzonder dat deze turbine bladen heeft met een vaste bladhoek.

10 Verder voordeel ontstaat door toepassing van rotoren volgens de uitvinding in windturbineparken. Gebleken is dat in parken het voordelig is de axiale inductie van turbines aan loef te reduceren ten opzichte van de axiale inductie van turbines aan lij waarvoor verwezen wordt naar US20060560795. Onderzoek heeft opgeleverd dat het reduceren van het toerental niet voordelig is met conventionele rotoren omdat dan de 15 invalshoek α toeneemt, overtrek optreedt en het rotorrendement daalt. De verrassende constatering is dat het met de rotoren volgens de onderhavige uitvinding wel mogelijk is goede efficiëntie te behouden terwijl de axiale inductie daalt doordat het toerental lager wordt ingesteld. Dit is mogelijk met profielen met een UD verhouding groter dan 20 bij invalshoeken die verschillen van de 0-lifthoek met meer dan 14°, in het bijzonder 20 meer dan 16°, meer in het bijzonder meer dan 16° en bij voorkeur ongeveer 18°.

Verder voordeel ontstaat door profielen toe te passen waarvan de lift minder sterk afhangt van de invalshoek ofwel waarbij de afgeleide dc/dor kleiner is dan 1.1 en in het bijzonder kleiner dan 1.05 en meer in het bijzonder kleiner dan 1.0 in het bereik van 4° tot en met 7° invalshoek.

25 Verder voordeel ontstaat als de schoep van een inrichting met gemiddeld de grootste liftkracht is opwekt volgens de uitvinding is uitgevoerd omdat juist deze schoep verantwoordelijk is voor de grote belastingen op de inrichting.

Verder voordeel ontstaat voor bestaande inrichtingen een oude schoep te vervangen door een nieuwe schoep volgens de uitvinding zodat de belastingvariaties 30 verminderen. Verder voordeel ontstaat voor een windturbine als de nieuwe schoep groter is dan de oude en in het geval van een windturbine de productie stijgt bij ongeveer gelijke belastingen. De oude rotor wordt bij voorkeur vervangen door een nieuwe rotor die in het bereik van 0.6R tot 0.95R een 10% kortere koorde heeft op gelijke radiale positie en meer in het bijzonder in dat bereik is voorzien van vortex 35 generatoren.

14

Verder voordeel is de grotere tolerantie ten aanzien van het ontwerp, de toepassing en de productie van een schoep. Omdat het initiële schoepontwerp al uitgaat van vg's over een groot deel van het schoep kunnen de eigenschappen van de geproduceerde schoep eenvoudig aangepast worden door de vg’s aan te passen in 5 positie, type, onderlinge afstand, formaat etc. Is in een deel van de schoep verder uitstel van overtrek nodig dan kan dat ondermeer door de vg’s groter (bijv. 25%) te kiezen, de onderlinge afstand te verkleinen (bijv. 25%), er meer bij te plaatsen (bijv een extra basislijn) of de aanstroomhoek van de vg's met de stroming te vergroten (bijv. met 5 graden). Het aërodynamisch gedrag van gelijkvormige schoepen is 10 hierdoor achteraf aanpasbaar. Dit kan van voordeel zijn omdat gelijkvormige schoepen bruikbaar zijn voor verschillende toepassingen met verschillende eisen aan de schoepen. Verder van voordeel is dat op deze wijze gecompenseerd kan worden voor optredende afwijkingen in de productie en voor afwijkingen tussen aërodynamisch gedrag in de praktijk en het gedrag volgens het ontwerp.

15 Verder voordeel ontstaat door de schoepen volgens de uitvinding te voorzien van tenminste een versterkt punt zoals een hijsoog waaraan de schoep kan worden opgetild en waarbij dit punt zich bij voorkeur bevindt op minder dan 1 koorde van het zwaartepunt.

Verder voordeel ontstaat door vg's op windturbinebladen vrijwel parallel aan de 20 stroming (parallel aan de tangentialen) te zetten zoals die zich voordoet bij invalshoeken kleiner dan 3°. Met toenemende invalshoek zal de stroming aan de zuigzijde toenemend radiaal naar buiten afbuigen, zodat er dan een hoek ontstaat tussen de stroming en de vg's en dus een vortex. Op deze wijze wordt bereikt dat de vg's pas actief worden als dat nodig is en vrijwel geen weerstand toevoegen bij kleine 25 invalshoeken als ze niet nodig zijn.

Figuren

Ter verduidelijking van de uitvinding zijn enkele figuren toegevoegd. De vortexgeneratoren zijn in werkelijkheid zo klein dat ze in de tekeningen niet op schaal 30 zijn getekend en dat bovendien een veel kleiner aantal is getekend.

Fig. 1 lift versus invalshoek;

Fig. 2 horizontale as turbine met opwindse rotor;

Fig. 3 profieldoorsnede;

Fig. 4 profieldoorsnede; 35 Fig. 5 profieldoorsnede; 15

Fig. 6 profieldoorsnede;

Fig. 7 profieldoorsnede;

Fig. 8 horizontale as turbine van fig. 3 met bladen op de kop;

Fig. 9 windturbine met 2 blads rotor; 5 Fig. 10 blad van een windturbine;

Fig. 11 blad van een windturbine;

Fig. 12 horizontale ladder turbine.

Figuur 1 toont op de x-as 1 de invalshoek a en op de y-as 2 de lift L. Curve 3 geeft het 10 verband van een gangbaar profiel zonder lift verhogende middelen. Om een gegeven lift 4 te behalen dient dit profiel aangestroomd te worden onder een invalshoek 5. Door bijvoorbeeld turbulentie in de wind varieert de invalshoek in een bereik 6 en zal daardoor de lift variëren in bereik 7. Een profiel volgens een uitvoering volgens de uitvinding met een hogere liftcoëfficiënt en kortere koorde dat zich gedraagt volgens 15 curve 8 dient dezelfde lift 4 te behalen. Dit treedt op bij een grotere invalshoek 9. Dezelfde turbulentie in de wind aannemend, varieert de invalshoek rondom 9 binnen bereik 10 dat even breed is als bereik 6. Nu het verrassende element: de liftvariatie 11 door de invalshoekvariatie binnen bereik 10 is lager dan de liftvariatie 7.

In Figuur 2 is als uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding een opwindse windturbine 13 20 met toren 13 en gondel 14 aangegeven. De turbinerotor bestaat uit een naaf 16 en schoepen 18 die in dit geval bladen zijn. Op de achterzijde van de bladen bevinden zich vortex generatoren die in de figuur niet zichtbaar zijn. Het vrije uiteinde van het blad is de bladtip 19 en het bevestigingseinde is de bladwortel 17. De bladen draaien rond in de richting van tangentiaal 20 en hebben een voorrand 21 en achterrand 22. 25 De afstand van het rotatiecentrum tot het uiterste van de bladtip is R. Het blad strekt zich in lengte uit van het uiteinde van de naaf tot aan R. In Figuren 3 t/m 7 tonen profieldwarsdoorsneden zoals dat te zien zou zijn bij doorsnijding I-I van het blad in figuur 2. De dwarsdoorsneden tonen zuigzijden 34 en drukzijden 35. In figuur 3 is de invalshoek a 27 van de stroming op het profiel de hoek tussen het verlengde van de 30 koorde 25 en ongestoorde aanstroming 26. De lijn door de centra van de cirkels 36 is de welvinglijn 37. De uiteinden van deze lijn vallen samen met de koorde 38 met lengte 39. De profielvoorrand is aangegeven met 31 en de achterrand met 32. Er zijn aan de zuigzijde voorste 42, middelste 43 en achterste 44 vg's aangebracht en op de drukzijde zijn eveneens vg's 41 aangebracht. Figuur 4 toont een andere uitvoering met 35 vg's 45 op kleine koorde positie en vg's 44 op grotere koordepositie. De flexibele 16 achterrand 49 getekend in twee posities in bereik 50 wordt niet meegerekend tot de koorde 29 indien bereik 50 ten opzichte van de voorste profielhelft, meer is dan 2.5%c. In het blad bevinden zich pakketten unidirectionele fibers die zich loodrecht op de dwarsdoorsnede uitstrekken aan zuigzijde 46 en aan drukzijde 47 met daartussen 5 schotten 48.

Figuur 5 toont twee schuine rijen vg's waarvan de voorste vg 61 van de bovenste lijn in de figuur stroomopwaarts geplaatst is ten opzichte van de meest achterwaartse vg 62 van de onderste lijn. Indien vg's 61 en 62 vortices met dezelfde draairichting opwekken kan dat voordelig zijn. Figuur 6 toont een voorste basislijn met vg's 63 en een 10 achterste basislijn met vg's 64. Figuur 7 toont vg's 65 die zich over een relatief groot deel van de koorde uitstrekken. Figuur 8 toont de turbine 15 uit figuur 3 direct nadat de schoepen die in dit geval overeenkomen met de bladen, om hun lengteas gedraaid zijn wat aangegeven is met pijlen 68. Dit is het op de kop toepassen van de bladen omdat aërodynamische druk- en zuigzijde van functie wisselen. De vortex generatoren 15 69 (slechts enkelen zijn een nummer voorzien) zijn zichtbaar en bevonden zich in figuur 2 op de achterzijde van de bladen. De vortexgeneratoren zijn in werkelijkheid bij voorkeur kleiner en talrijker dan in deze figuur.

De draairichting van de hoofdas is in dit voorbeeld omgewisseld. Figuur 9 toont een turbine 15 met een tweebladige rotor waarvan de schoepen 18 die in dit geval bladen 20 zijn, zich splitsen bij 75 in een bovenblad 77 en een onderblad 76 die bij de verlengde hoofdas 78 verbonden zijn. De bovenbladen 76 van verschillende rotorbladen in figuur 9 komen bij elkaar in punt Su en de onderbladen komen samen in punt S/. In zowel figuur 9 als 10 kan lucht stromen door vrije ruimtes 79 tussen bovenblad en onderblad. Figuur 10 toont een schoep die in dit geval overeenkomt met een rotorblad met bladtip 25 19 en wortel 17. De pakketten in hoofdzaak unidirectionele fibers 81 aan de constructieve drukzijde lopen vanaf de bladwortel via het bovenblad 76 langs de splitsing 75 richting de tip 19. De fibers 80 aan constructieve trekzijde lopen vanaf de wortel 17 via het onderblad 77 langs de splitsing 75 richting de bladtip 19. Afstandhouder 82 bevindt zich tussen boven- en onderblad. Figuur 11 toont een blad 30 18 van een windturbine met daarin een spleet 85 op radiale positie r* welke spleet dient om lucht uit de grenslaag te zuigen waarbij de zuiging ontstaat door de centrifugale kracht op de lucht in kanaal 87 dat loopt naar de uitlaat 86 op radiale positie Tji- Spleet 88 bevindt zich ten opzichte van spleet 85 op grotere radiale positie r2 en heeft bij voorkeur sterkere zuiging dan spleet 85 en daarom heeft de spleet een 35 apart kanaal 90 dat bij voorkeur langer is in radiale richting. Kanaal 90 leidt de 17 afgezogen lucht naar uitlaat 89 op radiale positie r22 Figuur 12 toont een horizontale ladderturbine 95 met schoepen 18 die transleren in de richting aangegeven door pijlen 96.

5 Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van voorkeursuitvoeringen is toegespitst op een windturbine, zal een deskundige direct inzien dat ook voordeel bereikt kan worden voor elke inrichting die hinder ondervindt van variërende liftkrachten ten gevolge van invalshoekvariatie. Verder zijn numerieke waarden genoemd voor parameters als de windsnelheid, de variatie daarvan, de weerstandscoëfficiënt, de 10 liftcoëfficiënt, de nominale windsnelheid, de invalshoek of variatie daarvan etc. De vakman begrijpt dat deze waarden slechts indicatief zijn en in werkelijkheid van profiel tot profiel verschillen of afhankelijk zijn van de operationele condities van de betreffende inrichting. De vakman zal bovendien begrijpen dat als geschreven wordt over een windturbine de betekenis zich uitstrekt tot turbines van het verticale as of 15 horizontale as type waarbij dit slechts type aanduidingen zijn die niet direct samenhangen met de oriëntatie van de as. De tekst hierboven bevat fysische verklaringen over de stromingsverschijnselen. Begrepen dient te worden dat de juistheid van deze verklaringen geen verband houdt met de geldigheid van de bijgevoegde conclusies.

Claims (17)

1. Schoep omvattende een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel, welk profiel een liftkracht opwekt welke kracht men kan splitsen in een in de tijd constant deel en een in de tijd variërend deel met het kenmerk dat dit profiel ten opzichte van voor deze toepassing gangbare profielen een tenminste 10% in het bijzonder tenminste 20% en meer in het bijzonder tenminste 30% kortere koorde 10 heeft en een hogere liftcoëffciënt waardoor de verhouding tussen het variërende deel van de liftkracht en het constante deel afneemt.

2. Schoep volgens conclusie 1, omvattende een aërodynamisch profiel met het kenmerk dat dit profiel binnen het bereik van 0.5R tot 0.95R een 10 minuten gemiddelde invalshoek heeft die verschilt van de 0-lift hoek met meer dan 10°, in 15 het bijzonder meer dan 12° en meer in het bijzonder meer dan 14° en bij voorkeur ongeveer 16°.

3. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een hanglider, zeilboot, surfplank, vlieger, ultralight, parafoil, zweefvliegtuig of windenergie onttrekkend apparaat welke schoep omvat een aërodynamisch profiel 20 met het kenmerk dat dit profiel een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt q heeft groter dan 1.1, in het bijzonder groter dan 1.2 en meer in het bijzonder groter dan 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6.

4. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een helikopter welke schoep omvat een aërodynamisch profiel met het kenmerk de 10 25 minuten gemiddelde azimuthale verdeling van de liftcoëfficiënt q van dit profiel tussen 0.7R en 0.95R een maximum bereikt groter dan 1.1, in het bijzonder groter dan 1.3 en meer in het bijzonder groter dan 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6.

5. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een windturbine welke indien de vermogenscoëfficiënt 1/3 < Cp < 16/27 dat M = -1.19 30 +9.74CP -21.01 Cp2 +17.50CP3 en dat dan in het radiale bereik van 0.5R tot 0.9R voor een horizontale as turbine en van 0.8R tot R voor een verticale as turbine de locale koorde kleiner is dan hetgeen volgt uit de vergelijking C = M aannemende dat c/ =1.1 en in het bijzonder dat c, =1.3 en meer in het bijzonder dat q =1.5 en meer in het bijzonder ongeveer 1.7.

6. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die indien de vermogenscoëfficiënt V3 < Cp < 16/27 dat M = -1.19 +9.74CP -21.01 Cp2 +17.50CP3 en dat dan in het radiale bereik van 0.5R tot 0.9f? voor een horizontale as turbine en van 0.8R tot R voor een verticale as turbine de in genoemde bereiken 5 gemiddelde koorde kleiner is dan hetgeen volgt uit de vergelijking C= M aannemende dat C/ =1.1 en in het bijzonder dat C/ =1.3 en meer in het bijzonder dat ci =1.5 en meer in het bijzonder ongeveer 1.7.

7. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een horizontale as windturbine en met verstelbare bladhoek en in het bijzonder waarbij 10 die bladhoek met toenemende windsnelheid boven Vnom gemiddeld verstelt richting vaanstand en meer in het bijzonder waarbij de turbine een constant toeren turbine is waarvan het 10 minuten gemiddelde toerental in een continu bereik minder dan 5% varieert bij levering van vermogen.

8. Schoep volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat een lift 15 verhogend middel is geïntegreerd met die schoep of als separaat element is bevestigd aan die schoep.

9. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die een rotorblad is van een windturbine omvattende unidirectionele fibers welke zich in hoofdzaak in lengterichting van het rotorblad uitstrekken en liggen tussen 5%c en 70%c aan 20 zowel de aërodynamische drukzijde als de aërodynamische zuigzijde met het kenmerk dat de massieve dwarsdoorsnede van genoemde fibers aan de zuigzijde (46) ten opzichte van de massieve dwarsdoorsnede van de genoemde fibers aan de drukzijde (48) in het radiale bereik van 0.3R tot 0.7R tenminste 20% groter is en in het bijzonder 30% groter en meer in het bijzonder 40% groter is.

10. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die een rotorblad is van een windturbine omvattende unidirectionele fibers welke zich in hoofdzaak in lengterichting van het rotorblad uitstrekken en liggen tussen 5%c en 70%c met het kenmerk dat binnen een dwarsdoorsnede in het radiale bereik tussen 0.3f? en 0.7R de genoemde unidirectionele fibers aan de aërodynamische drukzijde voor 30 tenminste 25% bestaan uit koolstof fibers en in het bijzonder dat aanvullend de genoemde unidirectionele fibers aan de aërodynamische zuigzijde tenminste voor 25% bestaan uit glas fibers.

11. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een windturbine, propeller of helikopter welke schoep een rotorblad is met aan de 35 zuigzijde een spleet (85) gelegen op een radiale positie tussen 5%f? en 70%R met het kenmerk dat de spleet (85) verbonden is via een kanaal (87) met een uitlaat (86) gelegen op een radiale positie die ten opzichte van de spleet groter is met tenminste een factor 0.9V2, in het bijzonder een factor V2 en meer in het bijzonder een factor V3.

12. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een windturbine, propeller of helikopter welke schoep een rotorblad is met aan de zuigzijde een spleet (85) op radiale positie n en een spleet (88) op radiale positie r2 waarbij r2 tenminste 10%/? groter is dan n met het kenmerk dat de spleet (85) op ij is aangesloten op een uitlaat (86) op r» en de spleet (88) op r2 is 10 aangesloten op een uitlaat (89) op radiale positie r22 waarbij r22 tenminste 10%/? groter is dan γή.

13. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een windturbine, welke schoep een rotorblad is met een drukzijde en een zuigzijde en de windturbine bij toepassing van die schoep met de drukzijde als drukzijde en de 15 zuigzijde als zuigzijde een Cp > 0.50 behaalt met het kenmerk dat de schoep bij de opwekking van windenergie ook op de kop wordt toegepast waarbij de zuigzijde dient als drukzijde en de drukzijde dient als zuigzijde.

14. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van de rotor van een horizontale as windturbine met het kenmerk dat de diameter van de 20 rotor van die turbine groter is dan 60m, in het bijzonder groter dan 80m en meer in het bijzonder groter dan 100m.

15. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van de rotor van een horizontale as windturbine met het kenmerk dat deze schoep in de richting van de tip (19) naar de bladwortel (17) zich op een radiale positie tussen 25 0.7R en 0.2R splitst bij splitsing (75) in een bovenblad (76) en een onderblad (77) waartussen een ruimte (79) ontstaat waardoor een luchtstroom mogelijk is en dat zowel het bovenblad als het onderblad zijn voorzien van een lift opwekkend aërodynamisch profiel.

16. Schoep volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van de 30 rotor van een verticale as windturbine met het kenmerk dat de snellopendheid λ kleiner is dan 3.5 en meer in het bijzonder kleiner dan 3.

17. Schoep volgens een der voorgaande conclusies omvattende een profiel met het kenmerk dat dit profiel meer welving heeft dan 6%c in het bijzonder meer dan 8%c en nog meer in het bijzonder van meer dan 10%c.