【誤訳訂正書】
【提出日】平成19年12月6日(2007.12.6)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  風力タービンブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ブレード内部でＵ形状キャビティを画定する振動減衰手段を備えた風力タービンブレードであって、
前記キャビティは部分的に液体で充満され、前記キャビティのＵ形状の底部分は前記ブレードの先端部方向に配列され、前記Ｕ形状のアームは前記ブレードのハブ方向に向けられ、
前記Ｕ形状のキャビティの上端部に通路が画成され、該通路はＯ形状のキャビティが設けられるように２つのアームを連結する、風力タービンのロータに配列されるための風力タービンブレード。
【請求項２】  前記キャビティのアームは前記ロータの回転平面内に配列され、
前記振動減衰手段が前記回転平面内における前記ブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記Ｕ形状のキャビティの位置及びデザインと前記キャビティ内部の液体カラムの長さとが調節される、請求項１に記載の風力タービンブレード。
【請求項３】  前記振動減衰手段は、１〜５Ｈｚの範囲内の振動数の振動を減衰させるように調整される、請求項２に記載の風力タービンブレード。
【請求項４】  前記振動減衰手段が少なくとも２％の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項２又は３に記載の風力タービンブレード。
【請求項５】  前記振動減衰手段が少なくとも５％の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項４に記載の風力タービンブレード。
【請求項６】  前記振動減衰手段が６〜１５％の範囲内の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項５に記載の風力タービンブレード。
【請求項７】  前記振動方向に可動である液体の質量は、前記減衰手段の半径方向位置における第一固有振動モードでの前記ブレードの等価振動質量の０．５〜２％に等しい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項８】  前記通路の平均断面積は、前記Ｕ形状のキャビティの平均断面積の少なくとも半分に等しい、請求項１に記載の風力タービンブレード。
【請求項９】  前記通路の平均断面積は、前記Ｕ形状キャビティの平均断面積と同一である請求項８に記載の風力タービンブレード。
【請求項１０】  前記液体の凝固点は、摂氏マイナス１０度以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項１１】  前記液体の凝固点は、摂氏マイナス１８度以下である、請求項１０に記載の風力タービンブレード。
【請求項１２】  前記液体は、水の凝固点を降下させる剤を少なくとも１つ含む水溶液である、請求項１０又は１１に記載の風力タービンブレード。
【請求項１３】  前記液体の密度は、少なくとも１．１メートルトン毎立法メートルである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項１４】  前記液体の密度は、少なくとも１．５メートルトン毎立法メートルである請求項１３に記載の風力タービンブレード。
【請求項１５】  前記液体は、前記水の密度を上昇させる剤を少なくとも１つ含む水溶液である、請求項１３又は１４に記載の風力タービンブレード。
【請求項１６】  前記少なくとも１つの剤は塩化ナトリウムである、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項１７】  前記液体は、塩化ナトリウムが少なくとも１８質量パーセンテージの水溶液である、請求項１６に記載の風力タービンブレード。
【請求項１８】  前記液体は、塩化ナトリウムが少なくとも２２質量パーセンテージの水溶液である、請求項１７に記載の風力タービンブレード。
【請求項１９】  前記液体は、塩化ナトリウムが約２６質量パーセンテージの水溶液である、請求項１８に記載の風力タービンブレード。
【請求項２０】  前記少なくとも１つの剤はグリセロールである請求項１２〜１５に記載の風力タービンブレード。
【請求項２１】  前記振動減衰手段は、前記ブレードの先端部に配列される請求項１〜２０のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項２２】  前記キャビティのアームは前記ロータの回転平面内に配列され、前記振動減衰手段は前記回転平面内における前記ブレードの第二固有振動数の振動を減衰させるように調整される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【請求項２３】  前記振動減衰手段は、５〜１２Ｈｚの範囲内の振動数の振動を減衰させるように調整される、請求項２２に記載の風力タービンブレード。
【請求項２４】  前記振動減衰手段が少なくとも２％の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第二固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項２２又は２３に記載の風力タービンブレード。
【請求項２５】  前記振動減衰手段が少なくとも５％の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第二固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項２４に記載の風力タービンブレード。
【請求項２６】  前記振動減衰手段が６〜１５％の範囲内の振幅の対数減衰に相当する量だけ前記回転平面内における前記ブレードの第二固有振動数の振動を減衰させるべく調整されるように、前記キャビティ内部に有り且つ振動方向に可動である液体質量が調節される、請求項２５に記載の風力タービンブレード。
【請求項２７】  前記振動方向に可動である液体の質量は、前記減衰手段の半径方向位置における第二固有振動モードでの前記ブレードの等価振動質量の０．５〜２％に等しい、請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ブレードにブレードの振動、特にブレードが装着されるロータの回転平面内でブレードのエッジ方向の振動を減衰させる振動減衰手段を有する風力タービンブレードに関する。
【０００２】
特に本発明は、液体、好ましくは飽和状態の食塩水が、ブレードの振動と逆位相に振動可能なＵ形状のキャビティを備える減衰手段に関する。有利な実施形態では、Ｏ形状のキャビティが設けられるようにＵ形状のキャビティのアームの上端部が通路に結合される。キャビティは、ブレードのエッジ方向の第一固有振動数又はエッジ方向の第二固有振動数の振動を減衰させるように調整可能であり、又は減衰手段が両振動用のダンパーを備えても良い。
【０００３】
さらに、本発明は、ブレードのボックス内で回転可能な筒状要素を有するダンパーを備えたブレードと、吊り下げ式弾性振り子を有するダンパーとに関する。
【０００４】
背景
発電用風力タービンには不要な振動が発生する。これらの振動は、タービンのいたる所で生じる場合、すなわち複数箇所でモード合成された状態の振動が発生する場合や、一箇所で集中的に発生する場合がある。特に重大な振動は、ロータ平面内のエッジ方向とロータ平面に垂直のフラップ方向とのどちらか又は両方向の合成モードのロータブレードの振動である。これらの振動が発生するか否かは、風力タービン設計と気象状態とによる。
【０００５】
振動現象は、ブレードと他の風力タービンの部分とに過大な負荷を掛け、最終的に破壊される方向に徐々に構成要素に亀裂が生じていき、突然の破壊あるいは疲労破壊や寿命の短縮化を招く恐れがある。振動の発生は、寿命を予測する際の不確定要素となり、風力タービンの種々の部分に負荷が掛かり、他の要因よりも設計を強化し重量化する必要がある。
【０００６】
ロータに配列されるブレード内の振動の減衰に対する概念は、米国特許２，２９２，０７２号明細書と米国特許２，９９９，６６９号明細書とに記載のタービンブレードにより、永年の間知られている。
【０００７】
減衰装置をブレード内に設けることにより風力タービンブレードの振動を減衰させる基礎的考え方は、複数の装置の具体例が示された国際公開公報９５／２１３２７号に記載されており、これらの装置は、可動質量と、異なる配置で結合されたバネ及びダンパーと、運動抵抗が生じるようにディスクの運動中に渦電流が誘導される吊り下げ式アルムニウムディスクを備えた電磁装置と、液体が部分的に充填された容器を備え且つ穴空きのダンパープレートを有する装置とを備えた調整液体ダンパー（ＴＬＤ）である。
【０００８】
粒状物又は液体が充填された主として球状である複数のキャビティを備えた減衰装置は、デンマーク特許９５，００２２２Ｕ３号に開示され、液体が部分的に充填された複数の容器を備えた減衰装置である調整液体ダンパー（ＴＬＤ）は、国際公開公報９９／３２７８９号に開示されている。
【０００９】
これらの基礎的問題点は、ブレード内の空間的制限が大きな場合に対応すべく十分に小型で平面的な最適設計に効果的なダンパーを製造することが困難なことである。
【００１０】
２つの連結振子を備えた機構式共振機を有する風力タービンブレードは、欧州特許０８５３１９７Ａ１号明細書に開示されている。ダンパーが小型設計されている場合もあるが、機構的にこの連結機構は、むしろ複雑化する。
【００１１】
発明の説明
風力タービンブレードの振動、特にエッジ方向振動の減衰は、ブレードの疲労損傷と破壊との防止に重要であり、これは、風力タービンが大型化され、ブレードが小型化されるにつれ、さらに重要な問題となってくる。
【００１２】
本発明の目的は、ブレード内の空間的制限が大きい場合に対応すべく十分に小型で平面的な最適設計に効果的なダンパーを有する風力タービンブレードを提供することである。
【００１３】
さらに、本発明の目的は、ダンパーのコストを削減するように単一構造のダンパーを有するブレードを提供するとともに、寿命が過ぎた場合にメンテナンスの必要がない又は非常に少ないダンパーを提供することである。
【００１４】
風力タービンブレードの構造を軽量化する設計がなされ且つブレードを長くされると、ブレードの第二固有振動数の振動、特にロータの回転平面内のブレードの第二固有振動数の振動すなわちエッジ方向の二次振動を減衰させる必要性が増加する。さらに、本発明の目的は、ブレードの第二固有振動数の振動、特にエッジ方向の振動を減衰させるためのダンパーを有するブレードを提供することである。
【００１５】
さらに、本発明の目的は、第一固有振動数の振動を減衰させる手段と同様に第二固有振動数の振動を減衰させるための手段を有するブレードを提供することである。
【００１６】
このように、本発明は、風力タービンのロータに配列される風力タービンブレード（１）に関し、前記ブレードは、ブレード内でＵ形状のキャビティを画定する振動減衰手段（２）を備え、前記キャビティは、部分的に液体（８）で充満され、キャビティのＵ形状の底部分（４）はブレードの先端部方向に配列され、キャビティのＵ形状のアーム（５、６）は実質的にブレードのハブの端部の方向に向けられる。
【００１７】
キャビティは、典型的にはチューブ又はシェルによって画定されても良いが、ブレードの構造要素との一体部分として構成されても良い。ブレードのハブ端部は、ロータのハブに結合される端部になるべきであり、先端部（３）はブレードの自由端部になるべきであることが理解される。Ｕ形状は、中間部分又は底部分（４）と、振動を減衰させるように底部分（４）について対称に配列されることが好ましい２つのアーム（５、６）とを有するキャビティとして広義に理解されるべきである。底部分（４）は、キャビティの形状がＶ字のような形状になるように、液体の充填されたアーム（５、６）の部分と比較して完全に短くても良く、このようなＶ形状にすることは、キャビティ内部の液体カラムの振幅が大きいときでは、Ｖ形状の設計のダンパー（２）の固有振動数が、より長い底部分（４）を有するダンパーよりも変化しにくいという長所を有する。しかし、実行可能な設計は、Ｖ形状よりもＵ形状に近い形状で示されており、底部分（５、６）の内部に包含される液体カラムの長さがそれぞれのアームの液体カラムの長さのほぼ２倍である設計により、ダンパーは液体カラムの比較的小さい振幅と同様の十分な減衰特性を有する。
【００１８】
キャビティのアーム（５、６）は、特定の実施形態ではロータの回転平面に配列され、振動減衰手段は、回転平面内におけるブレード（１）の第一固有振動数の振動を減衰させるべく調整され、その結果、エッジ方向のブレードの振動が減衰される。これらの振動は、主として１〜５Ｈｚの範囲内であり、好ましくは振動減衰手段はこの振動数の範囲に対して調整される。
【００１９】
ブレードを適当に減衰させるために、振動減衰手段は、少なくとも２パーセントの振幅の対数減衰（対数減少）に相当する量だけ、回転平面におけるブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるように設計されるべきである。
【００２０】
振幅の対数減衰δは、以下に定義する通りである。
【数１】
2002521617.tif 000001
ｎ：振動の周期
ａ1  ：第一周期目の振動の振幅
ａn  ：第ｎ周期目の振動の振幅
【００２１】
ブレード（１）の構造は、それ自身で振動を減衰する効果を有し、回転平面内のブレードの第一固有振動数の振動は、エッジ方向の振幅によりブレードに過大な荷重が掛からないように、少なくとも５パーセント、好ましくは６〜１５パーセントの範囲内の振幅の対数減衰に相当する量だけブレードの構造による効果とダンパー（２）による効果との両効果により完全に減衰される。
【００２２】
振動方向に可動する液体質量は、本発明の有利な実施形態では、減衰手段の半径方向位置における第一固有振動モードでのブレード（１）の等価振動質量の０．５〜２パーセントに等しい。等価振動質量は、通常、質量がないと仮定したブレードの先端に位置される質量として求められ、この質量は、前記先端での振動の振幅と前記半径方向位置での振動の振幅との比を質量に掛けることにより他の振動位置の等価振動質量に変換される。
【００２３】
Ｕ形状キャビティのアーム（５、６）の上端部は、空気の一部がばねとして作用するような態様で液体の表面とアームの内壁との間に捕獲されることのないように設計されるべきである。このようなばねとしての空気の存在が不利益をもたらすことが証明されているからである。ダンパー（２）は、長いアーム（５、６）を用いて設計されても良く、アームがリザーバや外気に連結されても良い。しかしながら、長いアーム又はリザーバは空間を占有し、従って、ブレードの中にダンパーを組み込むのには理想的ではなく、外気への開口により液体の蒸気がキャビティから抜き出される。これにより、ダンパー（２）内の液体量を調節する手段が設けられない限り長い時間が経過すると、液体量が減少し、ダンパーの第一固有振動数が変化することとなる。最適な設計は、通路（７）がＵ形状キャビティの上端部で画定されるときに、Ｏ形状キャビティが設けられるように通路（７）が２つのアーム（５、６）を連結することである。
【００２４】
ダンパー（２）がブレード（１）の振動に対して逆位相であり且つダンパー自身の振動を減衰させないことによりブレードの振動を無くすので、通路（７）は空気が小さな抵抗だけで前後通過するように設計されることが好ましい。このため、好ましくは通路の平均断面積がＵ形状キャビティの平均断面積の少なくとも２分の１に等しく、より好ましくは、通路の平均断面積はＵ形状キャビティの平均断面積とほぼ同じである。断面積がＯ形状の端から端までほぼ一定である本発明のダンパー（２）の実施形態は、目的達成に非常に優れた特性を有することが判明している。
【００２５】
風力タービンを環境変化に適応させ、最良の状態で作動可能にするために、液体（８）の凝固点は摂氏マイナス１０度以下、好ましくは摂氏マイナス１８度以下にすべきである。
【００２６】
液体（８）の密度は有利には少なくとも１．１メートルトン毎立法メートル、好ましくは少なくとも１．１５メートルトン毎立法メートルであり、その結果、液体として純水を使用した場合と比べて振動減衰手段の物理的な大きさを小さくできる。
【００２７】
振動質量に好ましい安価な液体は、水であり、好ましくは水の凝固点を下降させる剤を少なくとも１つ及び／又は液体の密度を上昇させる剤を少なくとも１つ含む。また、水銀又は他の液体金属は高密度なのでダンパー（２）の超小型設計を可能にさせて有効に使用可能であるが、水は容器から漏洩した場合に周囲環境に危険を及ぼさないので有利である。
【００２８】
多数の異なる剤が、これら多数の塩の間で使用されても良い。好ましい剤は、塩化ナトリウムである。これは、塩化ナトリウムが周囲環境に無害であり、塩化ナトリウムの水への溶解性は温度によりほとんど変化しないため結晶が容器内に発生しないからである。塩化ナトリウムは、水の凝固点を降下させ且つ密度を上昇させる２つの効果を有する。
【００２９】
水は、塩化ナトリウムを少なくとも１８質量％、好ましくは少なくとも２２質量％、最も好ましくは飽和溶液となる約２６質量％を含んでいる。
上記両効果に適した他の適当な剤は、グリセロールである。
【００３０】
同様に本発明によれば、キャビティのアーム（５、６）はロータの回転平面内に配列されても良く、振動減衰手段は回転平面内でブレード（１）の第二固有振動数の振動を減衰させるように回転されても良い。このような減衰手段は５〜１２Ｈｚの範囲内である振動数の振動を減衰させるように調整されることが好ましく、振動減衰手段は第一固有振動数の振動と同様に少なくとも２％の振幅の対数減衰に相当する量だけ回転平面内において第二固有振動数の振動を減衰させるように設計されることが好ましい。
【００３１】
回転平面内におけるブレード（１）の第二固有振動数の振動の総減衰は、好ましくは少なくとも５％、最も好ましくは６〜１５％の範囲内の振幅の対数減衰に相当する量である。振動方向に可動な液体の質量は、減衰手段の半径方向位置における第二固有振動モードでのブレードの等価振動質量の０．５〜２％に等しいことが好ましい。
【００３２】
また、第二固有振動数の振動を減衰する手段と同様に第一固有振動数の振動を減衰する手段を有するブレード（１）も本発明によることもわかる。
【００３３】
第二固有振動の振動を減衰する手段にとっても第一固有振動数の振動を減衰する手段にとってもブレード（１）の先端部に位置である、振動の振幅の大きいブレードの部分に振動減衰手段を配列することは上述のブレードの総てにとって有効である。第二固有振動数の振動は、ブレードの先端部近傍のノード点と、第二固有振動数の振動の振幅が大きく且つダンパーが位置されることができるハブ端部とノード点との間の区域とを有するであろう。
【００３４】
ダンパー（２）を備えたブレード（１）の本発明の他の実施形態は、風力タービンのロータに配列される風力タービンブレード（１）であり、このブレードはボックス（１１）とボックスの一方の側壁（１３）に係合する筒状要素（１０）とを有する振動減衰手段を備え、前記側壁はブレードの先端部に向かって配列され、ブレードのハブ端部に向かって曲がり、その結果、筒状要素（１０）は、中立位置の周りに前記側壁（１３）の一方から他方に回転可能である。
【００３５】
このようなダンパー（２）は、ブレード（１）に適合されるように精密設計がなされても良い。筒状要素（１０）は、振動発生時にブレードの振動と逆位相に前後に回転し始め、これにより振動を減衰させる。
【００３６】
ダンパー（２）は、筒状要素（１０）がロータの回転平面内で回転可能なように位置決めされ、振動減衰手段が回転平面内でブレード（１）の第一固有振動数の振動を減衰させるように調整されることが好ましい。
【００３７】
ボックスは、筒状要素（１０）の運動を減衰させ且つダンパー（２）の固有振動数と同調するように少なくとも部分的に液体が充填される。液体は、上述したように剤を含む水で良いが、潤滑油も、筒状要素（１０）の係合部分（１５）とボックス（１１）との磨耗を減少させるために有利である。
【００３８】
特に好ましい実施形態では、筒状要素（１０）と側壁（１３）とは、筒状要素の周囲がこの要素が回転するときに側壁上で滑らないようにさせるように、互いに係合する要素を備えている。これにより、回転時の筒状要素（１０）の運動、ダンパー（２）の固有振動数及び減衰効果は、完全に予測可能であり、滑りによって変化することもない。係合要素は、例えば、歯車と歯付きリム又はスプロケットホイールとチェーン等である。
【００３９】
ダンパーを有するブレードの本発明のさらなる実施形態は、風力タービンのロータに配列される風力タービンブレード（１）であり、ブレードは、回転軸（１９）周りに揺動可能な質量要素（１８）を備えた振子（１７）を有する振動減衰手段を備えており、振子は、振子が揺動するときにエネルギが吸収されるように弾性材料を備えた回転軸（１９）でブレードに連結する。
【００４０】
このようなダンパー（２）は、ブレード内に適用されるように小さく設計される場合もあり、振子（１７）はブレードの振動が発生する場合にブレードと逆位相の振動を開始するであろう。ブレードの振動は、振子（１７）が逆位相の振動を行うことにより減衰され、振子の運動は、弾性材料に運動エネルギが吸収されることにより弾性材料で減衰される。
【００４１】
ダンパー（２）は、振子（１７）がロータの回転平面内に揺動可能なように位置決めされることが好ましく、振動減衰手段は回転平面内にブレードの第一固有振動数の振動を減衰させるように調整される。
【００４２】
一つの実施形態では、振子（１７）の質量要素（１８）は、回転軸よりもブレードの先端部に接近して配列される。
【００４３】
本発明の他の実施形態によれば、質量要素（１８）は、回転軸よりもハブ端部に接近して配列される。
【００４４】
弾性材料は、本発明の好ましい実施形態ではゴムを含んでいる。
振子（１７）の質量要素（１８）は、回転軸の方向に質量要素を支持するようにブレード内部に画定されるキャビティの側壁部分に係合するためのホイール部材を備え付けることが好ましく、このホイール部材は、回転軸に垂直な軸周りに配列される。
【００４５】
まず、Ｕ形状のダンパー（２）は、ブレードと逆位相にさせることにより振動を減衰し、その結果、ダンパー内部の液体の運動は、ロータの角速度で回転するシステムに示されるようにブレードの振動運動と反対方向になる。Ｕ形状のダンパーの減衰振動数でもある第一固有振動数の振動ｆは、理論的には以下の通りである。
【数２】
2002521617.tif 000002
ｆ：Ｕ形状ダンパーの減衰振動数[Ｈｚ]
Ω：ロータの回転速度[rad／ｓ]
Ｒ：中立位置でのダンパー内の液体の自由表面にロータ中心からの距離[ｍ]
ψ：Ｕ形状ダンパーの脚部の方向とブレードの瞬間的な運動方向との間の角度
Ｌ：液体カラムの断面の重心に沿った、ダンパー内の液体カラムの長さ[ｍ]
【００４６】
ダンパー（２）は、ブレード（１）の回転によるΩ2Ｒの平均重力加速度が作用する。重力加速度は、ロータが一回転する間に±９．８ｍ／ｓ2でロータが垂直方向に変位することによる。
【００４７】
ブレードの一例は、Ｒ＝２９．５ｍの位置にダンパーを備えた全長３２メートルのブレードであり、回転速度Ω＝１．８０７rad/sで、ブレードの回転平面内の第一固有振動数、すなわちエッジ方向の固有振動数ｆbが２．１９Ｈｚで、ダンパーの脚部は、ψ＝π／２であるようにブレードの長手方向の軸線に平行である。このように、上記式から求められる液体カラムの全長Ｌは、１．０１７ｍである。
【００４８】
±９．８ｍ／ｓ2の重力加速度を変更することにより、本ブレードは、平均固有振動数の±６％に等しい回転をする間にダンパーの固有振動数が±０．１３Ｈｚ変化をすることが判る。
【００４９】
図３と４とに示すように使用されるダンパーの内部領域の断面積は、どの部分においてもＡ＝０．０１１２ｍ2であり、２つの脚部の重心間の距離ｄは、０．３１７ｍであり、塩化ナトリウムを２６質量パーセンテージの水溶液である液体の密度は、ρ＝１２００ｋｇ／ｍ3である。振動方向に可動な液体質量は、Ｍ=Ａ・ｄ・ρ＝４．２ｋｇである。第一固有振動モードのブレードの等価質量ＭEは、先端では５１４．９ｋｇであることが判る。Ｒでの第一固有モードの振動による偏差は、先端での偏差０．８６４倍であり、Ｒでの等価質量は、ＭE/０．８６４であり、従って、Ｍは、ダンパーのこの半径方向位置での第一固有振動モードのブレードの等価振動質量の０．７％に等しい。
【００５０】
実験は、ダンパーが振子に装着されたブレードに用いられるダンパーで行われる。ブレードの質量比は実験で再現され、振子と、液体の入っていないダンパーと、体積の異なる液体を有するダンパーとの振幅の対数減衰が測定された。ダンパー内に液体がある場合の対数減衰は、図１で液体体積の関数として示されている。
【００５１】
ロータの回転平面内での振動の減衰全体が少なくとも６．３％に到達するために、エッジ方向のブレードの構造減衰は、ダンパーの十分な減衰が２．５％にされることにより３．８％である。減衰は、容積が、１０．５％の最適な減衰を提供する最適体積の液体に対して±４．６％の振動数範囲に対応する範囲内であるときに満足な結果が得られることが判る。最適な液体の体積は、上述のダンパーの第一固有振動数ｆの式から求められる理論上の液体の予想体積よりも大きいことが判る。
【００５２】
このダンパー型式の設計により生じるさらに重要なことは、最適な液体の体積が理論当量から求められる体積の１．１１７倍、すなわち本ダンパーの重心に沿ったダンパー内部の液体カラムの最適な長さＬが理論当量から求められる長さＬの１．１１７倍であることが判る。これはダンパーの設計に応じて変化するかもしれないが、一般的には、ダンパーの正確で最適な減衰振動数に到達するためには、液体カラムの長さを理論値と比較して８〜１６％の範囲、好ましくは１２％程長くすべきであることが予想される。
【００５３】
Ｕ形状のダンパー２を有する風力タービンブレードが、図２に示されている。ダンパー２は、図２の右側に拡大されて示されたブレード１の先端部３に配列される。ダンパー２は、Ｕ形状の底部分４と、ロータの回転平面に配列された２つのアーム５、６と、上端部で２つのアーム５、６を結合する通路７とを備えている。一定量の液体８が、ダンパー２内に与えられ、振動方向に可動である該一定量の液体は、矢印９で示されている。
【００５４】
図３は、ミリメートル単位を用いてＵ形状ダンパー２の好ましい実施形態を示している。ダンパーは、上述の全長３２メートルのブレード用に設計されている。ダンパー２の内部断面積は、通路７を含むダンパーの全域に渡ってほぼ一定である。２つの脚部５、６の重心間距離ｄは３１７ミリメートルであり、この距離ｄも図示されている。
【００５５】
図４は、全長３２メートルのブレード１の先端部に配列された図３のダンパー２を示しており、ハブからのブレード１の長さは、図の左側にメートルで与えられている。ブレード１の寸法単位は、ミリメートル単位で示され、３層を有するブレード１の構造は、ＬＡＹ１、ＬＡＹ２、ＬＡＹ３として示されている。
【００５６】
本発明の他の実施形態は、図５に示されている。ブレード１の先端部３は、液体１２で充満されたボックス１１内部に備えられた筒状要素１０を有するダンパー２と共に示されている。ボックス１１は、筒状要素１０が回転する湾曲側壁１３がブレード１の先端部３方向に配置されるように、且つ回転平面内で振動を減衰させるべく筒状要素１０がブレード１に連結されるロータの回転平面内で回転可能であるように配列される。筒状要素１０の運動は、矢印１４で示されている。筒状要素１０は、湾曲側壁１３の歯付リム１６に係合する歯車１５を備えている。湾曲側壁１３の半径Ｒは、ダンパー２を正しく減衰させるようにハブから湾曲側壁１３までの距離よりも短くなければならない。
【００５７】
振子１７を備えたダンパー２の実施形態が図６、７に示されており、図６は、質量要素１８がピボット１９よりもブレード１の先端部近くに設けられている振子１７を有するダンパー２を示し、図７は、質量要素１８がピボット１９よりもブレード１のハブ端部近くに設けられている振子１７を有するダンパー２を示している。振子１７は、ブレード１のエッジ方向の振動を減衰させるように弾性材料の中に吊り下げられ、ロータの回転平面内で揺動しても良い。振子の運動は、矢印２０、２１で示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
液体の体積に対するＵ形状ダンパー内の液体の存在による対数減衰を示したグラフである。
【図２】
Ｕ形状のダンパーを有する風力タービンを示している。
【図３】
Ｕ形状のダンパーの好ましい実施形態を示している。
【図４】
ブレードの先端に配列された図３のダンパーを示している。
【図５】
筒状要素を有するダンパーを示している。
【図６】
質量要素がブレードの先端部近くに設けられた振子を有するダンパーを示している。
【図７】
質量要素がブレードのハブ側端部近くに設けられた振子を有するダンパーを示している。