NL8203016A - Werkwijze voor het vervaardigen van wieken voor axiale ventilatoren en windturbines. - Google Patents

Description

, X % ·».

. -1-

Vferkwijze voor het vervaardigen van wieken voor axiale ventilatoren en windturbines.

De uitvinding heeft betrekking qp een werkwijze voor het vervaardigen van wieken voor axiale ventilatoren en axiale windturbines, waarbij de welving en koordlengte van het wiekprofiel zodanig over de wiekstraal variëren dat de stand van een vaste 5 gemeenschappelijke coördinaat in de profielen een constant verdeelde torsie vertoont.

Grote lage druk ventilatoren, van het soort dat ondermeer wordt toegepast in koeltorens, zijn gewocnlijk axiale ventilatoren net een geringe naaf-tip diameterverhouding en een relatief hoog 10 specifiek toerental (snellqpendheid), op grond waarvan zij worden 'uitgerust met slanke wieken die meestal een gestroomlijnde vorm in de wiekdoorsneden vertonen.

Windturbines van het soort dat thans in volle ontwikkeling is (zoals bijvoorbeeld de experimental 25 m - horizontale as 15 windturbine op het ECDf-terrein te Batten) zijn axiale turbines, eveneens met een geringe naaf-tip diameter verhouding en een hoge specifieke snellopendheid. Ook deze strcmingsmachines zijn uitgerust net uitgesproken slanke wieken die gestroomlijnde wiekdoorsneden hebben.

20 Voor beide soorten strcmhigsmachines geldt als regel dat de gestroomlijnde doorsneden van de lange slanke wieken zijn ontworpen en uitgevoerd als vliegtuig-vleugelprofielen, waarvan de vorm en de stand qp alle stralen wordt bepaald door gebruik te maken van in openbare literatuur te vinden resultaten van 25 theoretisch, en experimenteel onderzoek (zoals "Aërodynamische Profile" van F.W. Riegels).

De vorm en de stand van zulke profielen bepalen, tezamen net grootte ervan en met het toerental het gehele stromings-gedrag in het verkende vlak (actuator disc) van de betreffende 30 strcmingsmachines. Ben zorgvuldige berekening van deze parameters als basis van het ontwerp leidt in het algemeen tot een machine 8203016 I ' r t -2- met een hoog nuttig effect. Zo'n ontwerpberekening richt zich, na het vaststellen van hoofdafnetingen, in hoofdzaak op het minimaliseren van de verliezen, zoals profielweerstand, geïnduceerde weerstand, verlies door tangentiële snelheden en andere 5 wrijvings- of wervelverliezen.

Een optimale wiekvorm kan in de meeste gevallen goed worden uitgevoerd in allerlei materialen en in allerlei werkwijzen. Indien de keuze daaruit geen bijzondere beperkingen aan 10 de ontwerper qplegt is deze in het algemeen vrij cm alle wiek-paramaters zó te rangschikken dat een aërodynamisch optimale machine ontstaat. Daarbij zijn zeer vele rangschikkingen eikaars gelijkwaardig alternatief. Optimaliseert men echter het ontwerp ook naar andere dan uitsluitend aërodynamische parameters, bijvoor-15 beeld levensduur, sterkte, kostprijs, lawaai, veiligheid enz., dan wordt het aantal mogelijke alternatieve rangschikkingen van wiek-parameters alras kleiner en daalt soms tot nul wat betekent dat de ontwerper aërodynamische concessies moet doen, leidende tot een lager nuttig effect. Vooral kostprijs is een altematief-20 beperkende parameter, zowel absoluut (beste prestatie voor laagste kostprijs) als relatief (machinekostprijs moet het tegen die van de concurrentie kunnen opnemen).

Volgens de uitvinding is één en ander bereikt, doordat een profiel net maximale welving en koorde met een constante 25 torsie en een constante doorsnede continu uit met glas gewapende kunststof wordt vervaardigd, en doordat de vereiste welving, de vereiste koorde en de vereiste correctie cp de standhoek worden bereikt door een relatief klein deel van de staart van het profiel te wijzigen.

30 Het blijkt mogelijk dat het continu vervaardigen plaats vindt door getordeerde pulltrusie van met bijvoorbeeld glas gewapende kunsthars, maar het is natuurlijk ook mogelijk dat het continu vervaardigen plaatsvindt door extrusie en het vervolgens net een regelmatige torsie, vervormen nadat het extruderen is uit-35 gevoerd.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van enkele diagrammen en profielen die voor de 8203016 » i -3- uitgevonden werkwijze van belang zijn. In de tekening toont:

Fig. 1 vectordiagraimnen van een windturbine en een ventilator, fig. 2 een aantal dwarsdoorsneden van een wiek, 5 fig. 3 een grafiek van het verband tussen invalshoek en liftcoëfficiënt van de wieken volgens de uitvinding, fig. 4 een polaire grafiek van het verband tussen luchtweerstandscoëfficiënt en glijhoek, fig. 5 een grafiek van het verband tussen invalshoek 10 en het product van koordeverhouding en liftcoëfficiënt, en fig. 6 een aantal schetsen die worden gebruikt voor het toelichten van de ontwerpstappen on te komen tot regelmatig getordeerde wieken volgens de uitvinding.

Nadat alle eisen waaraan een axiale stramingsmachine 15 moet voldoeri, zijn vertaald in hoofdafmetingen en toerental (hoeksnelheid) ontstaat een overzicht van de relatieve luchtsnelheden waaraan alle wiekdoorsneden zullen zijn blootgesteld in verschillende bedrijfsomstandigheden.

Fig. 1 geeft vereenvoudigde snelheidsvectordiagramnen 20 voor de wiekgedeelten aan de naaf (n) en die aan de tin (t) getékend voor zowel een windturbine 3 als een ventilator 4 uit de doorvoersnelheden c, de omtreksnelheden rw (r = straal, ω = hoek-. snelheid), en de tangentiële snelheidsccmpcnenten volgen de relatieve snelheden w‘ aan naaf en tip. Alle tussen naaf en tip 25 . gelegen wiekdoorsneden ondervinden weer andere relatieve snelheden,* alleen de uitersten zijn hier getekend.

Uit deze diagrammen van fig. 1 wordt zichtbaar dat de grootte en. da richting van de relatieve snelheid w van de naaf naar de tip sterk verlopen. Zowel de grootte als ook de vorm 30 en de stand van de wiekdoorsneden , die bovendien nog een langs de straal verlopende invalshoek i ten opzichte van de relatieve snelheidsvectoren zullen moeten vertenen, laten cp alle stralen weer andere waarden zien. Het is dan odk een bekend beeld dat wieken van goede windturbines en van goede axiale ventilatoren 35 een vrij sterke wrong (torsie) van naaf tot tip hebben, en dat 8203016 J * i -4- zcwel de koorde als de welving van de wiekprofielen nergens dezelfde zijn. Belangrijk in dit verband is dat de specifieke wiektorsie (in graden per meter wieklengte) op alle stralen verschillend uitkomt.

5 Zover gekomen breekt het ogenblik aan waarop de ont werper beslissingen moet nemen over de rangschikking van alle profielvariabelen op alle stralen. Hij wordt verondersteld te beschikken over alle berekeningsmethoden die voor het aërodynamisch analyseren en ontwerpen van axiale machines opgeld doen en die in 10 de literatuur zijn te vinden. Als variabele parameters doen zich voor: de koorde t van een wiekprofiel, de vorm en de eigenschappen van wiekprofielen, waarin ontelbare variaties mogelijk zijn, het aantal wieken z, en de invalshoek i, die de stand bepaalt van het nog niet békende profiel ten opzichte van de cp alle stralen 15 verschillende relatieve snelheden. Bi het keuzeproces koppelt de invalshoek i terug cp» de profieleigenschappen, met name qp de liftcoëfficiënt en de glijhoek ε van het profiel, die sterk bepalend is voor het rendement. Elke samenhangende rangschikking is feitelijk mogelijk, mits na voltooiing getoetst aan de eisen 20 en aan de minimalisatie van verliezen. Andere dan aërodynamische overwegingen bepalen tenslotte de keuze uit de vele mogelijkheden. De wiek moet kunnen worden vervaardigd (kostprijsvariabele), hij moet de optredende belastingen kunnen weerstaan (sterkte en trillingen), hij moet bestand zijn tegen aantasting van de vorm 25 (corrosie, erosie, slijtage, beschadiging) en tegen aantasting van de stand (stijfheid), hij mag de veiligheid niet in het geding brengen (bliksem-veilig bijvoorbeeld) hij mag geen radio- of televisiestoringen veroorzaken en geen schade aan trekvogels toebrengen (bij windturbines).

30 Elk van deze overwegingen en voorwaarden vereisen hun dikwijls gecompliceerde berekeningen, die kunnen liggen cp het gebied van sterkteleer, aeroelasticiteit, trillingen, materiaalkunde, chemische technologie en eccnanie. Geen enkelvoudig ontwerp kan ooit pretenderen het enig optimale te zijn; wel het laagst in 35 kostprijs en voor het overige in overeenstemming met de andere eisen.

8203015 -5- %. — s

De nu. te bespreken vinding heeft betrekking qp een en optimalisatie van aërodynamische eigenschapen i kostprij s. Volgens de vinding vervaardigde wieken voldoen bij juiste dimensionering aan alle overige eisen.

5 Binnen de verzameling mogelijke aërodynamisch optimale profiel-koorde, -vorm, -invalshoek, -stand en -aantal op alle stralen bevinden zich er enkele waarbij de koorde van naaf tot tip en de welving van de profielen naar buiten toe weinig verloopt.

De torsie in de stand van de profielen is dan niet constant over 10 de straal, maar neemt naar buiten af. Ben constante torsie zou een slecht rendement oplaveren en onberekenbare radiale stoor-strcmingen veroorzaken, a fortiori wanneer hij zou worden gecombineerd met een constante koorde, een constante welving en een constante vorm. Voor het beschrijven van het aërodynamisch gedrag 15 van zo'n wiek ontbreekt iedere theorie; een benadering ervan laat zien dat er zeer grote verliezen zouden optreden. Vfèl echter kan worden bezien hoe welving en koorde zouden moeten variëren over de straal cm te bereiken dat de stand van een vaste gemeenschappelijke coördinaat in de profielen een constant ver-20 deelde torsie zou vertonen.

Wanneer voor zo'n vaste coördinaat de raaklijn aan de welving in enig punt van de wiekprofielen wordt gekozen en wel in het bijzonder het punt waaromheen de wiekprofielen bij blad-verstelling kunnen roteren dan vormt de verbindingslijn van al 25 deze middelpuhten (zie fig. 2) tevens de torsie-as. Qm die as is de torsie van de bedoelde coördinaat-raaklijn T regelmatig over de wiekstraal verdeeld, maar koorde en welving verlopen.

Volgens de uitvinding wordt door middel van bijvoorbeeld pulltrusie een profiel met maximale welving en koorde net een 30 constante torsie en een constante doorsnede in onbeperkte lengte met bijvoorbeeld glas gewapende kunsthars vervaardigd en de vereiste welving, de vereiste koorde en de vereiste correctie op de standhoek bereikt door naderhand een nader te bepalen klein deel 5 van de staart 5 van het profiel te wijzigen. Daarbij gaat 35 het cm zeer geringe wijzigingen, die een groot effect hebben.

8203016 » -6-

De. wijziging blijkt bovendien, eenvoudig uit te voeren. Berst verwijdert men bijvoorbeeld door zagen de strook waarover de koorde korter blijkt te moeten worden en vervolgens verwijdert men op geleidelijke, wijze bijvoorbeeld door slijpen., een zodanige 5 wanddikte dat de staartrand weer ongeveer 1 mm dik wordt.

Daardoor wordt het in massa of in grotere, series produceren van aërodynamisch hoogwaardige wieken tegen lage kostprijs mogelijk, terwijl overigens de wieken aan alls eisen van sterkte, stijfheid, corrosie- en erosie-bestendigheid en 10 storingsvrijheid (radio^tv) kunnen voldoen.

In fig. 2 is een. getordeerde pulltrusie vervaardigd wiekprofiel in een stip-gearceerde doorsnede getekend. De uit- * wendige contour, die voor het aërodynamisch gedrag bepalend is, profiel 2, wordt verkregen door een goed symmetrisch profiel af te 15 heelden (afften te transfonterenl op een cpwlfde sfeletlijn S2 die de verbindingslijn tussen neus 6 en staart 5 aldaar snijdt onder hoeken φ^ en φΑ· Indien de skeletlijn een cirkelboog zou zijn is <f>y ~ φ^ - ½φ, waarbij φ de hoek is die de boog van de skeletlijn beschrijft. In het geval van de uitvinding is φ^ niet gelijk 20 aan ΦΑ· De skeletlijn is over ongeveer 70% van de koorde inderdaad een cirkel, doch kromt in de laatste 30% enigszins sterker.

Het daardoor ontstante verloop van de welving is in de tabel A zcwel in ΦνοθΓ en φ^^ als in h, de welvingshoogte qp halve koorde, aangegeven..

25 τρηκτ· a

Gegevens Profiel 0 Profiel 1 Profiel 2

Koorde t 100% 93,8% 105,2% Φ voor 4,5° 3,8° 5,4° 30 φ achter 4,8° 2,0° 7,5° welving φ 9,3° 5,8° 12,9° welving h 0,0203 t 0.0127 t 0.0282 t stand 0°(ref.) -0,7° +0,9° vorm: van neus tot 70%t NACA 642-216 (tol 35 1- 8203016 -7-

Deze gegevens zijn. slechts als voorbeeld bedoeld.

In het getekende voorbeeld wordt de welvingshoogte h van het ontworpen pulltrusieprofiel 2.82% van de koorde t^.

De aërodynamische eigenschappen van dit profiel 2 kunnen nauw-5 keurig worden berekend en zijn grafisch voorgesteld in de figuren 3 en 4. Het volle profiel is bedoeld en geschikt voor een doorsnede aan de naaf. Voor een ventilator en voor een windturbine is ook een tipprofiel 7 resp. 8 getekend. Het volle profiel wordt qp nog nader toe te lichten wijze met een constante specifieke 10 torsie (wrong) gepulltruseerd.

Door na vervaardiging van het profiel (in beginsel eindloos) een met de wieklengbe (vlucht) overeenkomend deel af te passen is een wiek verkregen net constante torsie, koorde en welving. Dat is, zoals reeds werd cpgemerkt, aërodynamisch een 15 slechte wiek.

Kenmerkend voor de vinding is nu dat het gepulltrudeerde profiel 2 zodanig is ontworpen dat door het corrigeren van het uiterste staartgedeelte 5 andere eveneens aërodynamisch goede profielen met andere standhoeken, welvingen en koorden ontstaan, 20 die gezamelijk een optimale wiek qpleveren.

Deze zijn in fig. 2 voorgesteld, bij wijze van voorbeeld als de profielen 0 en 1 waarvan de eigenschappen eveneens nauwkeurig kunnen worden berekend. Ock die eigenschappen zijn weergegeven in de grafieken fig. 3 en 4. Door cp elke straal van 25 de wiek de ideale tordering te vergelijken met de door het pull-trusieproces aangebrachte tordering kan worden berekend, via de profieleigenschappen, welke correctie aan de staart door wegnemen van materiaal aangebracht moet worden. De grote keuzeruimte die de aitwerper daardoor krijgt blijkt uit fig. 5, waar het product 30 van koordeverhouding en liftcoëfficiënt voor verschillende invalshoeken is voorgesteld. In het hier behandelde voorbeeld ontstaat, canstreks C^-waarden van 0,5, een variatie in het C^-koorde product van 46%, die bij C^-waarden omstreeks 1.0 tot 40% afneemt. Ifet deze variatieruimte wordt het mogelijk een 35 aërodynamisch optimale wiek te maken, die in serie vervaardigd een zeer lage kostprijs heeft.

8203016 ' « —8"

Omgekeerd zal, afhankelijk van het ma(±ineontwsrp, dé aan te brengen, regelmatige torsie in het gepulltrudeerde profiel worden bepaald door de grenzen van bovenvermelde variatie in het C -kóorde-product. Zo zal voor ventilatoren bij gelijke 5 naaf-tip-diameter-verhouding als regel een grotere regelmatige torsie van de gepulltrudeerde wiek nodig zijn dan bij windturbines» wat gemafckelijk uit fig. 1 valt af te lezen.

Van ventilatoren naar windturbines keert de torsie-vector van teken cm. Voor de gevallen waarin de regelmatige 10 torsie van ventilatoren en turbines gelijk zou kunnen zijn» kan voor beide machines hetzelfde pulltrusie profiel worden gebruikt» zij het dan dat de rotatierichting van de aldus gebouwde twee machines verschillend is. Ode in dit opzicht kan de vinding tot grote kostenbesparingen leiden» vooral wanneer een industrie 15 beide soorten machines» ondanks de grote verschillen in afzetgebied» tot haar productieprograrana rekent.

De pulltrusie van prismatische doosvormige profielen is in principe bekend. Ben hol profiel wordt vervaardigd door glas- of kodstofvezelwapening tussen een buitenmatrijs en een 20 binnenmatrijs door te. trekken onder toevoeging van kunsthars (polyester» polyurethaan of epoxiden) die met alle benodigde componenten (harders» katalysatoren) is gemengd. Door de matrijzen te verwarmen hardt de kunsthars al dóórtrekkend uit onder insluiting van de vezelwapening. Nagenoeg alle, ook in meer cellen 25 gedeelde holle vormen, kunnen qp deze wijze - in principe eindloos - worden vervaardigd net een hoog gehalte aan bewapening. Wëefsels of gehakte vezels kunnen worden rteege trokken on dwars-sterkte te geven. De langssterkte en buigsterkte van de holle profielen zijn hoog en zijn vergelijkbaar net die van aluminium 30 extrusies. De realiseerbare dwarsafmetingen (hier dus de koorde) zijn bij kunststof-pulltrusies aanmerkelijk groter dan bij aluminium extrusies en voor de hier bedoelde machines toereikend. De matrijzen voor pulltrusie zijn goedkoper te maken dan die voor extrusie. Het energieverbruik in het product is aanmerkelijk 35 lager. Het product is even glad als de matrijs waarin het gemaakt is, heeft een gesloten weer en wind bestendig oppervlak, 8203016 Λ -9- oorrodsert niet en gaat tientallen jazen nee, zonder enige, vorm van onderhoud. Pulltrusié profielen, als ccnstructia-elemsnten vinden toepassing in carosserieën, in de vliegtuigbouw1 en in sterk corroderende. omgevingen in de procesindustrie en de 5 agrarische bedrijven e.d.

Bij pulltrusié van getordeerde doosvormige profielen moeten de buiten- en binneniaatrijs beide regelmatig in de trekrichting zijn getordeerd. Aan de cpvang van het product (tussen passende rollen) moeten bijzondere meedraaiende voorziening-10 en worden getroffen, die echter weinig kostenverhogend werken.

De wieken kunnen zodanig aan de naaf worden bevestigd dat zij tijdens rotatie van de turbine, of de ventilator om hun langsas (gaande door enrsamenvallend met de torsie-as loodrecht cp de tekening) kunnen worden versteld. Esn uitvoering 15 met niet verstelbare bevestiging is daar mede in besloten, maar uiteraard veel eenvoudiger, ffet als middelpunt is een cirkel getekend. Deze stelt de grootste diameter voor van het· asmateriaal waaruit binnen de naaf de wiekverstelas wordt vervaardigd en waarvan buiten de naaf zoveel materiaal wordt weggeschaafd of 20 gefreesd dat er een platte stamp ontstaat die precies in de profielextrusia past. Teneinde precies te passen wordt die. stomp na gloeien in hete toestand juist zoveel cm zijn hartlijn, getordeerd dat zijn wrcng overeenstemt met die van het profiel 2. Verbinding van stcmp en profiel vindt plaats door kolcmschroeven 25 met in de profielwand verzonken koppen, De, stamp is zolang dat alle belastingen door de verbinding worden cpgenonen. Tussen stamp en profielwand wordt thentohardende pasta aangebracht. Na voltooide verbinding wordt de holle ruimte binnen de. wiek bij voorkeur volgespoten met hard schuim, bijvoorbeeld polyurathaanschuim, 30 dat een belangrijke bijdrage levert aan de plooistijfheid en een zékere bijdrage aan de buig- en torsiestij fheid van de wiek. Bovendien werkt het sterk geluiddempend.

Aan de hand van fig. 6 wordt thans nog een eenvoudig overzicht gegeven van de ontwerpstappen die. moeten worden gedaan 35 om de uitvinding in de praktijk te kunnen brengen,.

Stel dat men al zou beschikken over een profiel volgens 8203016 -10- fig. 2, dat aërodynamisch een goed profiel is (lage veerstand), waarvan met name de functie lift-invalshoek (fig. 3) bekend is. In fig. 6 is nu bet meest extreme, maar nog goede profiel weergegeven om de werkwijze volgens de uitvinding wat meer tot zijn recht te 5 laten komen. Daarin valt te zien dat hst kleinste profiel dat er door zagen en slijpen uit is te maken, een aërodynamisch standvlak heeft dat in dit geval 2,5° helt ten opzichte van dat van het grootste profiel. De invalshoek i, die de C^-waarden bepaalt, moet op die standvlakken worden betrokken, niet op een vlak dat materieel 10 aan de vorm is gebonden.

Het bepalen van de specifieke torsie

Stel dat het gaat cm een zevenwiekige windturbine? net een wiekdiameter van 12 men een nominaal vermogen van 34 KW bij 10 m/sec., λ = SJOen Cp = 0,48. De wieken 9 hebben een constante 15 materiële torsie van 13,3° óver de vlucht, dus 2,8°/m.

Veronderstel een naaf 10 met een dikte van ongeveer 20% van de tipdiameter. Dat leidt tot een niet verwaarloosbare verhoging van de meridiaansnelheid dicht bij de naaf, die voor een ongeveer bolvormige naafkap relatief eenvoudig kan worden 20 berekend. Dit wordt verwerkt in de snelheidsdiagrammen, evenals de cmtrekscompcnent na die wiek, die op alle stralen met "Euler" kan worden uitgerekend. Van die cmtrekscompcnent, die alleen aan de naaf een niet verwaarloosbare grootte heeft, dient men in de diagrammen de helft mee te nemen, wat uit de "impulsregel" 25 volgt. Tot hier is alles nog de gewcoe stand der techniek.

Nu kunnen voor een bepaalde snellopendheid λ (de verhouding tussen tip-omtreksnelheid en windsnelheid) cp alle stralen de relatieve snelheden in grootte en richting worden bepaald. In het getekende voorbeeld is een λ van acht gekozen, hetgeen tot een na-30 genoeg optimale turbine voert, maar een λ van 7 of 9 is ook goed.

Met de λ , de en de c-verdeling weten wij nu alles van de relatieve snelheden af. De invalshoeken i, nogmaals, moeten ten opzichte van deze relatieve snelheden genomen worden. Zoals al is cpgemerkt kan die aërodynamische invalshoek tot 2,5° verschillen 35 van de materiële naarmate men niets of juist neer van de staart afhaalt.

8203016 % . ** > * -11- ifet een naaf van 20% is de wieklengte 80% van de tipstraal. In de wiek worden nu drie ringvormige doorsneden gelegd: een op 10% buiten de naaf (dus 30% uit de as), één halverwege de wiek (dus 60% uit de as), en één op 10% uit de 5 tip (dus 90% uit de as). Die doorsneden zijn in fig. 6 0,3, 0,6 en 0,9 genoemd. Zou het gelukken de aërodynamische situatie op elke locatie met behulp van de gevonden werkwijze optimaal te maken, dan mag men veronderstellen dat die er tussen ook in orde is. Aan de naaf en tip zelf valt niet alles met zeker-10 heid te vóórspellen, die zijn maar 10% van de locaties 0,3 en 0,9 verwijderd en man mag ook wel een kleinigheid aan de wind overlaten. Overigens is het aantal van drie doorsneden alleen vanwege de overzichtelijkheid gekozen. Voor serieus cntwerpwerk dient een aantal tussen 5 en 9 worden gekozen.

15 Vervolgens vallen de volgende stappen te onderscheiden: 1. Bepaal cp lokatie 0,3 de standhoek $ = S-i voor het volle profiel en wel voor een forse liftooëfficiënt, bijvoorbeeld = 1,2. Dat is tegen overtrekken aan, maar aan de naaf kan men zich door de onderlinge beïnvloeding van de wieken en het 20 oentrifugaaleffect qp vertragende grenslagen wat veroorloven.

Uit de grafiek volgt voor de gekozen q ^ een invalshoek ig y 2. Doe hetzelfde voor lokatie 0,9, dus dicht bij de tip. De keuze is niet vrij meer. Reken op het kortste profiel en gebruik de kortere koorde voor de berekening van C^. Voor een 25 wiek met constante circulatie van naaf tot tip (een aantrekkelijk uitgangspunt) , geldt dat het product van liftcoëfficiënt, koorde en straal constant is. Zo vinden wij C op lokatie 0,9

Xl uit de waarden op lokatie 0,3 en deze g g vereist een invalshoek iA Q die cp de over 2,5 gedraaide standlijn van het grote ufy 30 profiel is betrekken. Dat zetten we af cp de stand van de relatieve snelheid op 0,9 en dit levert ons een materiële stand van het profiel op lokatie 0,9. De torsie tussen lokatie 0,3 en 0,9 is daarmee voorlopig bepaald: het verschil tussen de materiële standhoeken van de profielen cp lokaties 0,3 en 0,9 is de torsie 35 0,3 - 0,9.

3. Is nu de voorlopig gevonden torsie constant over de wiek, dan 8203016 -42- 4 4 dan. ligt da materiële standhoek van lokatie Q,6 daarmee vast; halfweg da wiek. betekent immers halfweg da torsie. Op lokatie 0,6 kan qp dezelfde wijze uit x koorde x straal -constant een aantal combinaties van. en. koorde worden gepro-5 beard, zolang da daaruit voortvloeiende materiële standhoek klept met da halve torsiehoek die daar gedwongen bestaat. Dat is iteratief afzagen op papier. Er zijn maar kleine marges in CL x koorde, 4. Stel dat dit iteratieprooes ineens lukt, dan is de. wiek 10 ontworpen. Als het niet- lukt moeten we opnieuw beginnen, door qp lokatie 0,3 een nieuwe C^-waarde intezetten en het hele algoritme opnieuw af te werken, totdat het resultaat op * 0.5° klopt.

Die tolerantie is toegestaan met het oog qp het vlaag karakter van de wind, de variatie van de windsnelheid over de hoogte 15 en de vervorming van de wiek onder wind- en centrifugale belasting. Het is niet bij voorbaat zeker dat dit herhaalde iteratieprooes convergeert. In geval van divergentie moet een ander profiel worden ontworpen en dan maar opnieuw proberen of het convergeert. Dat zou in een rekenprogramma vertaald kunnen worden, maar dat 20 lijkt groot en duur. Het gemakkelijkst verloopt het tekenderwijs; dan ziet men vroeger dan een rekenmachine of convergentie, erin zit of niet. Tenslotte gaat het niet cm een enkele turbine, maar cm de grondslag voor een serie, zodat dit hele karwei voor vermogens tussen. 10 en 10.0 kW nominaal -maar twee- of driemaal 25 behoeft te worden gedaan.

Het verrassende is, dat bij uiteenlopende uitgangspunten telkens blijkt, dat da zo gevonden materiële torsie over de gehele wieklengta van een windturbine nooit meer is dan 14° en nooit minder dan 8°. Nu is een torsieverschil van 6° over de 30 · hele wiek weinig, maar juist genoeg cm te doen verwachten dat wiekstandaardisatie zou kunnen worden gerealiseerd voor sterk uiteenlopende turbines. Door voor de. grootste van een serie turbines een torsie van 14° te kiezen en voor de kleinste een van 8°, valt te berekenen, dat de diameters van deze turbines 35 zich zullen verhouden als 1:1,675 en de vermogens, bij dezelfde windsnelheid als ongeveer 1:2,8, ffet twee typen wiekprofiel 8203018 Λ -13- zou men zander een al te grote gaping tussen de typen turbines een venrogensgebied van 1:8 kunnen bestrijken. En dat zijn dan allemaal nagenoeg optimaal werkende machines, met een vermogens-factor in de orde van 0,45, hetgeen een uitermate aantrekkelijk 5 markt-aspect lijkt.

8203016

Claims (6)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het continu vervaardigen plaatsvindt door getordeerde pulltrusie van met glas gewapende kunsthars. 15 3. Wërkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het continu vervaardigde profiel door passende rollen wordt opgevangen.
2. 4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het continu vervaardigen plaatsvindt door extrusie en het 20 vervolgens met een regelmatige torsie vervormen na het extruderen wordt uitgevoerd.
3. 5. Windturbine of ventilator uitgerust met een of meer qp de juiste wieklengte afgesneden wieken volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hartlijn van de 25 asstanp samenvalt met de verbindingslijn van middelpunten (ï^,) met een constante torsie.
4. 6. Installatie volgens conclusie 5, net het kenmerk, dat de holle ruimte van de wiek is volgespoten met hard schuim.
5. 7. Installatie volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat 30 de holle ruimte van de wiek is volgespoten met polyurethaanschuim.
6. 8. Werkwijze en produkten zoals weergegeven in de tekening en/of bespreken aan de hand daarvan. 8203016