WO2018184828A1 - Rotorblatt für eine windkraftanlage und die windkraftanlage - Google Patents

Rotorblatt für eine windkraftanlage und die windkraftanlage Download PDF

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WO2018184828A1
WO2018184828A1 PCT/EP2018/056963 EP2018056963W WO2018184828A1 WO 2018184828 A1 WO2018184828 A1 WO 2018184828A1 EP 2018056963 W EP2018056963 W EP 2018056963W WO 2018184828 A1 WO2018184828 A1 WO 2018184828A1
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rotor blade
peaks
summit
projections
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PCT/EP2018/056963
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Stefan Kleinhansl
Michael Klein
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Teg Tubercle Engineering Group Gmbh
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
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    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade for a wind turbine and the wind turbine with a rotor having at least one rotor blade.
  • a wind turbine has a tower on which a nacelle is mounted.
  • a generator and a transmission are provided, via which a rotor is coupled to the generator.
  • the rotor usually has conventionally three rotor blades, which are mounted on a hub with a horizontally arranged axis of rotation.
  • the rotor is traversed by wind, whereby kinetic energy is withdrawn from the wind by means of the rotor blades.
  • the rotor blades are site-specific
  • Vibration load of the rotor blades It is desirable that the wind turbine optimally absorbs the available kinetic energy of the wind and a long one
  • the total service life is determined in particular by the fatigue strength of the rotor blades. Due to gusts of wind, the rotor blades are excited to vibrate, wherein the rotor blades are subjected to bending vibrations. The bending vibrations lead to an increase of the alternating stress of the material of the rotor blades, whereby the fatigue strength of the rotor blades is reduced.
  • the rotor blades are mounted pivotably about its longitudinal axis on the hub, so that the angle of attack of the rotor blades with a corresponding
  • Control device is adaptable to the respective wind situation.
  • the angle of attack of the rotor blades is selected such that the aerodynamic angle of attack is in the range of the design angle. In gusts of wind the varies
  • Remedy could be a variably adapted to the gusts of wind
  • the object of the invention is a Rotorbiatt for a
  • the rotor blade according to the invention for a wind turbine has a profile nose, which in the direction of flow of the
  • Rotor blade seen forms the front portion of the rotor blade and which has the leading edge of the rotor blade, wherein the
  • Exterior having a plurality of in the
  • Chord length of the rotor blade at the location of the respective summit are determined, wherein the buoyancy-reducing effect of the projections occurs only at those angles of attack of the rotor blade, which are equal to or greater than the design angle of the rotor blade, wherein the maximum glide ratio is substantially adjusted.
  • the wind turbine according to the invention has a rotor which has at least one rotor blade according to the invention.
  • the glide ratio corresponds to the ratio of lift
  • Air resistance of the rotor blade If the rotor blade has the angle of attack that corresponds to the design angle of attack, the lift and the air resistance of the
  • Rotor blade such that the glide ratio is in the range of the maximum glide ratio. It is preferred that the distance between the design adjustment angle and the angle at which the maximum glide ratio prevails is at most +/- 5%.
  • the design engagement angle is at most 5% greater than the angle at which the maximum glide ratio prevails.
  • Wind is a flow of the atmosphere that comes with a
  • Wind speed relative to the nominal wind speed increases the wind direction variably, thereby increasing the aerodynamic angle of attack of the rotor blade during the gusts of wind.
  • the wind turbine with the rotor blades according to the invention has a long total life.
  • the rotor blades of the wind turbine according to the invention made of glass fiber reinforced plastic, is the
  • the outside area has a larger lever arm relative to the hub. Further, the outside area has a higher peripheral speed than the near-by area, which makes the outdoor area higher
  • the rotor blade according to the invention has the steps: On the basis of the expected wind conditions at the site of
  • Wind turbine determining the design pitch angle of the rotor blade, wherein the maximum glide number in
  • Chord length of the rotor blade are determined at the location of the respective peak, wherein the buoyancy-reducing effect of the projections occurs only at those angles of attack of the rotor blade, which are equal to or greater than the design pitch angle of the rotor blade; Determining the maximum possible length of the rotor blade to the effect that the predetermined limits to the maximum peripheral speed of the rotor blade not
  • the heights of the peaks are up to 12%, in particular 0.2% to 1.5%, particularly preferably 1%, or in particular 4% to 12%, particularly preferably 5%, of that chord length of the rotor blade at the location of the rotor blade corresponding summit. Furthermore, it is particularly preferred that the
  • Rotor blades correspond to the location of the respective summit. Either one of the peaks or the other of the peaks of the two immediately adjacent peaks can be used as a reference
  • the offsets of the peaks be away from the leading edge in the
  • this angle of attack corresponds to the interpretation angle.
  • the rotor blade preferably has a tip, the outer region extending from the tip to a portion of the rotor blade that is at 50% to 70% of the span of the rotor blade Rotor blade is arranged.
  • the apex is the longitudinal end of the rotor blade which is located furthest away from the hub side longitudinal end of the rotor blade.
  • the projections are preferably of a wavy shape
  • Profile nose formed and each have a wave crest, wherein between each of the immediately adjacent wave peaks arranged in each case a wave trough is arranged.
  • the peaks it is preferable for the peaks to be in the direction of flow up to the maximum of the thickness profile of the rotor blade
  • the projections extend to 10% to 15% of that chord length of Rotorbiatts at the location of the respective summit.
  • the heights of the peaks are 4% to 12%, preferably 5%, of those
  • Distances of the peaks to the immediately adjacent peaks correspond to 30% to 45% of the chord length of the rotor blade at the location of the respective summit.
  • Projections are cylindrical, cuboid, hemispherical, dome-shaped and / or conical, the diameter of which preferably in the range of 1% to 3% of that
  • Chord length of the rotor blade correspond to the location of the respective Voisprungs. It is preferred that the heights of
  • Peaks correspond to 0.2% to 1.5% of the chord length of the rotor blade at the location of the respective summit. Furthermore, it is particularly preferred that the distances of the peaks to the immediately adjacent peaks correspond to 2% to 10%, in particular 4% to 5%, of that chord length of the rotor blade at the location of the respective summit. Moreover, it is particularly preferred that the offsets of the peaks be away from the leading edge in the Seen flow direction 0% to 3%, in particular 1% to 2%, corresponding to those tendon length of the rotor blade at the location of the respective summit. It is conceivable that the projections extend only on the suction side or only on the pressure side or both on the suction side and on the pressure side of the rotor blade. Furthermore, it is conceivable that the projections are provided in the region of the expected stagnation point at nominal wind speed.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first one
  • FIG. 2 shows a perspective view of detail Y from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a perspective view of a tearout of a second embodiment of the rotor blade according to the invention
  • Figure 4 is a profile sectional view of the profile nose of the second embodiment
  • Figure 5 is a diagram in which a buoyancy coefficient is plotted against the angle of attack. As is apparent from Figures 1 to 5, has a
  • the flow of the rotor blade 1 is essentially perpendicular to the longitudinal direction of the rotor blade 1, the direction of the flow being designated as the flow direction 26.
  • the Rotor blade 1 extends in its longitudinal direction from its root 4 to its tip 5, wherein the direction from the root 4 to the tip 5 is referred to as the spanwise direction 27. The distance from the front edge 2 to the
  • Trailing edge 3 seen in the flow direction 26 is referred to as the chord 28 length.
  • that side of the rotor blade 1, in which there is overpressure when flowing around the rotor blade 1 is referred to as the pressure side 29, whereas that side of the rotor blade 1, at which there is negative pressure during the flow around the rotor blade 1, referred to as the suction side 30.
  • the rotor has a hub to which the rotor blade 1 is mounted with its root 4. During operation of the wind turbine, the rotor rotates about the axis of rotation of the hub, so that the tip 5 is the area of the rotor blade 1 which is the highest
  • the span 8 of the rotor blade 1 is the distance between the root 4 and the tip 5.
  • the rotor blade 1 is designed for a nominal wind with a nominal wind speed. This results in a design angle of attack 25 for the rotor blade 1, in which, assuming the wind flow at the nominal
  • Wind speed is the maximum glide result. It is conceivable that the distance of the design adjustment angle to
  • Angle of attack at which the maximum sliding coefficient prevails, is a maximum of +/- 5%.
  • the rotor blade 1 is of an inner region 6 and a
  • outside area 7 is formed, wherein the inner region 6 extends from the root 4 to the center of the rotor blade 1 and the outer region 7 extends from the tip 5 to the inner region 6.
  • the boundary surface between the inner region 6 and the outer region lies at 68% of the span 8 of the rotor blade 1 from the root 4 in the spanwise direction 27.
  • the length 9 of the outer region 7 is 32% of the
  • the rotor blade 1 Facing the flow direction 26, the rotor blade 1 has a profile nose 10 which has the front edge 2.
  • the profile nose 10 has a plurality of in the spanwise direction 27 of Rotor blade 1 adjacent projections 11 projecting from the profile nose 10.
  • the projections 11 each have a summit 12, which is locally the area of the respective projection 11, the most of the
  • the projections 11 are formed by a wavy shape of the profile nose 10.
  • the profile nose 10 has a plurality of wave crests 14 as the projections, wherein between two de de immediately adjacent wave crests 14 each have a wave trough 15 is arranged, which corresponds to the trough 13.
  • the wavy shape of the profile nose 10 is formed such that the wave crests 14 and the troughs 15 seen in the flow direction 26 to 12% of the local
  • Tendon length extend.
  • the wave peaks 14 and the wave troughs 15 seen in the flow direction 26 to the maximum 16 of the thickness profile of
  • Rotor blade 1 extend.
  • the projections 11 are cylindrical, wherein the cylinder axes of the
  • Projections 11 are perpendicular to the surface of the profile nose 10. The projections 11 are on the pressure side 29 of the
  • the projections 11 are formed as a projection body 17, which are attached to the profile nose 10.
  • the projection body 17 rivets with a cylinder head are conceivable, which are riveted into the material of the profile nose 10.
  • Projections 11 are also conceivable.
  • the vertical distance of one of the peaks 12 to the surface of the profile nose 10 is the height 18 of this summit 12. Further, the distance of one of the summits 12 to an immediately adjacent summit 12 is the distance 19 of these summits 12.
  • the offset 20 is one of the summits 12 the distance of this peak 12 seen from the front edge 2 in the flow direction 26.
  • the heights 18 of the peaks 12 and the distances 19 of the peaks 12 to the immediately adjacent peaks 12 and the offsets 20 of the peaks 12 seen away from the leading edge 2 in the flow direction 26 are dependent on that chord length 28 of
  • Rotor blade 1 at the location of the respective peak 12 determined such that the buoyancy-reducing effect of the projections 11 occurs only at those angles of attack 21 of the rotor blade 1, which is equal to or greater than the design setting 25 of the
  • Rotor blades are 1.
  • the heights 18 of the peaks 12 and the distances 19 of the peaks 12 to the immediately adjacent peaks 12 and the offsets 20 of the peaks 12 away from the leading edge 2 in the flow direction 26 are directly proportional to that chord length 28 of the rotor blade 1 at the location of the respective Gypsum 12 determined.
  • determining the distances 19 either one of the projections 11 or the other of the projections 11 of the two immediately adjacent projections 11 can be taken as a reference.
  • the heights 18 of the peaks 12 correspond to 5% of that chord length 26 of the rotor blade 1 at the location of the respective summit 12. Further, the distances 19 of the peaks 12 to the immediately adjacent peaks 12 correspond to 38% of that chord length 26 of the rotor blade 1 am Place of the
  • adjacent projections 11 are taken as a reference.
  • the heights 18 of the peaks 12 0 correspond to 86% of the chord length 26 of the rotor blade 1 at the location of the respective gullet 1s 12. Further, the distances correspond to each other 19 the summit 12 to the immediately adjacent summits 12 4.3% of that chord length 26 of the rotor blade 1 at the location of the respective summit 12. In this case, either one of the summit 12 or the other of the summit 12 of both directly
  • adjacent projections 11 are taken as a reference.
  • the offsets 20 correspond to the peaks 12 seen from the leading edge 2 in the flow direction 26 1.57%
  • the heights 18, the distances 10 and the offsets 20 are dimensioned such that the buoyancy-reducing effect of
  • Rotor blade 1 is equal to or greater than the design angle of attack 25.
  • Figure 5 shows a diagram in which the
  • Rotor blade 1 according to the invention with the projections 11 is shown.
  • the design adjustment angle 25 is 4 °.
  • Design pitch 25 sets the maximum glide number.
  • FIG. 5 shows that inflows of the invention
  • Design adjustment angle 25 are.
  • the buoyancy coefficient 24 remains relatively constant with respect to the buoyancy coefficient 23 of the conventional rotor blade, whereas the buoyancy curve 23 of the conventional rotor blade increases.
  • the conventional rotor blade is sensitive to gusts of wind, resulting in an increased
  • the rotor blade 1 according to the invention is immune from the influence with respect to the harmful alternating stress, since an occurrence of the wind gusts does not lead to an increase in the cyclic loading of the rotor blade s 1 according to the invention.

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Abstract

Rotorblatt (1) für eine Windkraftanlage mit einer Profilnase (10), die die Vorderkante (2) aufweist, wobei die Profilnase (10) in die Spannweitenrichtung (27) gesehen einen Außenbereich (7) aufweist, der eine Mehrzahl von in der Spannweitenrichtung (27) des Rotorblatts nebeneinander angeordneten und von der Profilnase (10) vorstehenden Vorsprüngen (11) aufweist, die jeweils einen Gipfel (12) aufweisen, wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) und/oder die Abstände (19) der Gipfel (12) zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln (12) und/oder die Versatze (20) der Gipfel (12) weg von der Vorderkante (2) in die Strömungsrichtung (26) gesehen in Abhängigkeit derjenigen Sehnenlänge (28) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) bestimmt sind, wobei die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge (11) erst bei denjenigen Anstellwinkeln (21) des Rotorblatts (1) auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel (25) des Rotorblatts (1) sind, bei dem die maximale Gleitzahl sich im Wesentlichen einstellt.

Description

Rotorblatt für eine Windkraftanlage und die Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage und die Windkraftanlage mit einem Rotor, der mindestens ein Rotorblatt aufweist.
Eine Windkraftanlage weist einen Turm auf, auf dem eine Gondel montiert ist. In der Gondel sind ein Generator und ein Getriebe vorgesehen, via das ein Rotor mit dem Generator gekoppelt ist. Der Rotor weist herkömmlich in der Regel drei Rotorblätter auf, die an eine Nabe mit einer horizontal angeordneten Drehachse angebaut sind. Beim Betrieb der Windkraftanlage wird der Rotor von Wind durchströmt, wobei mittels den Rotorblättern dem Wind kinetische Energie entzogen wird. Bei der Auslegung
insbesondere der Rotorbiätter sind standortspezifische
Randbedingungen zu berücksichtigen, insbesondere wann und wie stark Wind auftritt sowie die damit einhergehende
Schwingungsbelastung der Rotorblätter. Erstrebenswert ist es, dass die Windkraftanlage die verfügbare kinetische Energie des Winds möglichst optimal abschöpft und eine lange
Gesamtstandzeit hat.
Die Gesamtstandzeit ist insbesondere durch die Dauerfestigkeit der Rotortblätter bestimmt. Aufgrund von Windböen werden die Rotorblätter zum Schwingen angeregt, wobei die Rotorblätter Biegeschwingungen unterworfen sind. Die Biegeschwingungen führen zu einer Erhöhung der Wechselbeanspruchung des Materials der Rotorblätter, wodurch die Dauerfestigkeit der Rotorblätter reduziert wird.
Bei der he kömmlichen Windkraftanlage sind die Rotorblätter um ihre Längsachse verschwenkbar an der Nabe gelagert, so dass der Anstellwinkel der Rotorblätter mit einer entsprechenden
Steuerungseinrichtung an die jeweilige Windsituation anpassbar ist. Hierbei wird der Anstellwinkel der Rotorblätter derart gewählt, dass der aerodynamische Anströmwinkel im Bereich des Auslegungswinkels liegt. Bei Windböen variiert der
aerodynamische Anstellwinkel sehr schnell und stark, wobei während der Spitzengeschwindigkeit einer indböe der aerodynamische Anstellwinkel hoch ist. Dadurch erhöht sich während dieser Momente der von dem Rotorblatt erzeugte
Auftrieb, wodurch das Rotorblatt biegebeansprucht wird. Beim Abflauen der Windböe reduziert sich die Windgeschwindigkeit wieder auf Nominalniveau, so dass am Rotorblatt wieder
aerodynamische Äuslegungsbedingungen vorherrschen. Durch das rhythmische Auftreten von Windböen wird die dynamische
Belastung der Rotorblätter bezüglich Biegung erhöht.
Abhilfe könnte eine an die Windböen variabel angepasste
Anstellung der Rotorblätter schaffen, so dass auch während der Windböen der am Rotorblatt erzeugte Auftrieb im Bereich der Auslegung der Windkraftanlage und vergleichsweise konstant bleibt. Dadurch wäre die dynamische Belastung der Rotorblätter bezüglich Biegung gering. Allerdings ist es aufgrund der mechanischen Trägheit der Rotorblätter und diverser
konstruktiver Grenzen nicht sinnvoll umsetzbar, dass mit der Steuerungseinrichtung durch entsprechende Verstellungen des Anstellwinkels adäquat den Windböen entgegengewirkt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Rotorbiatt für eine
Windkraftanlage und die Windkraftanlage mit einem Rotor, der mindestens ein Rotorblatt aufweist, zu schaffen, wobei die Windkraftaniage eine lange Gesamtstandzeit hat.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10. Bevorzugte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Rotorblatt für eine Windkraftanlage weist eine Profilnase auf, die den in die Anströmrichtung des
Rotorblatts gesehen vorderen Bereich des Rotorblatts bildet und die die Vorderkante des Rotorblatts aufweist, wobei die
Profilnase in die Spannweitenrichtung gesehen einen
Außenbereich aufweist, der eine Mehrzahl von in der
Spannweitenrichtung des Rotorblatts nebeneinander angeordneten und von der Profilnase vorstehenden Vorsprüngen aufweist, die jeweils einen Gipfel aufweisen, der derjenige Bereich des ihm zugeordneten Vorsprungs ist, der am meisten von der Profilnase vorsteht, wobei die Höhen der Gipfel und/oder die Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfein und/oder die Versätze der Gipfel weg von der Vorderkante in die
Strömungsrichtung gesehen in Abhängigkeit derjenigen
Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels bestimmt sind, wobei die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge erst bei denjenigen Anstellwinkeln des Rotorblatts auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel des Rotorblatts sind, bei dem die maximale Gleitzahl sich im Wesentlichen einstellt. Die erfindungsgemäße Windkraftanlage weist einen Rotor auf, der mindestens ein erfindungsgemäßes Rotorblatt aufweist.
Die Gleitzahl entspricht dem Verhältnis von Auftrieb und
Luftwiderstand des Rotorblatts. Hat das Rotorblatt denjenigen Anstellwinkel, der dem Auslegungsanstellwinkel entspricht, stellen sich der Auftrieb und der Luftwiderstand des
Rotorblatts derart ein, dass die Gleitzahl im Bereich der maximalen Gleitzahl liegt. Bevorzugt ist es, dass der Abstand des Auslegungsanstellwinkels zum Anstellwinkel, bei dem die maximale Gleitzahl vorherrscht, bei maximal +/- 5% liegt.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Auslegungsanstellwinkel maximal um 5% größer ist als der Anstellwinkel, bei dem die maximale Gleitzahl vorherrscht.
Wind ist eine Strömung der Atmosphäre, die mit einer
vergleichsweise konstanten, nominellen Geschwindigkeit strömt und mit Windböen überlagert ist. Während der Windböen ist die
Windgeschwindigkeit gegenüber der nominalen Windgeschwindigkeit erhöht die Windrichtung variabel, wodurch während der Windböen der aerodynamische Anstellwinkel des Rotorblatts vergrößert ist.
Dadurch, dass die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge erst bei denjenigen Anstellwinkeln des Rotorblatts auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel des Rotorblatts sind, wird erfindungsgemäß erreicht, dass während der Windböen die dynamische Belastung bezüglich Biegung des Rotorblatts gering ist. Deshalb hat die Windkraftanlage mit den erfindungsgemäßen Rotorblättern eine lange Gesamtstandzeit. Sind die Rotorblätter der erfindungsgemäßen Windkraftanlage aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, ist die
GesamtStandzeit um 100% verlängert verglichen mit einer
herkömmlichen Windkraftanlage. Für Bauteile aus Stahl, wie beispielsweise der Turm der Windkraftanlage, verlängert sich die Gesamtstandzeit um 30%.
Wären die Vorsprünge an der Profilnase derart angeordnet, dass die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge auch bei denjenigen Anstellwinkeln des Rotorblatts auftritt, die kleiner dem Äuslegungsanstellwinkel des Rotorblatts sind, würde dies mit einer übermäßigen Verschlechterung des aerodynamischen Wirkungsgrads des Rotorblatts einhergehen.
Mittels der Vorsprünge werden beim Betrieb der Windkraftanlage während der Windböen an der Profilnase Wirbel generiert, die an der Hinterkante des Rotorblatts zwischen zwei unmittelbar benachbarten Vorsprüngen eine lokale Ablösung hervorrufen, die eine auftriebsreduzierende Wirkung hat. Dadurch ist der
Auftriebskoeffizient des erfindungsgemäßen Rotorblatts bei denjenigen Anstellwinkeln des Rotorblatts, die gleich oder größer dem Äuslegungsanstellwinkel des Rotorblatts sind, relativ konstant verglichen mit dem Auftriebskoeffizient , der sich bei dem Anstellwinkel des Rotorblatts einsteilt, der dem Auslegungsanstellwinkel des Rotorblatts entspricht.
Auf Windböen reagiert der Außenbereich des Rotorbiatts
empfindlicher als der nabennahe Bereich, da der Außenbereich einen größeren Hebelarm bezogen auf die Nabe hat. Ferner hat der Außenbereich eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als der nabennahe Bereich, wodurch am Außenbereich höhere
aerodynamische Kräfte wirken. Dadurch, dass die Vorsprünge im Außenbereich des erfindungsgemäßen Rotorblatts angesiedelt sind, ist die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge im Außenbereich besonders gut entfaltbar. Nichtdestotrotz geht mit den Vorsprüngen eine nachteilige Erhöhung des
Strömungswiderstands einher, die durch das lediglich Vorsehen der Vorsprünge im Außenbereich nicht wesentlich eingehandelt zu werden braucht. Denkbar ist es allerdings auch, dass die
Vorsprünge über die gesamte Spannweite des Rotorblatts
angesiedelt sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Auslegen des
erfindungsgemäßen Rotorblatts weist die Schritte auf: Anhand der zu erwarteten Windverhältnisse am Aufstellungsort der
Windkraftanlage, Bestimmen des Auslegungsanstellwinkels des Rotorblatts, bei dem die maximale Gleitzahl sich im
Wesentlichen einstellt; Versehen des Außenbereichs mit der Mehrzahl von in der Spannweitenrichtung des Rotorblatts
nebeneinander angeordneten und von der Profilnase vorstehenden Vorsprüngen, wobei die Höhen der Gipfel und/oder die Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln und/oder die Versätze der Gipfel weg von der Vorderkante in die
Strömungsrichtung gesehen in Abhängigkeit derjenigen
Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels bestimmt werden, wobei die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge erst bei denj enigen Anstellwinkeln des Rotorblatts auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsansteilwinkel des Rotorblatts sind; Bestimmen der maximal möglichen Länge des Rotorblatts dahingehend, dass vorgegebene Grenzwerte zur maximalen Umfangsgeschwindigkeit des Rotorblatts nicht
überschritten werden. Bevorzugt ist es , dass die Höhen der Gipfel und/oder die
Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln und/oder die Versätze der Gipfel weg von der Vorderkante in die Strömungsrichtung gesehen direkt proportional zu derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels bestimmt sind. Dem liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei örtlichen Profilierungen mit großer Sehnenlänge entsprechend abgestimmte Höhen und/oder Abstände und/oder Versätze der
Gipfel der Vorsprünge vorteilhaft hinsichtlich der auftriebsreduzierenden Wirkung der Vorsprünge sind. Umgekehrt sind bei örtlichen Profilierungen mit kleiner Sehnenlänge entsprechend abgestimmte Höhen und/oder Abstände und/oder
Versätze der Gipfel der Vorsprünge vorteilhaft hinsichtlich der auftriebsreduzierenden Wirkung der Vorsprünge vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Höhen der Gipfel bis 12% , insbesondere 0,2% bis 1,5%, besonders bevorzugt 1%, oder insbesondere 4% bis 12%, besonders bevorzugt 5%, derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels entsprechen. Ferner ist es besonders bevorzugt, dass die
Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln bis 50%, insbesondere 2% bis 10%, besonders bevorzugt 4% bis 5%, oder insbesondere 30% bis 45%, derjenigen Sehnenlänge des
Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels entsprechen . Dabei kann entweder der eine der Gipfel oder der andere der Gipfel der beiden unmittelbar benachbarten Gipfel als Referenz
genommen werden. Außerdem ist es besonders bevorzugt, dass die Versätze der Gipfel weg von der Vorderkante in die
Strömungsrichtung gesehen 0% bis 3%, insbesondere 1% bis 2%, derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gip el entsprechen . Diesen bevorzugten Ausführungsformen liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass hierbe 1 eine überraschend gute Lösung der Aufgabe erzieibar ist, nämlich die vorteilhafte auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge.
Insbesondere ist mit der Dimensionierung der Höhe der Gipfel derjenige Anstellwinkel einzustellen, ab dem die
auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge eintritt, wobei dieser Anstellwinkel dem Auslegungsanstellwinkel entspricht . Je größer die Höhen der Gipfel im Verhältnis zur lokal an den Vorsprüngen vorliegenden Sehnenlängen sind, desto kleiner ist derjenige Anstellwinkel, ab dem die auftriebsreduzierende
Wirkung der Vorsprünge auftritt.
Das Rotorblatt weist bevorzugtermaßen eine Spitze auf, wobei der Außenbereich sich von der Spitze bis zu einem Bereich des Rotorblatts erstreckt, der bei 50% bis 70% der Spannweite des Rotorblatts angeordnet ist. Die Spitze ist dasjenige Längsende des Rotorblatts, das am weitesten weg von dem nabenseitigern Längsende des Rotorblatts angeordnet ist. Dieser bevorzugten Ausführungsformen liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass hierbei eine überraschend gute Lösung der Aufgabe erzielbar ist, nämlich die ausreichend auftriebsreduzierende Wirkung der
Vorsprünge, wobei die mit den Vorsprüngen einhergehende
Wirkungsgradeinbuße vertretbar ist. Die Vorsprünge sind bevorzugt von einer welligen Form der
Profilnase gebildet und weisen jeweils einen Wellenberg auf, wobei zwischen zwei der unmittelbar nebeneinander angeordneten Wellenberge jeweils ein Wellental angeordnet ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Gipfel in die Strömungsrichtung gesehen bis zum Maximum des Dickenverlaufs des Rotorblatts sich
erstrecken. Alternativ bevorzugt erstrecken sich die Vorsprünge bis 10% bis 15% derjenigen Sehnenlänge des Rotorbiatts am Ort des jeweiligen Gipfels. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Höhen der Gipfel 4% bis 12%, bevorzugt 5%, derjenigen
Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfeis entsprechen. Ferner ist es besonders bevorzugt, dass die
Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 30% bis 45% derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels entsprechen.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die
Vorsprünge zylinderförmig, quaderförmig, halbkugelförmig, kalottenförmig und/oder kegelförmig sind, deren Durchmesser bevorzugtermaßen im Bereich von 1% bis 3% derjenigen
Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Voisprungs entsprechen. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Höhen der
Gipfel 0,2% bis 1,5% derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels entsprechen. Ferner ist es besonders bevorzugt, dass die Abstände der Gipfel zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 2% bis 10%, insbesondere 4% bis 5%, derjenigen Sehnenlänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfels entsprechen. Außerdem ist es besonders bevorzugt, dass die Versätze der Gipfel weg von der Vorderkante in die Strömungsrichtung gesehen 0% bis 3%, insbesondere 1% bis 2%, derjenigen Sehneniänge des Rotorblatts am Ort des jeweiligen Gipfel entsprechen. Es ist denkbar, dass sich die Vorsprünge nur an der Saugseite oder nur an der der Druckseite oder sowohl an der Saugseite als auch an der Druckseite des Rotorblatts erstrecken. Ferner ist es denkbar, dass die Vorsprünge im Bereich des zu erwarteten Staupunkts bei nominaler Windgeschwindigkeit vorgesehen sind.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Rotorblatts anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorb latts ,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung von Detail Y aus Figur 1,
Figur 3 eine perspekt ivische Darstellung eines Ausrisses ei ner zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorblatts,
Figur 4 eine Profilschnittdarstellung der Profilnase der zweiten Ausführungsform und
Figur 5 ein Diagramm, bei dem ein Auftriebskoeffizient gegen den Anstellwinkel aufgetragen ist. Wie es aus Figuren 1 bis 5 ersichtlich ist, weist ein
Rotorblatt 1 eines Rotors einer Windkraftanlage eine
Vorderkante 2 und eine Hinterkante 3 auf, wobei Wind, der das Rotorblatt 1 anströmt , zuers auf die Vorderkante 2 trifft , dann das Rotorblatt 1 unter Erzeugung von Auftrieb umströmt und dann an der Hinterkante 3 vom Rotorblatt 1 abströmt. Die ümströmung des Rotorblatts 1 erfolgt im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Rotorblatts 1, wobei die Richtung der ümströmung als die Strömungsrichtung 26 bezeichnet ist. Das Rotorbiatt 1 erstreckt sich in seiner Längsrichtung von seiner Wurzel 4 bis zu seiner Spitze 5, wobei die Richtung von der Wurzel 4 bis zur Spitze 5 als die Spannweitenrichtung 27 bezeichnet ist. Der Äbstand von der Vorderkante 2 bis zur
Hinterkante 3 in die Strömungsrichtung 26 gesehen ist als die Sehnenlänge 28 bezeichnet. Än derjenigen Seite des Rotorblatts 1, an der beim Umströmen des Rotorblatts 1 Überdruck vorliegt, ist als die Druckseite 29 bezeichnet, wohingegen diejenige Seite des Rotorblatts 1, an der beim Umströmen des Rotorblatts 1 Unterdruck vorliegt, als die Saugseite 30 bezeichnet ist. Der Rotor weist eine Nabe auf, an die das Rotorblatt 1 mit seiner Wurzel 4 montiert ist. Der Rotor dreht sich im Betrieb der Windkraftanlage um die Drehachse der Nabe, so dass die Spitze 5 derjenige Bereich des Rotorblatts 1 ist, der die höchste
Bewegungsgeschwindigkeit hat. Die Spannweite 8 des Rotorblatts 1 ist der Abstand zwischen der Wurzel 4 und der Spitze 5. Das Rotorblatt 1 ist auf einen nominellen Wind mit einer nominellen Windgeschwindigkeit ausgelegt. Hieraus ergibt sich für das Rotorblatt 1 ein Auslegungsanstellwinkel 25, bei dem unter der Voraussetzung der Windanströmung bei der nominellen
Windgeschwindigkeit sich die maximale Gleitzahi ergibt. Denkbar ist, dass der Abstand des Auslegungsanstellwinkels zum
Anstellwinkel, bei dem die maximale Gleitzahi vorherrscht, bei maximal +/- 5% liegt.
Das Rotorblatt 1 ist von einem Innenbereich 6 und einem
Außenbereich 7 gebildet, wobei der Innenbereich 6 sich von der Wurzel 4 bis in die Mitte des Rotorblatts 1 erstreckt und der Außenbereich 7 von der Spitze 5 bis an den Innenbereich 6 sich erstreckt. Die Grenzfläche zwischen dem Innenbereich 6 und dem Außenbereich liegt bei 68% der Spannweite 8 des Rotorblatts 1 von der Wurzel 4 aus gesehen in die Spannweitenrichtung 27. Somit beträgt die Länge 9 des Außenbereichs 7 32% der
Spannweite 8.
Der Strömungsrichtung 26 zugewandt weist das Rotorblatt 1 eine die Vorderkante 2 aufweisende Profilnase 10 auf. Die Profilnase 10 weist eine Mehrzahl von in der Spannweitenrichtung 27 des Rotorblatts 1 nebeneinander angeordneten Vorsprünge 11 auf, die von der Profilnase 10 vorstehen. Die Vorsprünge 11 haben jeweils einen Gipfel 12, der örtlich gesehen derjenige Bereich des jeweiligen Vorsprungs 11 ist, der am meisten von der
Oberfläche der Profilnase 10 vorsteht. Zwischen zwei
unmittelbar benachbarten Vorsprüngen 11 ist jeweils eine Mulde 13 angeordnet, die dem Niveau der Oberfläche Prof: I nase 10 entspricht, das zwischen den Vorsprüngen 11 vorliegt. Gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in Figuren 1 und 2 gezeigt ist, sind die Vorsprünge 11 von einer welligen Form der Profilnase 10 gebildet. Die Profilnase 10 weist eine Mehrzahl an Wellenbergen 14 als die Vorsprünge auf, wobei zwischen zwei de unmittelbar nebeneinander angeordneten Wellenbergen 14 jeweils ein Wellental 15 angeordnet ist, das der Mulde 13 entspricht. Die wellige Form der Profilnase 10 ist derart ausgebildet, dass die Wellenberge 14 und die Wellentäler 15 in die Strömungsrichtung 26 gesehen bis 12% der lokalen
Sehnenlänge sich erstrecken. Alternativ denkbar ist, dass die Wellenberge 14 und die Wellentäler 15 in die Strömungsrichtung 26 gesehen bis zum Maximum 16 des Dickenverlaufs des
Rotorblatts 1 sich erstrecken.
Gemäß der zweiten, zur ersten alternativen Ausführungsform, wie sie in Figuren 3 und 4 gezeigt ist, sind die Vorsprünge 11 zylinderförmig ausgebildet, wobei die Zylinderachsen der
Vorsprünge 11 senkrecht zur Oberfläche der Profilnase 10 stehen. Die Vorsprünge 11 sind an der Druckseite 29 des
Rotorblatts 1 entlang der Vorderkante 2 parallel aufgereiht und von der Oberfläche der Profilnase 10 vorstehend angeordnet. Die Vorsprünge 11 sind als Vorsprungskörper 17 ausgebildet , die an der Profilnase 10 angebracht sind. Als die Vorsprungskörper 17 sind Nieten mit einem Zylinderkopf denkbar, die in das Material der Profilnase 10 genietet sind. Weitere Formen, Ausbuchtungen aus der Oberfläche der Profilnase 10 und Körper für die
Vorsprünge 11 sind ebenfalls denkbar. Der senkrechte Abstand eines der Gipfel 12 zur Oberfläche der Profilnase 10 ist die Höhe 18 dieses Gipfels 12. Ferner ist der Abstand eines der Gipfel 12 zu einem unmittelbar benachbarten Gipfel 12 der Äbstand 19 dieser Gipfel 12. Außerdem ist der Versatz 20 eines der Gipfel 12 der Abstand dieses Gipfels 12 von der Vorderkante 2 in die Strömungsrichtung 26 gesehen. Die Höhen 18 der Gipfel 12 und die Abstände 19 der Gipfel 12 zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 12 und die Versätze 20 der Gipfel 12 weg von der Vorderkante 2 in die Strömungsrichtung 26 gesehen sind in Abhängigkeit derjenigen Sehnenlänge 28 des
Rotorblatts 1 am Ort des jeweiligen Gipfels 12 derart bestimmt, dass die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge 11 erst bei denjenigen Anstellwinkeln 21 des Rotorblatts 1 auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel 25 des
Rotorblatts 1 sind.
Die Höhen 18 der Gipfel 12 und die Abstände 19 der Gipfel 12 zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 12 und die Versätze 20 der Gipfel 12 weg von der Vorderkante 2 in die Strömungsrichtung 26 gesehen sind direkt proportional zu derjenigen Sehnenlänge 28 des Rotorblatts 1 am Ort des jeweiligen Gipfeis 12 bestimmt. Bei der Bestimmung der Abstände 19 kann entweder der eine der Vorsprünge 11 oder der andere der Vorsprünge 11 der beiden unmittelbar benachbarten Vorsprünge 11 als Referenz genommen werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform entsprechen die Höhen 18 der Gipfel 12 5% derjenigen Sehnenlänge 26 des Rotorblatts 1 am Ort des j eweiligen Gipfels 12. Ferner entsprechen die Abstände 19 der Gipfel 12 zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 12 38% derjenigen Sehnenlänge 26 des Rotorblatts 1 am Ort des
jeweiligen Gipfels 12. Dabei kann entweder der eine der Gipfel 12 oder der andere der Gipfel 12 der beiden unmittelbar
benachbarten Vorsprünge 11 als Referenz genommen werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform entsprechen die Höhen 18 der Gipfel 12 0, 86% derj enigen Sehnenlänge 26 des Rotorblatts 1 am Ort des j eweiligen Gipfe 1s 12. Ferner entsprechen die Abstände 19 der Gipfel 12 zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln 12 4,3% derjenigen Sehnenlänge 26 des Rotorblatts 1 am Ort des jeweiligen Gipfels 12. Dabei kann entweder der eine der Gipfel 12 oder der andere der Gipfel 12 der beide unmittelbar
benachbarten Vorsprünge 11 als Referenz genommen werden.
Außerdem entsprechen die Versätze 20 der Gipfel 12 weg von der Vorderkante 2 in die Strömungsrichtung 26 gesehen 1,57%
derjenigen Sehnenlänge 26 des Rotorblatts 1 am Ort des
jeweiligen Gipfels 12.
Die Höhen 18, die Abstände 10 und die Versätze 20 sind derart dimensioniert , dass die auftriebsreduzierende Wirkung der
Vorsprünge erst dann auftritt , wenn der Anstellwinkel 21 de r
Rotorschaufel 1 gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel 25 ist. Figur 5 zeigt ein Diagramm, in dem der
Auftriebskoeffizient 22 des Rotorblatts 1 über dem
Anstellwinkel 21 des Rotorblatts 1 zu seiner Zuströmung
aufgetragen ist . Mit 23 bezeichnet ist der Auftriebs erlauf eines herkömmlichen Rotorblatts ohne die Vorsprünge 11 gezeigt, wohingegen mit 24 bezeichnet der Auftriebsverlauf des
erfindungsgemäßen Rotorblatts 1 mit den Vorsprüngen 11 gezeigt ist. Der Auslegungsanstellwinkel 25 ist 4°. Beim
Auslegungsanstellwinkel 25 stellt sich die maximale Gleitzahl ein .
Figur 5 zeigt, dass Zuströmungen des erfindungsgemäßen
Rotorblatts 1, die einen Anstellwinkel 21 haben, der kleiner als der Auslegungsanstellwinkel 25 ist, keinen Unterschied im Auftriebskoeffizient 22 zu einem herkömmlichen Rotorblatt zeigen. Vielmehr entzweit sich das Auftriebsverhalten bei
Anstellwi keln 21 , die gleich oder größer dem
Auslegungsanstellwinkel 25 sind . Bei dem erfindungsgemäßen Rotorblatt 1 bleibt der Auftriebskoeffizient 24 gegenüber dem Auftriebskoeffizient 23 des herkömmlichen Rotorblatts relativ konstant, wohingegen der Auftriebsverlauf 23 des herkömmlichen Rotorblatts ansteigt. Dadurch ist das herkömmliche Rotorblatt empfindlich auf Windböen, die zu einer erhöhten
Wechselbeanspruchung des herkömmlichen Rotorblatts führen . Hingegen ist das erfindungsgemäße Rotorblatt 1 vor dem Einfluss hinsichtlich der schädlichen Wechselbeanspruchung gefeit, da ein Auftreten von den Windböen nicht zu einer Erhöhung der Wechselbeanspruchung des erfindungsgemäßen Rotorblat s 1 führt .
Bezugs zeichenliste
1 Rotorblatt eines Rotors einer Windkraftanlage
2 Vorderkante
3 Hinterkante
4 Wurzel
5 Spitze
6 Innenbereich
7 Außenbereich
8 Spannweite
9 Außenbereichslänge
10 Profilnase
11 Vorsprung
12 Gipfel
13 Mulde
14 Wellenberg
15 Wellental
16 Bereich maximaler Profildicke
17 Vorsprungskörper
18 Höhe
19 Abstand
20 Versatz
21 Anstellwinkel
22 Auftriebskoeftizient
23 Auftriebskoeffizientenverlauf eines unmodifizierten Rotorblatts
24 Auftriebskoeffizientenverlauf eines modifizierten Rotorblatts
25 Auslegungsanstellwinkel
26 Strömrichtung
27 Spannweitenrichtung
28 Sehnenlänge
29 Druckseite
30 Saugseite

Claims

Patentansprüche
1. Rotorblatt für eine Windkraftanlage, mit einer Profilnase (10), die den in die Anströmrichtung (26) des Rotorblatts (1) gesehen vorderen Bereich des Rotorblatts (1) bildet und die die Vorderkante (2) des Rotorblatts (1) aufweist, wobei die
Profilnase (10) in die Spannweitenrichtung (27) gesehen einen Außenbereich (7) aufweist, der eine Mehrzahl von in der
Spannweitenrichtung (27) des Rotorblatts (1) nebeneinander angeordneten und von der Profilnase (10) vorstehenden
Vorsprüngen (11) aufweist, die jeweils einen Gipfel (12) aufweisen, der derjenige Bereich des ihm zugeordneten
Vorsprungs (11) ist, der am meisten von der Profilnase (10) vorsteht, wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) und/oder die Abstände (19) der Gipfel (12) zu den unmittelbar benachbarten
Gipfeln (12) und/oder die Versätze (20) der Gipfel (12) weg von der Vorderkante (2) in die Strömungsrichtung (26) gesehen in Abhängigkeit derjenigen Sehnenlänge (28) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) bestimmt sind, wobei die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge (11) erst bei denjenigen Anstellwinkeln (21) des Rotorblatts (1) auftritt, die gleich oder größer einem Auslegungsanstellwinkel (25) des Rotorblatts (1) sind, bei dem die maximale Gleitzahl sich im Wesentlichen einstellt, wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) bis 12% derjenigen Sehnenlänge (26) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) entsprechen, die Abstände (19) der Gipfel (12) zu den unmittelbar benachbarten Gipfein (12) bis 50% derjenigen Sehnenlänge (26) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) entsprechen und die Versätze (20) der Gipfel (12) weg von der Vorderkante (2) in die
Strömungsrichtung (26) gesehen 0% bis 3% derjenigen Sehnenlänge (26) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) entsprechen .
2. Rotorblatt gemäß Anspruch 1, wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) und/oder die Abstände (19) der Gipfel (12) zu den
unmittelbar benachbarten Gipfeln (12) und/oder die Versätze (20) der Gipfel (12) weg von der Vorderkante (2) in die Strömungsrichtung (26) gesehen direkt proportional zu
derjenigen Sehnenlänge (28) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) bestimmt sind.
3. Rotorblatt gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) 0,2% bis 1,5% oder 4% bis 12% derjenigen
Sehnenlänge (26) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) entsprechen.
4. Rotorblatt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Abstände (19) der Gipfel (12) zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln (12) 2% bis 10%, insbesondere 4% bis 5%, oder 30% bis 45%, derjenigen Sehnenlänge (26) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels (12) entsprechen.
5. Rotorbiatt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rotorblatt (1) eine Spitze (5) aufweist und der Außenbereich (7) sich von der Spitze (5) bis zu einem Bereich des
Rotorblatts (1) erstreckt, der bei 50% bis 70% der Spannweite des Rotorblatts (1) angeordnet ist.
6. Rotorblatt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorsprünge (11) von einer welligen Form der Profilnase (10) gebildet sind und jeweils einen Wellenberg (14) aufweisen, wobei zwischen zwei der unmittelbar nebeneinander angeordneten Wellenberge (14) jeweils ein Wellental (15) angeordnet ist.
7. Rotorblatt gemäß Anspruch 6, wobei die Gipfel (12) in die Strömungsrichtung (26) gesehen bis zum Maximum (16) des
Dickenverlaufs des Rotorblatts (1) sich erstrecken.
8. Rotorblatt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorsprünge (11) zylinderförmig, quaderförmig, halbkugelförmig, kalottenförmig und/oder kegelförmig sind.
9. Windkraftanlage mit einem Rotor, der mindestens ein
Rotorblatt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Verfahren zum Auslegen eines Rotorblatts (1) für eine
Windkraftanlage, mit den Schritten:
- Anhand der zu erwarteten Windverhältnisse am Aufstellungsort der Windkraftanlage , Bestimmen des Auslegungsanstellwinkels ( 25 ) des Rotorblatts (1), bei dem die maximale Gleitzahl s ich im Wesentlichen einstellt;
- Versehen eines in die Spannweitenrichtung (27) gesehenen Außenbereichs (7) einer Profiinase (10), die den in die
Anströmrichtung (26) des Rotorblatts (1) gesehen vorderen
Bereich des Rotorblatts (1) bildet und die die Vorderkante (2) des Rotorblatts (1) aufweist, mit einer Mehrzahl von in der Spannweitenrichtung (27) des Rotorblatts (1) nebeneinander angeordneten und von der Profilnase (10) vorstehenden
Vorsprüngen (11), die jeweils einen Gipfel aufweisen, der derjenige Bereich des ihm zugeordneten Vorsprungs (11) ist, der am meisten von der Profilnase (10) vorsteht. , wobei die Höhen (18) der Gipfel (12) und/oder die Abstände (19) der Gipfel (12) zu den unmittelbar benachbarten Gipfeln (12) und/oder die
Versätze (20) der Gipfel (12) weg von der Vorderkante (2) in die Strömungsrichtung (26) gesehen in Abhängigkeit derjenigen Sehnenlänge (28 ) des Rotorblatts (1) am Ort des jeweiligen Gipfels ( 12 ) bestimmt werden, wobei die auftriebsreduzierende Wirkung der Vorsprünge (11) erst bei denjenigen Anstellwinkeln (21) des Rotorblatts (1) auftritt, die gleich oder größer dem Auslegungsanstellwinkel (25) des Rotorblatts (1) sind;
- Bestimmen der maximal möglichen Länge des Rotorblatts (1) dahingehend, dass vorgegebene Grenzwerte zur maximalen
Umfangsgeschwindigkeit des Rotorblatts (1) nicht überschritten werden .
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