RU2516829C1 - Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) - Google Patents
Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516829C1 RU2516829C1 RU2013109705/11A RU2013109705A RU2516829C1 RU 2516829 C1 RU2516829 C1 RU 2516829C1 RU 2013109705/11 A RU2013109705/11 A RU 2013109705/11A RU 2013109705 A RU2013109705 A RU 2013109705A RU 2516829 C1 RU2516829 C1 RU 2516829C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- screw
- bundles
- bushings
- bolts
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/40—Weight reduction
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к воздушным винтам, гребным винтам и лопастям винтов ветродвигателей.The invention relates to propellers, propellers and propeller blades of wind turbines.
Известен пропеллер, содержащий лопасти, которые для повышения кпд винта до угла атаки 45 градусов являются воздушной турбиной, а после 45 градусов - воздушным винтом, см. пат. №2351504. Лопасти таких винтов часто изготавливаются из композитного материала в виде ткани из армирующих волокон, пропитанных самоотверждающейся полимерной смолой. Если для крепления лопасти необходимы отверстия, то они сверлятся после изготовления лопасти. Однако такое изготовление лопастей не является оптимальным с точки зрения восприятия действующих на лопасть аэродинамических усилий и местных усилий в месте крепления комля лопасти. Это приводит к повышенному весу лопасти и всего винта.Known propeller containing blades, which to increase the screw efficiency to an angle of attack of 45 degrees are an air turbine, and after 45 degrees - a propeller, see US Pat. No. 2351504. The blades of such screws are often made of a composite material in the form of a fabric of reinforcing fibers impregnated with a self-curing polymer resin. If holes are required for fastening the blade, they are drilled after the blade is made. However, such manufacture of the blades is not optimal from the point of view of perceiving the aerodynamic forces acting on the blade and local forces at the attachment point of the blade butt. This leads to increased weight of the blade and the entire screw.
Задача и технический результат изобретения - снижение массы лопасти путем более оптимального распределения армирующего материала в материале лопасти.The objective and technical result of the invention is to reduce the mass of the blade by more optimal distribution of the reinforcing material in the material of the blade.
ВАРИАНТ 1. Для этого лопасть с плоским местом крепления к ступице винта имеет закладные металлические детали для болтов в виде цилиндрических втулок, от которых идут жгуты волокон армирующего материала, огибающие эти втулки, а поверхность лопасти образована тканевым композитным материалом и/или композитным материалом, содержащим рубленое армирующее волокно.OPTION 1. For this, a blade with a flat mounting point to the hub of the screw has embedded metal parts for bolts in the form of cylindrical bushings, from which there are bundles of fibers of reinforcing material enveloping these bushings, and the surface of the blade is formed by a fabric composite material and / or composite material containing chopped reinforcing fiber.
Втулки могут состоять из двух втулок, входящих одна в другую, причем длина втулки по внутреннему диаметру больше, чем по наружному диаметру, см. фиг.1. Такие втулки могут применяться при изготовлении лопасти из двух заготовок. А указанное условие необходимо для того, чтобы волокна армирующего материала, попавшие на торцы втулок, не мешали стыковке двух заготовок в нужный размер.The bushings may consist of two bushings, one in the other, and the length of the sleeve on the inner diameter is greater than the outer diameter, see figure 1. Such bushings can be used in the manufacture of blades from two workpieces. And this condition is necessary so that the fibers of the reinforcing material that hit the ends of the bushings do not interfere with the joining of two workpieces into the desired size.
Для установки втулок, особенно состоящих из двух частей, точно в нужное место пресс-формы, на ней имеются цилиндрические выступы или имеются отверстия, в которые вставляются центрирующие болты, которыми втулки временно крепятся к пресс-форме.To install the bushings, especially consisting of two parts, exactly at the right place on the mold, there are cylindrical protrusions on it or there are holes in which centering bolts are inserted, with which the bushings are temporarily attached to the mold.
Оптимальным креплением лопасти к ступице является крепление с помощью 4 или 5 болтов, расположенных так: один болт расположен на продольной оси лопасти или два болта расположены поперек продольной оси лопасти ближе к центру винта, а три болта расположены так же, но дальше от центра винта, причет средний болт расположен на продольной оси лопасти (даже если эта продольная ось дугообразная), см. фиг.3, 4, 6..The optimal fastening of the blade to the hub is fastening with 4 or 5 bolts located as follows: one bolt is located on the longitudinal axis of the blade or two bolts are located across the longitudinal axis of the blade closer to the center of the screw, and three bolts are located the same, but further from the center of the screw, the middle bolt is located on the longitudinal axis of the blade (even if this longitudinal axis is arched), see Fig.3, 4, 6 ..
Армирующий материал расположен в теле лопасти так: по наибольшей толщине лопасти по двум ее поверхностям (нагнетающей и всасывающей) идут жгуты армирующих нитей, и менее прочные жгуты идут по переднему и заднему краю лопасти (относительно направления движения).The reinforcing material is located in the body of the blade as follows: along the largest thickness of the blade along its two surfaces (injection and suction) are bundles of reinforcing threads, and less durable bundles go along the front and rear edges of the blade (relative to the direction of movement).
Для лучшего восприятия крутящего момента привода передний и задний жгуты могут быть соединены зигзагообразно расположенным между ними жгутом (образуя в теле лопасти ферменную конструкцию), см. фиг.3, 6.For a better perception of the drive torque, the front and rear bundles can be connected in a zigzag bundle located between them (forming a truss structure in the blade body), see Figs. 3, 6.
Причем относительно центра винта «О» лопасти и зигзагообразные жгуты в них расположены по-разному для активного винта (пропеллера) и для винта ветродвигателя, см. фиг.3, 6, где стрелкой показано направление вращения.Moreover, relative to the center of the “O” screw, the blades and zigzag bundles in them are located differently for the active screw (propeller) and for the wind turbine screw, see Figs. 3, 6, where the arrow shows the direction of rotation.
При 4-болтовом креплении 2 жгута с болта, находящегося ближнего к центру винта, огибают средний болт, находящийся дальше от центра винта, а при 5-болтовом креплении 4 жгута, идущие от двух болтов, расположенных ближе к центру винта, перекрещиваясь, огибают средний болт, находящийся дальше от центра винта, и в любом из этих случаев по два жгута огибают два крайних болта из трех, находящихся дальше от центра винта. Причем при 4-болтовом и 5-болтовом креплении желательно проложить еще один продольный жгут от среднего из трех болтов, расположенных дальше от центра винта.With a 4-bolt fastener, 2 harnesses from a bolt located near the center of the screw bend around the middle bolt located farther from the center of the screw, and with a 5-bolt fastener, 4 tows coming from two bolts located closer to the center of the screw cross over and bend around the middle a bolt located farther from the center of the screw, and in any of these cases, two bundles round two extreme bolts of three located farther from the center of the screw. Moreover, with 4-bolt and 5-bolt fastening, it is desirable to lay another longitudinal bundle from the middle of the three bolts located further from the center of the screw.
Однако для легких винтов возможно и 3-болтовое крепление и даже 2-болтовое.However, for light screws, a 3-bolt mount and even a 2-bolt mount are also possible.
ВАРИАНТ 2. Лопасть, крепящаяся к ступице по цилиндрической поверхности, имеет закладные металлические детали для болтов в виде цилиндрических втулок, от которых идут жгуты волокон армирующего материала, огибающие эти втулки, а поверхность лопасти образована тканевым композитным материалом и/или композитным материалом, содержащим рубленое армирующее волокно.
Втулки в данном варианте монолитные, то есть представляют из себя трубу или катушку (официальное название формы в виде трубы с двумя ребордами по краям).The bushings in this embodiment are monolithic, that is, they are a pipe or a coil (the official name of the form is in the form of a pipe with two flanges at the edges).
Чтобы втулки не смещались при изготовлении лопасти, в пресс-формах имеются цилиндрические выступы со сквозным отверстием, на выступы надевается втулка и временно прижимается сквозным болтом с конической головкой, см. фиг.2.So that the bushings do not move during the manufacture of the blade, there are cylindrical protrusions with a through hole in the molds, a sleeve is put on the protrusions and temporarily pressed by a through bolt with a conical head, see Fig. 2.
Армирующий материал расположен в теле лопасти так: по двум ее поверхностям идут жгуты армирующих нитей от каждой из втулок, причем один или два жгута идут по переднему и заднему краю лопасти, а остальные жгуты сходятся на этих двух поверхностях в сечении, соответствующем наибольшей толщине лопасти, см. фиг.5.The reinforcing material is located in the body of the blade as follows: along its two surfaces are bundles of reinforcing threads from each of the bushings, one or two bundles go along the front and rear edges of the blade, and the remaining bundles converge on these two surfaces in the section corresponding to the largest thickness of the blade, see figure 5.
ВАРИАНТ 3. Для большей прочности лопасть имеет по линии наибольшей ширины профиля лонжерон квадратного сечения. Квадратное сечение выбрано потому, что лопасть винта в отличие от похожего самолетного крыла имеет крутку (изменение угла атаки профиля в зависимости от радиуса винта). Поэтому направление наибольших аэродинамических нагрузок, усреднено находящееся на 70-80% радиуса винта, не совпадает с положением профиля лопасти в ее комлевой части (вблизи ступицы), где указанные нагрузки дают наибольший ломающий крутящий момент.
Причем лонжерон имеет такую же крутку, как лопасть.Moreover, the spar has the same twist as the blade.
СПОСОБ 1. Способ изготовления данной лопасти состоит в том, что сначала в пресс-форму вставляются закладные втулки, затем на поверхность пресс-формы наносится поверхностный слой лопасти, состоящий из армирующей ткани или рубленого армирующего волокна и синтетической смолы, а затем вокруг закладных втулок огибаются жгуты армирующего волокна, пропитанного синтетической смолой, и укладываются в пресс-форму.METHOD 1. A method of manufacturing this blade consists in first inserting bushings into the mold, then applying a surface layer of the blade consisting of a reinforcing fabric or chopped reinforcing fiber and synthetic resin to the surface of the mold, and then bending around the embedded bushings tows of reinforcing fiber impregnated with synthetic resin and are laid in the mold.
При изготовлении лопасти с цилиндрическим креплением к ступице желательна обмотка комля лопасти армирующими волокнами или тканью по образующей линии цилиндра.In the manufacture of a blade with a cylindrical attachment to the hub, it is desirable to wind the butt of the blade with reinforcing fibers or fabric along the generatrix line of the cylinder.
СПОСОБ 2. Способ изготовления лопасти с квадратным лонжероном состоит в том, что сначала изготавливается пенопластовая заготовка, повторяющая его внутреннюю полость, затем заготовка обертывается армирующей тканью, пропитанной синтетической смолой, затем две стороны лонжерона, контактирующие с поверхностью лопасти, покрываются слоем шпаклевки на основе той же синтетической смолы, после чего лонжерон вставляется в готовую лопасть или вставляется между двумя половинами лопасти перед их склейкой.
Если лонжерон вставляется в готовую лопасть, то перед нанесением шпаклевки поверхности лонжерона дают затвердеть до частичной готовности.If the spar is inserted into the finished blade, then before applying putty the surface of the spar is allowed to harden until partially ready.
На фиг.1 показана втулка 1, состоящая в свою очередь из двух втулок, входящих одна в другую. На фиг.2 показана монолитная втулка 1, закрепленная в пресс-форме 2 с помощью болта 3 с конической головкой (для ее удержания в ней имеется 6-гранное глухое отверстие) и с помощью гайки 4.Figure 1 shows the sleeve 1, which in turn consists of two bushings that are included in one another. Figure 2 shows a monolithic sleeve 1, mounted in the
На фиг.3-6 показаны лопасти 5, в которые заформованы втулки 1, вокруг которых уложены жгуты 6 армирующего волокна. Причем для частичной компенсации аэродинамических и центробежных усилий продольная ось лопасти не проходит через центр винта «О».Figure 3-6 shows the blades 5, in which the sleeves 1 are formed, around which
На фиг.3 показано 4-болтовое крепление лопасти к плоскому посадочному месту ступицы, на фиг.4, 6 показано 5-болтовое крепление, причем на фиг.4 показано крепление пропеллера, а на фиг.6 показано крепление лопасти ветродвигателя (разница в положении продольной оси лопасти относительно центра винта «О»).Figure 3 shows the 4-bolt mount of the blade to the flat seat of the hub, figure 4, 6 shows the 5-bolt mount, and figure 4 shows the mount of the propeller, and figure 6 shows the mount of the wind turbine blade (difference in position the longitudinal axis of the blade relative to the center of the screw "O").
На фиг.5 показано крепление лопасти с цилиндрическим креплением к ступице винта.Figure 5 shows the mounting of the blade with a cylindrical mount to the hub of the screw.
Работает лопасть так: поперечно изгибающие усилия от подъемной силы профиля лопасти воспринимают более толстые продольные жгуты армирующего волокна, проложенные по сечению наибольшей толщины лопасти (по «строительной высоте»), а изгибающий момент привода винта (в том числе - винта ветродвигателя) воспринимают жгуты, уложенные по передней и задней кромкам профиля лопасти совместно с материалом поверхности лопасти и/или совместно с зигзагообразно уложенными жгутами.The blade works like this: transverse bending forces from the lifting force of the profile of the blade are perceived by thicker longitudinal strands of reinforcing fiber, laid along the section of the largest thickness of the blade (along the "construction height"), and the bending moment of the screw drive (including the wind turbine screw) is absorbed by the bundles laid along the front and rear edges of the blade profile together with the material of the surface of the blade and / or together with zigzag laid harnesses.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109705/11A RU2516829C1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109705/11A RU2516829C1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2516829C1 true RU2516829C1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013109705/11A RU2516829C1 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2516829C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2132288C1 (en) * | 1994-07-15 | 1999-06-27 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Device and method of manufacture of helicopter main rotor blade (versions) |
US7854594B2 (en) * | 2009-04-28 | 2010-12-21 | General Electric Company | Segmented wind turbine blade |
RU2409502C2 (en) * | 2008-01-25 | 2011-01-20 | Еврокоптер | Rotorcraft screw blade and method of its production |
RU2475412C1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Инженерная Компания" (Ооо "Ник") | Airliner tight fuselage compartment skin from polymer composite and method of its fabrication |
-
2013
- 2013-03-04 RU RU2013109705/11A patent/RU2516829C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2132288C1 (en) * | 1994-07-15 | 1999-06-27 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Device and method of manufacture of helicopter main rotor blade (versions) |
RU2409502C2 (en) * | 2008-01-25 | 2011-01-20 | Еврокоптер | Rotorcraft screw blade and method of its production |
US7854594B2 (en) * | 2009-04-28 | 2010-12-21 | General Electric Company | Segmented wind turbine blade |
RU2475412C1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Инженерная Компания" (Ооо "Ник") | Airliner tight fuselage compartment skin from polymer composite and method of its fabrication |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10309369B2 (en) | Wind turbine blade having a root region with elongated fastening members provided with metal fibres | |
EP3032092B1 (en) | Spar cap for a wind turbine rotor blade | |
EP3019741B1 (en) | Wind turbine blade with sections that are joined together | |
US9555588B2 (en) | Insert for forming an end connection in a uni-axial composite material | |
US9995271B2 (en) | Wind turbine blade with tapering root bushings | |
BR102016016867A2 (en) | root assembly for a wind turbine rotor blade and methods for fabricating a root assembly | |
BR112016024829B1 (en) | MOUNTING A MODULAR FAN, PROPELLER FOR A FAN, METHOD FOR PRODUCING A FAN, MODULAR FAN, COMPOSITE PROPELLER FOR A FAN AND METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE FAN PROPELLER | |
US20160040651A1 (en) | Methods of manufacturing rotor blades of a wind turbine | |
KR20130006436A (en) | Wind turbine rotor blade components and methods of making same | |
US9976537B2 (en) | Wind turbine blade comprising cylindrical metal inserts in a root region thereof | |
US20150354541A1 (en) | Root bushing for a wind turbine rotor blade, a wind turbine rotor blade, a wind turbine and a method for manufacturing a wind turbine rotor blade for a wind turbine | |
CN1802285A (en) | Wind turbine blade and method of manufacturing thereof | |
DE102007036917A1 (en) | Rotor blade for wind power plant i.e. floating wind power plant, has clamping member arranged on pillar such that effective cross section holds additional compressive strength to anticipate stress-dependent deformation due to wind load | |
CN103747944B (en) | Wind turbine blade with elongated fastening members in the root region thereof | |
US9719359B2 (en) | Wind turbine blade comprising resistive heating means | |
BR112016009592B1 (en) | JOINING METHOD FOR WIND TURBINE BLADES SHELLS | |
CN111684154A (en) | Insert and blank for wind turbine blade root | |
EP3318484B1 (en) | Reinforced propeller blade and spar | |
CN109328129A (en) | For manufacturing the blade mold and correlation technique of the blade shell member of wind turbine blade | |
US9951751B2 (en) | Segmented wind turbine rotor blade with rod and tube joint connection | |
KR101592289B1 (en) | Spiral blade unit and method for making the same | |
CN103511191A (en) | Embedded bolt, prefabricated blade root, blade, forming method of blade and wind generating set | |
RU2516829C1 (en) | Screw blade of composite (versions) and method of its production (versions) | |
JP7221384B2 (en) | Wind turbine jointed rotor blades with hollow chordally extending pins | |
GB2571180A (en) | Composite hollow blade and a method of forming the composite hollow blade |