(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車（１０）用のロータブレード（２０）であって、
当該ロータブレード（２０）は、該ロータブレード（２０）の後縁セクション（２３）の少なくとも一部に沿って鋸歯形状（３０）を有し、
前記鋸歯形状（３０）は、第１の歯（３１）と、少なくとも第２の歯（３２）とを有し、
前記第１の歯（３１）は前記第２の歯（３２）から離間している、風車（１０）用のロータブレード（２０）において、
前記第１の歯（３１）と前記第２の歯（３２）との間の領域（３５）には、前記ロータブレード（２０）の前記後縁セクション（２３）における騒音の発生が低減されるように多孔質材料が完全に充填されていることを特徴とする、風車（１０）用のロータブレード（２０）。
【請求項２】
前記多孔質材料の開放領域率は、１０％よりも大きく、および／または９０％よりも小さい、請求項１記載のロータブレード（２０）。
【請求項３】
前記多孔質材料は、規則的なパターンで互いに接続された複数のストランドを有するメッシュである、請求項１または２記載のロータブレード（２０）。
【請求項４】
前記多孔質材料は、連続気泡発泡体から形成されている、請求項１または２記載のロータブレード（２０）。
【請求項５】
風車（１０）用のロータブレード（２０）であって、
当該ロータブレード（２０）は、該ロータブレード（２０）の後縁セクション（２３）の少なくとも一部に沿って鋸歯形状（３０）を有し、
前記鋸歯形状（３０）は、第１の歯（３１）と、少なくとも第２の歯（３２）とを有し、
前記第１の歯（３１）は前記第２の歯（３２）から離間している、風車（１０）用のロータブレード（２０）において、
前記第１の歯（３１）と前記第２の歯（３２）との間の領域（３５）は、前記ロータブレード（２０）の前記後縁セクション（２３）における騒音の発生が低減されるように複数の繊維（４２）によって完全に充填されており、
前記繊維（４２）は、前記ロータブレード（２０）の実質的に翼弦方向で、互いに実質的に平行に配置されている、
ことを特徴とする、風車（１０）用のロータブレード（２０）。
【請求項６】
前記繊維（４２）は、前記ロータブレード（２０）の後縁（２３１）に向かう方向で先細になっている、請求項５記載のロータブレード（２０）。
【請求項７】
前記複数の繊維は、
前記ロータブレード（２０）の翼弦平面内に配置された第１の部分（３６）と、
前記ロータブレード（２０）の前記翼弦平面の外に配置された第２の部分（３７）とを含む、請求項５または６記載のロータブレード（２０）。
【請求項８】
前記第２の部分（３７）は、前記ロータブレード（２０）の後縁（２３１）に隣接している、請求項７記載のロータブレード（２０）。
【請求項９】
前記繊維は、前記第１の歯（３１）の先端部と前記第２の歯（３２）の先端部との間の前記ロータブレード（２０）の後縁（２３１）が実質的に直線によって形成されるように配置されている、請求項５から８までのいずれか１項記載のロータブレード（２０）。
【請求項１０】
前記繊維は、前記第１の歯（３１）の先端部と前記第２の歯（３２）の先端部との間の前記ロータブレード（２０）の後縁（２３１）が、前記ロータブレード（２０）の前縁（２４１）に向かう方向に直線から逸脱した線によって形成されている、請求項５から８までのいずれか１項記載のロータブレード（２０）。
【請求項１１】
空力装置であって、該空力装置に沿って流れる空気流を操作するための空力装置が、前記第１の歯（３１）および前記第２の歯（３２）の上流に取り付けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のロータブレード（２０）。
【請求項１２】
前記空力装置は、前記ロータブレード（２０）の正圧面（２５２）および／または負圧面（２５１）に配置されている、請求項１１記載のロータブレード（２０）。
【請求項１３】
前記空力装置は、複数のフィン（４４，４４１，４４２）および／または複数のリッジ（４５）を含む、請求項１１または１２記載のロータブレード（２０）。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の少なくとも１つのロータブレード（２０）を備える風車（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のロータブレードと比較してロータブレードの後縁セクションにおける騒音の発生が低減されるように構成された風車用のロータブレードに関する。本発明は、さらに、このようなロータブレードの少なくとも１つを有する風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車のロータの回転軸を中心とするロータブレードの回転中、ロータブレードの後縁セクションにおいて通常は騒音が発生する。特に、騒音の主な発生源は、後縁との境界層における乱流構造の相互作用である。文献は、平均流れ方向と後縁との間の角度が約９０度であると最も大きな騒音が発せられることを示している。加えて、流れ回復とも呼ばれる、後縁を通過したところでのロータブレードの負圧面および正圧面からの流れの混合が乱流につながる恐れがあり、この乱流も、風車から発せられる騒音に悪影響を与える恐れがある。
【０００３】
この騒音は、特に風車が住宅地の近くの陸上に設置されている場合に問題となり得る。この場合、風車によって発生する最大許容騒音を示すしきい値が適用される。
【０００４】
すなわち、ロータブレードの後縁セクションにおいて発生する騒音をどのように低減するかの概念が極めて有利である。
【０００５】
従来技術では、風車のロータブレードの騒音低減に関する種々異なる概念が存在する。１つのアプローチは、ロータブレードの後縁セクションに、鋸歯状パネルなどの鋸歯形状を提供することである。鋸歯形状により、空気流の方向と後縁との間の角度が変化する。この変化は、後縁において発生する騒音を著しく低減し得る。
【０００６】
ロータブレードの騒音低減の別のアプローチは、後縁セクションに、ブラシまたはコームなどの剛毛を提供することである。後縁にコーム状構造を有する風車のロータブレードの一例が、米国特許出願公開第２００７／００７７１５０号明細書に開示されている。この明細書では、一列に整列されかつロータブレードの後縁を越えて突出した複数の柔軟な剛毛を備えるロータブレードが、後縁との境界層における乱流構造の相互作用に起因して発生する騒音、および圧力回復によって生じる乱流に起因する騒音を低減するために設けられている。
【０００７】
しかしながら、前述の概念のうちの１つを適用することによって達成することができる騒音低減は、不十分かつ不満足であることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、改善された騒音低減可能性を有する風車用のロータブレードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、独立請求項の対象によって達成される。有利な実施の形態および変更は、従属請求項に開示されている。
【００１０】
本発明の１つの態様によれば、ロータブレードがロータブレードの後縁セクションの少なくとも一部に沿って鋸歯形状を有している、風車用のロータブレードが提供される。鋸歯形状は、第１の歯と、少なくとも第２の歯とを有しており、第１の歯は第２の歯から離間している。さらに、第１の歯と第２の歯との間の領域には、ロータブレードの後縁セクションにおける騒音の発生が低減されるように多孔質材料が少なくとも部分的に充填されている。
【００１１】
本発明の主要な態様は、鋸歯形状の２つの隣接する歯の間に多孔質材料を提供することによって、隣接する歯の間で正圧面および負圧面からの合流する空気流によって発生する騒音が低減される。言い換えれば、従来の鋸歯形状を備えるロータブレードにおいては、歯を通過する、すなわち２つの隣接する歯の間のギャップまたは間隙を通過する空気流のジェットが、ロータブレードの正圧面および負圧面からの圧力回復に起因する騒音を発生するが、隣接する歯の間の多孔質材料により、後縁に沿った流れ方向における圧力勾配が、よりゆっくりと平衡状態になる。その結果、アコースティックエミッションの大きさの低減を達成することができる。
【００１２】
本構成の第２の態様および別の利点は、鋸歯形状の構造と比較して、多孔質材料の全体により微細な構造が、発生する騒音の周波数を増大させるということである。より高い周波数を有する騒音は、より低い周波数を有する騒音よりも、周囲空気においてより急速に減衰するという利点を有している。すなわち、地上の観察者によって認識される音圧レベルが低減される。
【００１３】
要するに、鋸歯形状および２つの隣接する歯の間の多孔質材料を有する本発明のロータブレードは、以下のような２つの利点を有する。すなわち、負圧面と正圧面との間の圧力勾配が、平衡状態になるためのより安定した環境を有するので、騒音の強度が低減され、また、発せられる騒音が、鋸歯形状の構造と比較して、多孔質材料のより微細な構造に起因して、一般により高い周波数を有する。これにより、全体として著しい騒音低減を達成することができる。
【００１４】
風車は、風の運動エネルギを回転運動、すなわち風車のロータの回転エネルギに変換する装置である。この回転エネルギは、発電のために利用される。
【００１５】
第１の歯は第２の歯から離間しており、このことは、第１の歯の先端部が第２の歯の先端部からギャップによって分離されていると理解されなければならない。１つの代替例では、両歯の基部も、所定の距離によって分離されている。別の代替例では、第１の歯および第２の歯は、基部において互いに近接しており、先端部においてのみ互いに分離されている。
【００１６】
第１の歯と第２の歯との間の領域には、多孔質材料が部分的に充填されていてもよいし、または多孔質材料が完全に充填されていてもよい。
【００１７】
本特許出願の文脈において、多孔質材料とは、０％でも１００％でもない開放領域率を有する材料であると理解される。開放領域率とは、多孔質材料によって占められた総領域と比較した開放空気領域の率と定義される。
【００１８】
記述的に言えば、固体セクションと、開口を備えるセクションとによって構成されたあらゆる材料が、ロータブレードの鋸歯形状の隣接する歯の間に配置されるのに原則的に適した多孔質材料である。
【００１９】
有利には、多孔質材料の開放領域率、すなわち多孔質材料の間隙率は、１０％よりも大きく、および／または９０％よりも小さい。間隙率の正確な好適な値は、どれだけ迅速に圧力平衡が要求されているかに依存する。原則的に、間隙率構成が低いほど、より高い間隙率の多孔質材料と比較して、平衡／回復がより迅速になる。特に、多孔質材料の間隙率は、２０％よりも大きく、および／または８０％よりも小さい。
【００２０】
間隙率は、好適には、正圧面と負圧面との間で衝突する空気流に対する多孔質材料の所望の影響に合わせて調節される。間隙率の前述の下限および上限は、特に、効率的な騒音低減に適していると考えられている。
【００２１】
多孔質材料は、例えば、規則的なパターンで互いに接続された複数のストランドを含むメッシュであってもよい。
【００２２】
メッシュは、例えば、平行なストランドの第１のセットと、平行なストランドの第２のセットとから成っていてもよく、平行なストランドの両セットは所定の角度で配置されている。この所定の角度は、例えば、９０°であってもよい。
【００２３】
多孔質材料としてのメッシュを有する利点は、それが容易に利用可能でありかつ頑丈であるということである。さらに、メッシュによって占められた総領域と比較した開放空気領域の率と定義される間隙率は、ストランドの太さおよび隣接するストランドの距離によって調節することができる。
【００２４】
別の実施の形態では、多孔質材料は、連続気泡発泡体から形成されている。発泡体とは、固体内の気体のポケットによって形成された物質であると理解される。
【００２５】
連続気泡（オープンセル）発泡体は、互いに接続された気体のポケットを特徴とするので、連続気泡発泡体を使用することは有利である。すなわち、正圧面からの空気は、互いに接続された気体ポケットの迷路を通って負圧面へ流れることができ、その逆も可能である。
【００２６】
隣接する歯の間の多孔質材料として連続気泡発泡体を選択する利点は、多孔質材料の間隙率を比較的広い範囲で選択することができ、連続気泡発泡材料が容易に利用可能であるということである。有利には、固体網状発泡体が使用される。
【００２７】
本発明の別の態様では、多孔質材料は複数の繊維を含む。
【００２８】
特に、複数の繊維は多孔質材料として説明されてもよい。繊維を説明するこの形式は、固体セクションと開口を備えるセクションとによって構成された材料としての「多孔質材料」という概念の理解に基づく。言い換えれば、２つの隣接する歯の間の領域に固体繊維が充填されており、これらの繊維がこの領域の３０％を占めるならば、この領域を、３０％の間隙率を有する多孔質材料によって充填されていると説明することができる。
【００２９】
繊維は、一般に、その太さを著しく超える長さを有すると理解される。繊維は、剛毛またはブラシとも呼ばれる。複数の繊維は、コーム状構造につながってもよい。
【００３０】
本発明の１つの実施の形態では、ロータブレードは、少なくとも２０ｍ、特に少なくとも３０ｍの長さを有する。
【００３１】
本発明の別の実施の形態では、第１の歯の翼弦方向の延びは、５ｍ未満、特に３ｍ未満である。
【００３２】
本発明のさらに別の実施の形態では、ロータブレードは、ロータブレードの後縁セクションの少なくとも一部に沿って鋸歯形状を有しており、後縁セクションのその部分のスパン方向延びは、５０ｃｍを超え、特に１ｍを超えている。
【００３３】
別の有利な実施の形態では、繊維は、互いに実質的に平行に配置されている。特に、実質的に平行な繊維は、ロータブレードの実質的に翼弦方向に配置されている。翼弦方向は、ロータブレードの翼弦線の方向であると定義される。翼弦線は、ロータブレードのスパンに対して垂直であり、ロータブレードの前縁をロータブレードの後縁と結ぶ。負圧面または正圧面に沿った空気流は、典型的には、実質的に翼弦方向にも流れる。
【００３４】
特に、繊維は、ロータブレードの後縁に向かう方向で先細になっていてもよい。
【００３５】
本特許出願の文脈において、ロータブレードの後縁は、負圧面および正圧面に沿って流れる空気流に関して最も下流に配置されたロータブレードの部分であると定義されることに留意されたい。後縁は、後縁セクションの一部である。
【００３６】
鋸歯形状または同様のものを備えないロータブレードの後縁は、通常、直線の形状を有する。鋸歯形状が存在する場合、鋸歯形状の輪郭がロータブレードの後縁を成す。鋸歯形状の間の領域に充填された複数の繊維の場合、ロータブレードの後縁が、最も下流に配置されたロータブレードの部分であると規定されるという定義に関して、後縁は、鋸歯形状の輪郭の一部と、繊維の外縁との両方によって形成されていてもよい。
【００３７】
有利には、多孔質材料はプラスチックから形成されている。代替的に、金属または織物などのあらゆるその他の材料が、多孔質材料、特に繊維を製造するために使用されてよい。
【００３８】
プラスチックは、比較的安価で、容易に利用可能であり、無害かつ頑丈であるという利点を有する。特に後者の点は重要である。なぜならば、ロータブレードは、過酷な条件において長年にわたり作動することが予定されているからである。繊維の修理または交換は複雑かつ高価であるので、前述のようなこのような長寿命の材料が好ましい。
【００３９】
別の有利な実施の形態では、複数の繊維は、ロータブレードの翼弦平面内に配置された第１の部分と、ロータブレードの翼弦平面の外に配置された第２の部分とを有する。
【００４０】
翼弦平面は、ロータブレードの複数の翼弦線によって規定される平面であると定義される。ねじられていないロータブレードの場合、翼弦平面は、平坦な平面である。ねじられたロータブレードの場合、翼弦線は、互いに平行ではなく、互いに向かって様々な異なる角度を有するように互いに関して配置されていてもよい。この場合、翼弦平面は、曲面の形状を有する。
【００４１】
特に、全ての鋸歯形状が、同じ平面、好適にはロータブレードの翼弦平面内に配置されていてもよい。次いで、第１のオプションでは、複数の繊維が翼弦平面内に配置されていてもよい。これは、製造が容易であるという利点を有する。
【００４２】
代替的に、第２の部分における複数の繊維は、翼弦平面から外れていてもよい。これは、繊維を備える鋸歯形状の騒音低減能力をさらに高めることができるという利点を有する。特に、第２の部分は、ロータブレードの後縁に隣接していてもよく、すなわち下流にあってもよい。繊維が複数の繊維の第２の部分において翼弦平面から外れるように永久に曲げられていることに留意されたい。加えて、繊維は、ロータブレードの後縁セクションの特に重い負荷の下では、翼弦平面からさらに曲げられてもよいし、または逸らされてもよい。このケースは、柔軟でかつ受動的に曲がる後縁セクションとも呼ばれる。
【００４３】
本発明の１つの実施の形態では、繊維は、この実施の形態において堅くまたは剛性に構成されていてもよい。
【００４４】
一般的に、上述の特定の実施の形態に限定されることなく、繊維は有利には堅く構成されている。これは、風車の典型的な作動条件下、すなわち２０ｍ／ｓよりも低い風速の場合、実質的に繊維の曲げが生じないことを意味する。
【００４５】
本発明の別の実施の形態では、繊維は、２０ｍ／ｓの前記風速よりも低くても繊維のある程度の曲げが生じるようにある程度の柔軟性を特徴としてもよい。
【００４６】
ロータブレードの後縁は、ロータブレードに沿って流れる空気流に関して最も下流のロータブレードのラインまたは縁部であると定義される。複数の繊維は、第１の歯と第２の歯との間の領域を完全に充填していてもよい。つまり、後縁は、実質的に直線であると説明することができる。
【００４７】
代替的に、歯の先端部に隣接した領域全体を充填するが、２つの隣接する歯の間の中間部におけるこの領域の部分を完全には充填しないように、複数の繊維を配置することが有利であり得る。その結果、後縁は、２つの隣接する歯の間でロータブレードの前縁に向かってシフトされている。
【００４８】
第１の歯および／または第２の歯は、鋸歯形状の平面図で見て三角形であってもよい。特に、三角形は、頂点と底辺とを有すると説明されてもよく、頂点が後縁に向けられており、すなわち、頂点は後縁の一部であってもよく、歯の底辺はロータブレードの前縁に向けられている。歯のこの形状および向きは、ロータブレードの負荷低減、騒音低減およびリフト増大のために特に有利であることが証明されている。風車用のロータブレードの後縁セクションにおける騒音の発生を低減することを目的とする本発明の発明概念は、代替的に、以下のように説明されてもよい。
【００４９】
ロータブレードの前縁から後縁に向かう翼弦方向で見て、後縁セクションは、翼弦方向に対して実質的に垂直に延びる基線から始まっている。後縁に向かってさらに続いて、後縁セクションは第１の領域を有する。第１の領域は、実質的に固体材料を特徴とする。第１の領域は、一方の側では基線によって、他方の側では第１の分割線によって限定されている。後縁に向かってさらに続いて、後縁セクションはさらに第２の領域を有する。第２の領域は、実質的に多孔質材料を特徴とする。第２の領域は、一方の側では第１の分割線によって、他方の側では第２の分割線によって限定されている。第２の分割線は、ロータブレードの後縁と一致している。
【００５０】
第１および第２の分割線は、原則的に、あらゆる形状を有していてよい。第１および第２の分割線は、周期的または非周期的、直線的または曲線的であってもよく、その派生は、スパン方向で連続的または非連続的であってもよい、などである。幾つかの可能な設計選択は、図面および添付の説明に開示されている。本発明のこの態様による唯一の要求は、第１の分割線が、第２の分割線よりもさらに後縁に向かって配置されていないということである。言い換えれば、それは、固体材料を特徴とする第１の領域が、あるスパン方向領域において後縁まで延びているような場合であってもよいが、多孔質材料を特徴とする第２の領域が、前縁から後縁への翼弦方向から見て基線と第１の領域との間にあるような場合ではない。記述的に言えば、第１および第２の領域は、空気が、まず第１の固体領域に沿って流れ、その後、第２の多孔質領域に沿って流れ、反対方向には流れないように配置されている。
【００５１】
本発明は、さらに、上述のような少なくとも１つのロータブレードを有する風車に関する。
【００５２】
ここで本発明の実施の形態を、単なる例として、添付の図面に関して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】風車を示している。
【図２】本発明による風車用のロータブレードを示している。
【図３】隣接する歯の間に多孔質材料を備える鋸歯状パネルを示している。
【図４】第１の実施の形態における複数の繊維を備える鋸歯形状を示している。
【図５】第２の実施の形態における複数の繊維を備える鋸歯形状を示している。
【図６】第３の実施の形態における複数の繊維を備える鋸歯形状を示している。
【図７】第４の実施の形態における複数の繊維を備える鋸歯形状を示している。
【図８】第５の実施の形態における複数の繊維を備える鋸歯形状を示している。
【図９】一方の側におけるフィンと、複数の繊維とを備える鋸歯形状を示している。
【図１０】両側におけるフィンと、複数の繊維とを備える鋸歯形状を示している。
【図１１】リッジと、複数の繊維とを備える鋸歯形状を示している。
【図１２】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１３】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１４】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１５】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１６】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１７】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１８】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図１９】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図２０】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図２１】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【図２２】ロータブレードの後縁セクションに多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図面における例示は概略的な形式である。異なる図面において類似または同一の要素には同じ参照符号が付されている場合があることに留意されたい。
【００５５】
図１には、風車１０が示されている。風車１０は、ナセル１２と、タワー１１とを有する。ナセル１２はタワー１１の上部に取り付けられている。ナセル１２は、ヨー軸受によってタワー１１に対して回転可能に取り付けられている。タワー１１に対するナセル１２の回転軸線は、ヨー軸線と呼ばれる。
【００５６】
風車１０は、３つのロータブレード２０（そのうち２つのロータブレード２０が図１に示されている）を備えるハブ１３をも有する。
【００５７】
ハブ１３は、主軸受によってナセル１２に対して回転可能に取り付けられている。ハブ１３は、ロータの回転軸線１４を中心に回転可能に取り付けられている。
【００５８】
風車１０は、さらに、主軸を有しており、この主軸はハブ１３を発電機１５のロータに接続している。ハブ１３は、発電機１５のロータに直接的に接続されており、これにより、風車１０は、ギヤレス直接駆動風車と呼ばれる。代替例として、ハブ１３は、ギヤボックスを介して発電機１５のロータに接続されてもよい。このタイプの風車は、ギヤード風車と呼ばれる。
【００５９】
発電機１５は、ナセル１２内に収容されている。発電機１５は、ロータおよびステータを有する。発電機１５は、ロータの回転エネルギを電気エネルギに変化するために配置および準備されている。
【００６０】
図２は、風車のロータブレード２０を示している。ロータブレード２０は、根元部２１１を備える根元部セクション２１と、先端部２２１を備える先端部セクション２２とを有する。根元部２１１および先端部２２１は、ロータブレード２０の形状に従うスパン２６によって実質的に接続されている。ロータブレードが矩形の物体であるとすると、スパン２６は直線となる。しかしながら、ロータブレード２０は可変厚さを特徴とするので、スパン２６も、僅かに湾曲している、すなわち曲がっている。ロータブレード２０自体が曲がっているならば、スパン２６も曲がっていることに留意されたい。
【００６１】
ロータブレード２０は、さらに、前縁２４１を備える前縁セクション２４と、後縁２３１を備える後縁セクション２３とを有する。
【００６２】
後縁セクション２３は後縁２３１を取り囲んでいる。同様に、前縁セクション２４は前縁２４１を取り囲んでいる。
【００６３】
各スパン方向位置において、前縁２４１を後縁２３１に接続する翼弦線２７を規定することができる。翼弦線２７はスパン２６に対して垂直であることに留意されたい。肩部２８は、翼弦線が最大翼弦長を有する領域に規定されている。
【００６４】
図２は、さらに、ロータブレード２０の先端に近いセクションに配置された鋸歯形状３０を開示している。特に、鋸歯形状３０は、ロータブレード２０の後縁セクション２３に配置されている。鋸歯形状３０は、複数の隣接する歯を含む。歯の翼弦方向延びは、ロータブレード２０の先端部２２１に向かって減少している。複数の繊維が、鋸歯形状３０の隣接する歯の間の領域を完全に充填していることに留意されたい（斜線の領域によって表されている）。鋸歯形状３０が取り付けられているロータブレードの外部セクションにおける後縁２３１は、繊維の最も外側の部分と、鋸歯形状３０の先端部とによって表されている。
【００６５】
図３は、風車用のロータブレードに取り付けられるために配置および準備された鋸歯状パネル４１を示している。鋸歯状パネル４１は、その鋸歯形状の間に多孔質材料を有する。典型的には、鋸歯状パネル４１は、プラスチックから形成されており、射出成形によって製造されている。鋸歯状パネル４１は、鋸歯状パネル４１をロータブレードの残りの部分に取り付けるために配置および準備された取付け部分４３を有する。鋸歯状パネル４１は、さらに、鋸歯形状３０を備える部分を含む。鋸歯形状は、複数の歯を含む。特に、第１の歯３１と、第２の歯３２と、第３の歯３３と、第４の歯３４とが図３に示されている。図３に示された全ての歯３１〜３４は、実質的に同じ形状であり、すなわち平面図で見て三角形である。三角形は、丸みのある頂点を有する。代替的に、三角形の歯は、鋭い先端部を有していてもよい。第１の歯３１と第２の歯３２との間の領域３５には、メッシュが配置されている。メッシュは、正圧面から負圧面への圧力勾配の回復を、好ましい騒音低減形式で変化させるための多孔質材料として機能する。さらに、メッシュは、発生した騒音の周波数をより高い値へシフトさせるように設計されている。メッシュは、複数の第１のストランドから形成されている。複数の第１のストランドは、互いに実質的に平行であり、複数の第２のストランドと交差している。複数の第２のストランド自体も、互いに実質的に平行である。つまり、規則的でかつ再現可能な多孔質材料が得られる。メッシュは、第１の歯３１と第２の歯３２との間の領域３５の全体を充填している。メッシュは、鋸歯形状３０の別の歯３２，３３，３４の間の領域も占めている。
【００６６】
ロータブレードは、スパン方向で互いに一列に並んだ複数の鋸歯状パネル４１を有していてもよい。隣接するパネルは、有利には、ホイッスル音を低減するために側部において重なり合っていてもよい。さもないと、２つの隣接するパネルが接合する境界部においてホイッスル音が発生し得る。
【００６７】
図４は、別の鋸歯状パネル４１を示している。この実施の形態では、多孔質材料は、繊維４２のセットによって実現されている。剛毛またはニードルとして説明することもできるこれらの繊維４２は、実質的にロータブレードの翼弦方向に向けられている。これは、鋸歯状パネル４１を残りのロータブレードに取り付けた後に繊維４２が翼弦方向を向くように、鋸歯状パネル４２がロータブレードの残りの部分に取り付けられるように配置および準備されていると理解されなければならない。第１の歯３１と第２の歯３２との間の繊維４２は全て、ほぼ同じ翼弦方向位置において終わっていることに留意されたい。つまり、直線的な後縁２３１が得られる。
【００６８】
それとは対照的に、第２の歯３２と第３の歯３３との間の繊維の長さおよび第３の歯３３と第４の歯３４との間の繊維の長さは異なっている。これは、鋸歯状パネル４１が残りのロータブレードに取り付けられると、後縁２３１が前縁に向かって引っ込められる、すなわちシフトされることにつながる。このような繊維４２の形状は、多孔質材料の設計により大きな柔軟性を与え、騒音低減に関してさらなる改良可能性が与えられるという利点を有する。図４の実施の形態では、繊維４２の長さの変化のみが実現されている。これは、依然として全ての繊維４２がロータブレードの翼弦平面内に配置されていることを意味する。
【００６９】
図５は、繊維４２が第１の部分３６においては翼弦平面内にあるが、第２の部分３７においては翼弦平面の外にある、本発明の１つの実施の形態を示している。つまり、断面図で見たときの多孔質材料の波形またはウェーブ形状が得られる。この設計も、騒音低減のさらなる改良の可能性を有する。図５は、第２の部分３７における翼弦平面からの繊維４２の永久たわみを示しているが、極端な負荷の下での繊維４２の曲げは示していないことに留意されたい。繊維４２の負荷による繊維４２の向きの変化が、付加的に生じ得る。
【００７０】
繊維４２が後縁２３１に向かって先細になっていることが有利である場合もある。これは、構造的考慮の観点から有利であり得る。
【００７１】
繊維の長さ変化に関して、正弦波形が特に有利であり得る。
【００７２】
隣接する歯の間の繊維の典型的な寸法は、直径が２ｍｍ、長さが１〜１０ｃｍであってもよい。
【００７３】
図６〜図１２は、鋸歯形状および複数の繊維を具体的にどのように構成および配置することができるかの典型的な実施の形態を開示している。
【００７４】
図６は、領域３５によって分離されかつ離間された第１の歯３１および第２の歯３２を示している。この領域３５には、複数の繊維４２が配置されている。繊維４２は、実質的に互いに平行に向けられている。加えて、繊維４２は、この半径方向位置、すなわちこのスパン方向位置においてロータブレードの翼弦方向に対して実質的に平行に向けられている。
【００７５】
歯３１，３２，３３，３４の間の繊維４２の配置をより概略的に示す図４および図５と比較して、図６は、繊維４２の典型的な構成および配置をより詳細な形式で示そうとしている。例えば、繊維４２は三次元の物体として示されており、繊維４２が、実際には有利には所望の剛性を提供するために所定の太さを有していてよいことを示している。その結果、繊維４２は、鋸歯形状３１，３２がそうであるように、風車の標準的な作動条件の間に実質的に曲がらない。
【００７６】
図７は、本発明の代替的な実施の形態を示している。図６に示された実施の形態と比較したこの実施の形態の唯一の相違点は、繊維４２の翼弦方向長さである。図６の実施の形態では、繊維の長さは、その結果がロータブレードの直線的な後縁になるように選択されているが、図７の実施の形態では、隣接する歯３１，３２の間の領域３５の中央部分における繊維が、比較的短い長さを有するように選択されている。
【００７７】
図８は、繊維４２をどのように構成および配置するかの別の態様を示している。図６の実施の形態におけるように、繊維４２の長さは、その結果がロータブレードの直線的な後縁２３１になるように選択されている。相違点として、繊維４２の太さは、繊維４２のそれぞれの先端部に向かって減少している。言い換えれば、繊維４２は先端部に向かって先細になっている。選択的に、鋸歯形状の歯３１，３２もまた、減少する太さを特徴としてもよい。
【００７８】
図９〜図１２は、繊維を備える鋸歯状パネルを他の空力装置とどのように組み合わせることができるかの様々な例を示している。
【００７９】
図９は、鋸歯状パネル４１の歯３１，３２の上流のフィン４４の配置を示している。フィン４４は、結果的にロータブレードの後縁セクションにおいて発生する騒音が低減されるように、ロータブレードに沿った空気流を操作するための別の手段として見ることができる。フィン４４は、鋸歯状パネル４１の一方の側、例えば負圧面に配置されていてもよい。
【００８０】
フィン４４は、代替的に、鋸歯状パネルの両側、すなわち正圧面および負圧面の両方に配置されていてもよい。このような実施の形態は図１０に示されている。ロータブレードの負圧面に配置されたフィンは負圧面フィン４４１と呼ばれ、ロータブレードの正圧面に配置されたフィンは正圧面フィン４４２と呼ばれる。
【００８１】
図１１は、リッジ４５を備える鋸歯状パネル４１の１つの実施の形態を示している。リッジ４５は、空気流を案内しかつ／または空気流のスパン方向の干渉性を破壊するという目的を有する。
【００８２】
リッジは、（図１１に示した例のように）ロータブレードの正圧面、ロータブレードの負圧面または両側に配置されてもよい。リッジ４５は、鋸歯形状の上流に配置されてもよく、繊維４２を延長させてもよい。
【００８３】
図１２〜図２２は、ロータブレードの後縁セクション２３に多孔質材料の領域をどのように配置するかのそれぞれ異なる態様を示している。
【００８４】
ロータブレードの前縁から後縁に向かう翼弦方向２７１で見て、後縁セクション２３は、翼弦方向２７１に対して実質的に垂直に延びる基線ｆ０から始まっている。後縁２３１に向かってさらに続いて、後縁セクション２３は第１の領域５２を有する。第１の領域５２は、実質的に固体材料を特徴とする。第１の領域５２は、一方の側では基線ｆ０によって、他方の側では第１の分割線ｆ１によって限定されている。後縁２３１に向かってさらに続いて、後縁セクション２３はさらに第２の領域５３を有する。第２の領域５３は、実質的に多孔質材料を特徴とする。第２の領域５３は、一方の側では第１の分割線ｆ１によって、他方の側では第２の分割線ｆ２によって限定されている。第２の分割線ｆ２は、ロータブレードの後縁２３１と一致している。
【００８５】
第１および第２の分割線ｆ１，ｆ２は、原則的に、あらゆる形状を有していてよい。第１および第２の分割線は、周期的または非周期的、直線的または曲線的であってもよく、その派生は、（スパン方向２７２で）連続的または非連続的であってもよい、などである。幾つかの可能な設計選択が、図１２〜図２２に開示されている。
【００８６】
図１２では、第１の分割線ｆ１は鋸歯状であり、第２の分割線ｆ２は直線である。
【００８７】
図１３では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方が鋸歯状である。両分割線ｆ１，ｆ２は同じ周期性を有する。
【００８８】
図１４の実施の形態は図１３の実施の形態と同様であるが、第２の分割線ｆ２の鋸歯形状は、基線ｆ０に向かうのではなく、基線ｆ０から離れる方向を指している。
【００８９】
図１５の実施の形態も図１３の実施の形態と同様であるが、第２の分割線ｆ２の鋸歯形状は滑らかにされており、実際には、鋸歯形状ではなくむしろ波形を有するのに似ている。
【００９０】
図１６では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方が波形を有する。両分割線ｆ１，ｆ２は同じ周期性を有する。
【００９１】
図１７では、第１の分割線ｆ１は鋸歯状であり、第２の分割線は、第１の領域５２の隣接する歯の間の領域の一部のみに、多孔質材料、すなわち第２の領域５３が充填されるように選択されている。
【００９２】
図１８では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方はパルス形状に似ている。両分割線ｆ１，ｆ２は同じ周期性を有している。
【００９３】
図１９では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方が波形、特に正弦波形を有する。第１の分割線ｆ１の周期性は第２の分割線ｆ２の周期性と異なる。
【００９４】
図２０では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方がランダムな形状を有しており、その結果、無秩序なパターンが生じている。
【００９５】
図２１の実施の形態は図１９に似ているが、両分割線ｆ１，ｆ２は、異なる周期性ではなく同じ周期性を有している。
【００９６】
最後に、図２２では、第１の分割線ｆ１および第２の分割線ｆ２の両方が直線である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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