(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータブレード（１０８）の長手方向においてロータブレード根元部（１）から延伸するインナーブレード部（２）と、ロータブレードの長手方向における断面に沿ってロータブレード（１０８）の翼弦長を増加させるためにインナーブレード部（２）に配置されたトレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）と、を備えた風力タービン（１０８）であって、
前記ロータブレード（１０８）は、前記インナーブレード部（２）の一部および前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）の一部によってそれぞれ局所的に形成された正圧側面（４，４８）および負圧側面（６，５０）を有しており、
トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）の領域における前記ロータブレードの（１０８）の正圧側面（４）と負圧側面（６）において、それぞれの場合に、流体誘導方式で相互接続され、本質的にロータブレード長手方向において延伸する少なくとも１つの吸気口（２２，２２’，６６）および排気口（２４，６８）が形成されており、
前記負圧側面（６，５０）において、前記排気口（２４，６８）を開閉可能とすることによって、少なくとも１つの前記排気口（２４，６８）に重複する少なくとも１つのカバーエレメント（２６，２６’，６０）が配置されているとともに、
少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６，２６’，６０）は、前記インナーブレード部（２）のそれぞれ隣接する外表面に略平行な前記排気口（２４，６８）の領域において、空気流（ＬＳ）の向きを変えるように設計されている、
風力タービン。
【請求項２】
少なくとも１つの前記吸気口（２２，２２’，６６）および前記排気口（２４，６８）は、前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）によって互いに流体的に接続されている、
請求項１に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項３】
少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６，２６’，６０）は、前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）内に蓄積するよどみ点圧力に応じて作動可能である、
請求項２に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項４】
少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６，２６’，６０）は、少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６，２６’，６０）が前記インナーブレード部（２）に取り付けられることにより第１部（２８，２８’，６２）と、少なくとも１つの前記排気口（２４，６６）に重複する第２部（３０，３０’，６４）と、を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項５】
少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６，２６’，６０）の少なくとも前記第２部（３０，３０’，６４））は、曲げ弾性を有するように設計されている、
請求項４に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項６】
少なくとも１つの前記カバーエレメント（２６’）は、２部構成である、
請求項４に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項７】
前記第１部（２８’）および前記第２部（３０’）は、接続部（３６）によって少なくとも局所的に互いに接続されている、
請求項６に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項８】
前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）は、前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）の前記正圧側面（４，４８）および前記負圧側面（６，５０）を境界付ける第１エッジ（１４，１４’，５２）および第２エッジ（１６，１６’，５４）を有している、
請求項１から７のいずれか１項に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項９】
前記トレイルエッジセグメント（１１２’）は、前記第１エッジ（１４’）に配置されており、前記インナーブレード部（２）の周方向において局所的に延伸する前エッジ部（３４）を有している、
請求項８に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１０】
吸気口（２２，２２’，６６）および排気口（２４，５８）は、それぞれが、前記インナーブレード部（２）から前記トレイルエッジセグメント（４０，７４，１１２，１１２’）への移行領域に形成される、
請求項１から９のいずれか１項に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１１】
前記トレイルエッジセグメント（４０，７４）は、前記インナーブレード部（２）の周方向に局所的に延伸する少なくとも１つの輪郭エレメント（４２）と、前記負圧側面（６，５０）において前記輪郭エレメントに斜めに配置された少なくとも１つのプロファイルエレメント（４４）と、からなる、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１２】
前記輪郭エレメント（４２）は、前記インナーブレード部（２）の表面に配置されたウェブ（７２）によって、前記インナーブレード部（２）の表面から半径方向の距離をあけて取り付けられる、
請求項１１に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１３】
少なくとも１つの接続エレメント（４６，８０）が、前記輪郭エレメント（４２）および前記プロファイルエレメント（４４）の間に配置され、形成されている、
請求項１１または１２に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記接続エレメントは、ローズプロファイル（４６）デザインを有している、
請求項１３に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１５】
前記プロファイルエレメント（４４）は、巻取り装置（８２）を用いて巻き取り可能であって、前記輪郭エレメント（４２）に配置されたバテン（７８）によって補強可能なシート状のセグメント（７６）として設計されている、
請求項１１または１２に記載の風力タービン（１０８）。
【請求項１６】
１つ以上のリブ体（８０）が、前記バテン（７８）と前記輪郭エレメント（４２）との間に設けられている、
請求項１５に記載のロータブレード（１０８）。
【請求項１７】
タワー（１０２）、ナセル（１０４）およびロータ（１０６）を有する風力タービン（１００）であって、
請求項１から１６のいずれか１つに記載の少なくとも１つのロータブレード（１０８）が、前記ロータ（１０６）に接続されている、
風力タービン。
【請求項１８】
請求項１７に記載の複数の風力タービン（１００）を有する風力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータブレードの長手方向においてロータブレード根元部から延伸するインナーブレード部と、ロータブレード長手方向における断面に沿ってロータブレードの翼弦長を増加させるためにインナーブレード部に配置されたトレイルエッジセグメントと、を有する風力タービンのロータブレードに関し、ロータブレードは、インナーブレード部の一部およびトレイルエッジセグメントの一部によってそれぞれ局所的に形成された正圧側面および負圧側面を有している。本発明はまた、タワー、ナセルおよびロータを有する風力タービンに関し、風力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、風力タービンにおけるロータブレードの設計によって風力タービンの効率を向上させることが知られている。風力タービンの効率または出力容量を高めるための１つのオプションは、ロータブレード根元部の領域でロータブレードプロファイルの翼弦長を増やすことである。そのため、以下、ロータブレードの長手方向に本質的に垂直なプロファイルの長さ、すなわち、ロータブレードのリーディングエッジとレイルエッジの間の距離として理解される弦長は、可能な限り大きくされるべきである。ロータブレード根元部は、ロータブレードが風力タービンのロータハブに取り付けられるロータブレードの領域を指す。この種のロータブレードでは、最大翼弦長がロータブレード根元部に非常に近いことがよくある。これにより、渦の発生が減少し、風力タービンの効率が向上する。最大の翼弦長は、例えば、トランスポートの限界によって制限されている。
【０００３】
効率を高めるための別のオプションは、翼弦長が長くなるためますます重要になる、境界層に影響を与えることである。ロータブレードの負圧側面のほぼ凸状の曲線は、ロータブレードプロファイルの後部領域の最大曲率点の下流で、負圧側の空気流が圧力勾配に逆らって流れなければならないことを意味する。これにより、空気の流れが遅くなり、その結果、境界層の運動エネルギーが失われる。特定の状況では、空気の流れが遅くなると、境界層がロータブレードの表面から剥離し始める。ロータブレードの表面から分離した流れは、乱流につながり、その結果、吸込側で発生する揚力が低下するため、抗力が増加する。境界層に影響を与えるのは、特に、ロータブレードの表面から空気流が剥離するのを防ぐためである。
【０００４】
従来技術、例えば、独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０５０ ６６１から、特に、輸送寸法に準拠するために、ロータブレードに根本領域における鈍いトレイルエッジを与えることが知られている。トレイルエッジの領域では、トレイルエッジに沿って走る穴の列の形で境界層吸引システムが提供される。吸引された空気は、ロータブレード内を縦方向に走る空気輸送ダクトによって、ブレード根元部からブレード先端に向かって輸送され、ブレード先端のトレイルエッジの排出領域から排出される。その目的のために、吸引された空気を積極的に搬送することを意味する空気搬送ダクト内に配置された搬送手段が使用される。この配置は複雑であり、安定性を容易に損なう可能性のある後縁に技術的に複雑な吸気口を設けることと、少なくとも１つの空気搬送ダクトを設ける必要がある。さらに、境界層は、境界層の剥離が起こる負圧側のその点では影響を受けない。
【０００５】
国際公開第２０１４／０６４６２６号は、風力タービンロータブレードの内側部分および中間部分に適合するように構成され、正圧側、負圧側、および正圧側を負圧側に流体的に接続する少なくとも１つのダクトを有する風力タービンロータブレード用の空力アクセサリを開示している。
独国特許出願公開第１０ ２０１４ ２０５ ０１６号明細書は、特に、本質的に水平の回転軸を有するロータを有する風力タービンのロータブレードに関し、ロータブレードは、負圧側と正圧側とを備えたロータブレードシェルを有し、根元側端部からロータブレード先端まで延びており、ロータブレードもプロファイルを有し、プロファイルは、ロータブレードリーディングエッジからロータブレードトレイルエッジまで延びるプロファイル翼弦を画定する。ロータブレードは、ロータブレードシェルに閉鎖エレメントを提供する閉鎖可能な空気流装置が提供されることを特徴とし、負圧側および／または正圧側に広がる空気流に追加の空気流を提供するために、閉鎖エレメントは開か、開かれている。
【０００６】
独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０５６ １０８号明細書は、負圧側に画定された透過性窓を含む風力タービンブレードを記載している。透過性ウィンドウには、複数の穴が定義されている。ブレードの内部空洞にある空気分配器は、通気性の観点から透過性ウィンドウに接続されている。ブレードの圧力側の吸気ダクトは、空気分配器に接続されている。可動カバーエレメントは、透過性窓に隣接して構成され、透過性窓の穴を通る空気流が遮断される完全に閉じた位置から、透過窓の穴を通過する空気流が確立される完全に開いた位置まで、可変に移動することができる。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１６／０１７７９２２号明細書は、騒音低減を目的とした風力タービンのロータブレードのトレイルエッジノズルについて説明している。ここで、１つ以上の空気ノズルは、風力タービンロータブレードの鈍いトレイルエッジから半径方向に離れる角度でそれぞれの空気ジェットを生成する。ジェットは、トレイルエッジに沿って放射状に流れる空気流を生成および維持し、渦放出を排除する。これにより、ブレードの幅が広く鈍いトレイルエッジができ、座屈抵抗が増加し、ブレードが長くなることを意味する抗力とノイズの両方が減少する。ジェットは、ロータブレードチャンバの空気吸入口、よどみ点吸気口、またはコンプレッサからの空気流によって供給される。各ノズルは、他のノズルに対して特定の空気流を各ノズルに提供するために、個別におよび／または個別に、またはグループバルブとして計量することができる。ノズルへの総空気流量は、周囲条件に応じて調整でき、さらにロータブレードの方位角に応じて周期的に調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０５０ ６６１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１４／０６４６２６号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０ ２０１４ ２０５ ０１６号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０５６ １０８号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１６／０１７７９２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記タイプのロータブレードを、単純化されたより効率的な境界層の影響を達成するように改善するという目的に基づいている。
本発明が基礎とする問題は、請求項１の特徴を有する風力タービン用のロータブレードにより解決される。そのために、トレイルエッジセグメントの領域におけるロータブレードの正圧側面および負圧側面には、それぞれ、互いに流体的に接続され、本質的にロータブレードの長手方向に延びる少なくとも１つの吸気口および排気口がそれぞれ形成され、負圧側面には、少なくとも１つの排気口と重なる少なくとも１つのカバーエレメントが配置され、それによって少なくとも１つの排気口を開閉することができる。
【００１０】
ここで、本発明は、特に、ロータブレードの正圧面および負圧面のスロットタイプの吸気口および排気口が、ロータブレードの翼弦方向に流れる境界層に有利に影響を与える少なくとも１つの吸引領域および排出領域を作成するという知識を使用する。排気口から放出される空気は、境界層流の運動エネルギーの増加に寄与する。これは、ロータブレードプロファイルの後部領域の最大曲率を通過した後、圧力勾配を克服するのに役立つ。この文脈で特に有利なのは、カバーエレメントの受動的作動により排出がもたらされるという事実である。境界層の流れがロータブレードの負圧側面から分離し始めると、カバーエレメントが排気口を開く。さらに、カバーエレメントは、ロータブレードの互いに反対側に配置された吸気口と排気口の流体結合による空気力学的短絡を防ぐ。風力タービンの運転中、流体カップリングは、ロータブレードの正圧側の吸気口から負圧側の排気口への自己確立空気流を生じさせる。カバーエレメントは、揚力が低下し、抗力が増加する制御されない放出または流出を防ぐ。
【００１１】
したがって、少なくとも１つのトレイルエッジセグメントの配置により、ロータ根元領域におけるロータブレードの翼弦長を効果的に増加させることが可能になる。少なくとも１つのトレイルエッジセグメントは、ロータブレードの長さの３分の１まで延伸している。ロータブレードのこの領域の完全なプロファイリングは、平均速度が低い場合でも、風力タービンの耐用年数にわたって累積的に、風力タービンの年間エネルギー生産（ＡＥＰ）に大きく貢献する。
【００１２】
好ましくは、インナーブレード部は、円形または楕円形の断面を有し、これにより、ロータハブへの簡単な製造および取り付けが可能になる。トレイルエッジセグメントにより、断面が円形または楕円形であるこのセクションでも、空力効果を実現することができる。
トレイルエッジの領域での境界層の吸引と比較して、おそらくトレイルエッジに配置されたトレイルエッジセグメントでさえ、空気流は、それが最大の効果を達成するロータブレードの領域、すなわち境界層が剥離し始める領域で影響を受ける。さらに、インナーブレード部には、安定性の問題を引き起こす可能性のある穴や構造の変更は必要ない。
【００１３】
スロットタイプの吸気口と排気口とは、ロータブレードの圧力部位と吸込側のロータブレードの表面のスロットまたは隙間として理解され、その寸法は、翼弦方向よりもロータブレードの長手方向の方が大きい。好ましくは、ロータブレードの縦方向の吸気口と排気口の寸法は、翼弦方向の数倍である。一実施形態では、ロータブレードの長手方向の寸法は、弦方向の寸法の少なくとも２倍である。別の実施形態では、ロータブレードの長手方向の寸法は、翼弦方向の寸法の少なくとも１０倍、特に、少なくとも２０倍、特に、好ましくは少なくとも５０倍である。
【００１４】
ここで、少なくとも１つの吸気口および排気口は、トレイルエッジセグメントによって互いに流体的に接続されてもよい。インナーブレード部に隣接するトレイルエッジセグメントは、この目的のために、空気が吸気口を通って流れる密閉空間を形成することができる。
その文脈において、少なくとも１つのカバーエレメントは、トレイルエッジセグメントの内側に確立されるよどみ点圧力に応じて作動可能であってもよい。
【００１５】
本発明のロータブレードの好ましい発展では、少なくとも１つのカバーエレメントは、インナーブレード部のそれぞれ隣接する外側表面に本質的に平行な排気口の領域内の空気流の方向を変えるように設計されている。方向転換の好ましい結果は、空気流の放出または放出が、好ましくはロータブレードの負圧側面に沿って流れる空気流の方向にあることである。よって、ロータブレードの負圧側面の境界層は、より簡単に影響を受ける。
【００１６】
好ましくは、本発明の一実施形態では、少なくとも１つのカバーエレメントは、それによって少なくとも１つのカバーエレメントがインナーブレード部に取り付けられる第１部と、少なくとも１つの排気口に重なる第２部とを備えている。取り付けに役立つ第１部は、この目的のために、インナーブレード部の輪郭に適合した表面を有することができる。これにより、気流を乱す影響を大幅に回避することができる。さらに、この種のカバーエレメントは簡単にインストールされる。第２部は、ロータブレードの長手方向において排気口に完全にまたは部分的に重なることができる。
【００１７】
その文脈において、少なくとも１つのカバーエレメントの少なくとも第２部は、曲げ弾性的であるように設計されてもよい。これには、カバーエレメントの製造に使用される材料のバネ剛性に応じて、排気口の開閉を制御できるという利点がある。
代替実施形態によれば、少なくとも１つのカバーエレメントは、２つの部分からなる設計にすることができる。その文脈では、第１部と第２部とは、接続部によって少なくとも局所的に互いに接続することができる。排気口の開閉は、第２部の自重の影響を受ける。代替的または追加的に、排気口の開閉に役立つ第２部の応答動作を制御するために、接続部にバネ荷重をかけることができる。
【００１８】
本発明によるロータブレードの１つの発展は、各吸気口および排気口が、インナーブレード部からトレイルエッジセグメントへの移行領域にすぐに形成されることを提供する。負圧側面の領域を形成する上側と、ロータブレードの正圧側面の領域を形成するトレイルエッジセグメントの下側は、簡単な方法で、インナーブレード部の方向に短縮される。これにより、トレイルエッジセグメントの上側と下側のエッジによってロータブレードの負圧面と正圧面とに中断が生じ、インナーブレード部にセットバックされる。よって、トレイルエッジセグメントをインナーブレード部に取り付けると、トレイルエッジセグメントの上側および下側のエッジは、インナーブレード部のそれぞれ割り当てられた領域から間隔を空けて配置される。
【００１９】
さらに、トレイルエッジセグメントは、トレイルエッジセグメントの正圧側面と負圧側面とを境界付ける第１エッジと第２エッジとを有していてもよい。第１エッジおよび第２エッジとは、好ましくは、インナーブレード部の表面に対して本質的に接線方向に延伸する。できれば、第１エッジおよび第２エッジは、それらの間に吸気口および／または排気口を形成するように、インナーブレード部から離間している。
【００２０】
第１エッジと、それぞれ第２エッジとインナーブレード部との間の分離は異なっていてもよい。好ましくは、第１エッジとインナーブレード部との間の間隔は、第２エッジとインナーブレード部との間の間隔よりも大きい。その結果、トレイルエッジセグメントの正圧側面に、空気入口を形成するより広いギャップが形成される。これは、体積流量の増加、またはそれぞれ排気口における流出速度の増加につながる。
【００２１】
さらに、トレイルエッジセグメントは、第１エッジに配置され、インナーブレード部の周方向に局所的に延びる前エッジ部を有することができる。前エッジ部は、停滞圧力回復のための吸気口を形成する。この測定は、体積流量の増加、または排気口における流出速度の増加につながる。
好ましくは、本発明の一実施形態では、トレイルエッジセグメントは、インナーブレード部の円周方向に局所的に延びる少なくとも１つの輪郭エレメントと、負圧側面の輪郭エレメントにある角度で配置された少なくとも１つの輪郭エレメントとからなることが提供される。プロファイルエレメントは、好ましくは湾曲している。
【００２２】
その文脈では、輪郭エレメントは、インナーブレード部の表面に配置されたウェブによって、インナーブレード部の表面に半径方向の距離で取り付けられる。この点について、輪郭エレメントは、インナーブレード部の外側の形状に一致させることができる。これにより、インナーブレード部と輪郭エレメントの間に少なくとも１つのフローダクトが形成される。このダクトは、正圧側面の吸気口を負圧側面の排気口に流体的に接続される。
【００２３】
さらに、少なくとも１つの接続エレメントを輪郭エレメントとプロファイルエレメントとの間に配置または形成することができる。少なくとも１つの接続エレメントの構成に応じて、様々な機能をそれに割り当てることができる。したがって、少なくとも１つの接続エレメントは、輪郭エレメントとプロファイルエレメントの間の一定の分離を保証するのに役立つ。また、少なくとも１つの接続エレメントは、この領域の空気の流れに影響を与えることができる。少なくとも１つの接続エレメントは、輪郭エレメントの表面と、その表面に面するプロファイルエレメントの下側との間に延びることができる。その文脈では、少なくとも１つの接続エレメントは、その外端の領域でのみ輪郭エレメントおよび輪郭エレメントに接続されるように、本質的に細長い形状とすることができる。そのために、
接続エレメントは、例えば、棒または棒の形状であってもよい。さらに、少なくとも１つの接続エレメントは、少なくとも輪郭エレメントおよびプロファイルエレメントに直交する平面内で二次元であって、多角形の周囲を持つことができる。その文脈において、輪郭エレメントまたはプロファイルエレメントにそれぞれ面する接続エレメントの外縁は線接触している。よって、接続エレメントは、例えば、三角形のウェブまたはリブ本体の形にすることができる。加えて、少なくとも１つの接続エレメントは、バラのとげのプロファイル設計を持つことができる。この種のとげの広がりにより、ハブ領域のコード長を有利に小さく保つことができるだけでなく、しかし、渦放出とノイズ放射に有利に影響を与えることにもつながる。
【００２４】
さらに、プロファイルエレメントは、巻取り装置を使用して巻き上げることができ、輪郭エレメントに配置されたバテンによって補強できるシート状のセグメントとして設計することができる。有利には、巻取り装置は、トレイルエッジセグメントに組み込まれている。巻き取ることができるようにプロファイル要素を構成すると、寸法が減少するため、輸送を簡素化できるという利点がある。設置中に、シート状のセグメントとして構成されたプロファイルエレメントを引き出して、輪郭バテンで固定することができる。
【００２５】
安定性を高めるために、１つまたは複数のリブ体をバテンと輪郭エレメントの間に設けることができる。好ましくは、リブ体は、圧入接続または一体結合接続により、対応するように配置されたバテンおよび輪郭エレメントのシート状領域に接続される。
本発明はさらに、タワー、ナセルおよびロータを有する風力タービンに関する。本発明はまた、ロータに接続されたロータブレードを、本発明の上記の好ましい実施形態の１つに適合させることにより、本発明に係るロータブレードの根底にある問題を解決する。本発明に従って設計されたそのようなロータブレードは、ロータブレード上の境界層に影響を与えることを可能にする。したがって、風力タービンの効率を簡単な方法で改善することができる。
【００２６】
本発明はまた、本発明の上述した好ましい実施形態の１つに従って設計された複数の風力タービンを有する風力発電所に関する。
本発明は、以下の添付図面を参照して、可能性のある例示的な実施形態によってより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る風力タービンを示す図。
【図２】第１の例示的な実施形態に係るロータハブ領域における本発明に係るロータブレードの断面図を示す図。
【図３】カバーエレメントの第１位置における図２の詳細図ＩＩを示す図。
【図４】カバーエレメントの第２位置における図２の詳細図ＩＩを示す図。
【図５】トレイルエッジセグメントの第２の例示的な実施形態に係るロータハブ領域における本発明に係るロータブレードの断面図を示す図。
【図６】別の例示的な実施形態による、カバーエレメントの第１位置における図２の詳細図ＩＩを示す図。
【図７】トレイルエッジセグメントの第３の例示的な実施形態を示す図。
【図８】インナーブレード部の斜視図を示す図。
【図９】輪郭エレメントの斜視図を示す図。
【図１０】トレイルエッジセグメントの第４の例示的な実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
好ましい実施形態の特定の特徴は、個々の例示的な実施形態を参照してのみ説明されるが、本発明は、異なる例示的な実施形態の個々の特徴の相互の組み合わせにも及ぶ。
図１は、タワー１０２、ナセル１０４を有する風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８を有するロータ１０６とスピナ１１０とは、ナセル１０４に設けられている。ロータブレード１０８は、ロータハブにおいてそれらのロータブレード根元部とともに配置されている。ロータ１０６は、運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、ナセル１０４内の発電機（図示せず）を駆動する。
【００２９】
ロータブレード１０８は、それらがぴったりと適合するロータブレードとして形成されることにより、それぞれトレイルエッジセグメント１１２を有している。ロータブレード根元部から進んで、少なくとも１つのトレイルエッジセグメント１１２は、ロータブレード１０８の長手方向に部分的に延伸する。少なくとも１つのトレイルエッジセグメント１１２は、ロータブレード１０８の長さの３分の１まで延伸する。
【００３０】
図２は、第１の例示的な実施形態に係るトレイルエッジセグメント１１２を有する、ロータハブ領域におけるロータブレード１０８の断面図を示す。図２に示されるロータブレード１０８は、ロータブレード根元部１に隣接するインナーブレード部２に、ロータブレード１０８の翼弦長さだけ延伸するトレイルエッジセグメント１１２を有する。トレイルエッジセグメント１１２は、正圧側面４および負圧側面６を有する。示されている例示的な実施形態では、トレイルエッジセグメント１１２は、マルチパートプロファイルエレメントとして形成され、足部セグメントとして形成され、本質的にＵ字形の断面を有するセグメント部８を有する。正圧側面４と負圧側面６との間で本質的に垂直に延びる背面１２は、トレイルエッジセグメント１１２のセグメント部８を境界付ける。
【００３１】
背面１２の反対側には、トレイルエッジセグメント１１２がロータブレード１０８のインナーブレード部２上に配置される開放接続側１０がある。トレイルエッジセグメント１１２の正圧側面４と負圧側面６を境界付ける第１エッジ１４と第２エッジ１６は、トレイルエッジセグメント１１２の接続側１０に沿って走る。第１エッジ１４および第２エッジ１６は、ロータブレード１０８の湾曲に適合し、本質的にロータブレードの長手方向に延伸している。第１エッジ１４および第２エッジ１６は、ロータブレード１０８の翼弦方向に、インナーブレード部２の側面に対して接線方向に延伸する。組み立てられた状態では、セグメント部８の背面１２は、インナーブレード部２に隣接するロータブレード１０８の領域のトレイルエッジ（図示せず）に面している。少なくとも１つのさらなるセグメント部は、セグメント部８の背面１２に隣接する。少なくとも１つのさらなるセグメント部は、トレイルエッジセグメント１１２のトレイルエッジの一部を形成する。
【００３２】
示された例示的な実施形態では、トレイルエッジセグメント１１２の第１エッジ１４は、インナーブレード部２の外面または外側輪郭からある距離で終端し、その結果、トレイルエッジセグメント１１２の正圧側面４とインナーブレード部２との間に第１ギャップ１８が形成される。インナーブレード部２からトレイルエッジセグメント１１２への移行領域に形成される第１ギャップ１８は、ロータブレード１０８の正圧側面４上の境界層の吸引を可能にする。第１ギャップ１８は、特に、トレイルエッジセグメント１１２の内部へのスロット状の吸気口２２を形成する。
【００３３】
トレイルエッジセグメント１１２の負圧側面６において、トレイルエッジセグメント１１２の第２エッジ１６も、インナーブレード部２の外面または外側輪郭から距離をあけて終端し、その結果、第２ギャップ２０が、トレイルエッジセグメント１１２の正圧側面４とインナーブレード部２との間に形成される。インナーブレード部２からトレイルエッジセグメント１１２への移行領域に形成される第２ギャップ２０は、第１ギャップ１８を通って取り込まれた空気流がロータブレード１０８の負圧側面６に流出することを可能にする。第２ギャップ２０は、特に、トレイルエッジセグメント１１２の内部からスロット状の排気口２４を形成する。第１ギャップ１８および第２ギャップ２０は、本質的に、Ｕ字形のセグメント部８によって互いに流体的に接続されている。
【００３４】
トレイルエッジセグメント１１２の負圧側面６の排気口２４は、少なくとも１つのカバーエレメント２６によって覆われている。カバーエレメント２６は、インナーブレード部２に配置され、トレイルエッジセグメント１１２の負圧側面６上に局所的に延在する。ロータブレード１０８の長手方向における少なくとも１つのカバーエレメント２６の範囲は、負圧側面６上の第２ギャップ２０の寸法に対応する。インナーブレード部２に取り付けるために、カバーエレメント２６は、取付け部２８として機能する第１部を有する。第２ギャップ２０によって形成された排気口２４は、図３の詳細図にさらに詳細に示されるように、カバー部３０として形成されたカバーエレメント２６の第２部と重なっている。
【００３５】
図３は、図２の詳細図ＩＩを示す。カバーエレメント２６は、本質的に平面のプロファイルコンポーネントとして具体化される。取付け部２８の入射流に面する自由端は、インナーブレード部２の表面への平坦な移行部を有する。そのため、別個の要素の形態で、リーディングエッジ３２が設けられる。代わりに、取付け部２８の自由端は、テーパを有することができ、または滑らかな化合物を使用して流体的に最適化された移行が達成される。カバー部３０の自由端も先細りまたは平らになる。
カバーエレメント２６の少なくとも第２部、カバー部３０は、曲げ弾性材料で作成されている。図２および図３の描写は、セグメント部８の表面を支える位置にあるカバーエレメント２６を示す。軸受位置では、排気口２４は閉じられている。
【００３６】
図４は、カバーエレメント２６の第２位置における図２からの詳細図を示す。この第２位置では、カバー部３０は、セグメント部８の内部に溜まるよどみ圧力および負圧側面６上の境界層流の分離により持ち上げられ、その結果、排気口２４が開かれる。よって、カバー部３０は、排気口２４を開くだけでなく、その構成によって、この空気が負圧側面６における空気流ＬＳの流れ方向に流出するように、排気口２４から流出する空気の方向を変える。したがって、負圧側面６上の境界層流は、流れの分離をもたらす圧力差を克服するためのエネルギーの供給を受ける。カバーエレメント２６のカバー部３０は、一種の過圧弁を形成する。セグメント部８内のよどみ点圧力の閾値を超えると、カバー部３０が排気口２４を閉じる位置から排気口２４を開く位置まで一時的に通過する。排気口２４の開放をもたらすよどみ点圧力の閾値は、とりわけ、カバー部３０に使用される材料の曲げ剛性によって変化させることができる。別の選択肢は、カバー部３０のレバーアームがより長くなるように、インナーブレード部２の表面にしっかりと接続される取付け部２８を短くすることである。
【００３７】
図５の描写は、トレイルエッジセグメント１１２’の第２の例示的な実施形態を示している。トレイルエッジセグメント１１２’'は、本質的にＵ字形の断面を有する足セグメントの形態のセグメント部８’を有している。正圧側面４と負圧側面６との間で本質的に垂直に走る背面１２’は、トレイルエッジセグメント１１２’のセグメント部８’を境界付ける。トレイルエッジセグメント１１２’の正圧側面４および負圧側面６を境界付ける第１エッジ１４’および第２エッジ１６’は、トレイルエッジセグメント１１２’の接続側１０に沿って走る。この第２の例示的な実施形態は、第１エッジ１４’が局所的に湾曲した前エッジ部３４を有するという点で異なる。前エッジ部３４は、インナーブレード部２の周方向に局所的に延伸している。その文脈において、前エッジ部３４は、インナーブレード部２の側面に部分的に重なる。前エッジ部３４には、乱流を低減するために先細りの先端が形成されている。形状によって、ロータブレード１０８の翼弦方向の第１エッジ１４’のインナーブレード部２の側面の輪郭に一致する第１ギャップ１８’、またはそれぞれ吸気口２２が拡大される。これは、セグメント部８’の内部に供給される空気流を増加させる効果がある。これにより、セグメント部８’の内部により大きな停滞圧力をかけることができる。供給された空気の体積流量を増加させることにより、セグメント部８’で達成できるよどみ点圧力は、第２ギャップ２０’によって形成される排気口２４を通るより高い流出速度につながる。これにより、トレイルエッジセグメント１１２’の負圧側面６上の境界層へのエネルギーの供給を増加させることが可能になる。
【００３８】
図６は、カバーエレメント２６の第１位置における図２からの詳細図を示す。第１の例示的な実施形態によるカバーエレメント２６は一部品の設計であるが、図６に示された実施形態のカバーエレメント２６’は、マルチパート設計である。カバーエレメント２６’は、取付け部２８’およびカバー部３０’を有する。これらは、接続部３６によって互いに接続されている。カバー部３０’の応答挙動は、設計基準の影響を受ける場合がある。例には、接続部３６の領域のばね荷重、またはカバー部３０’の自重が含まれる。
【００３９】
図７から図９は、トレイルエッジセグメント４０の別の例示的な実施形態を示す。トレイルエッジセグメント４０は、輪郭エレメント４２と、輪郭エレメント４２に角度を持って配置されたプロファイルエレメント４４とを備えている。特に、トレイルエッジセグメント４０は、マルチパートデザインであってもよい。輪郭エレメント４２とプロファイルエレメント４４との間には、輪郭エレメント４２およびプロファイルエレメント４４の構成により、バラのとげプロファイル４６の形の接続エレメントが配置される、またはバラのとげプロファイル４６の形の接続エレメントが形成される。この文脈では、輪郭エレメント４２またはプロファイルエレメント４４にそれぞれ面する接続エレメントの外エッジは、輪郭エレメント４２またはプロファイルエレメント４４に対して直線的に支えられる。さらに、少なくとも１つの接続エレメントは、三角形のウェブとして形成することもできる。
【００４０】
トレイルエッジセグメント４０は、正圧側面４８と負圧側面５０とを有している。輪郭エレメント４２は、第１エッジ５２を有し、プロファイルエレメント４４は、第２エッジ５４を有している。第１エッジ５２は、インナーブレード部２の正圧側に沿って走る。第２エッジ５４は、トレイルエッジセグメント４０の負圧側面５０に沿って走る。第１エッジ５２は、輪郭エレメント４２とインナーブレード部２との間に第１ギャップ５６が形成されるという結果として、インナーブレード部２の外面または外側輪郭から距離をあけて配置されている。インナーブレード部２からトレイルエッジセグメント４０への移行領域に形成される第１ギャップ５６は、ロータブレード１０８の正圧側面４８上の境界層の吸引を可能にする。第１ギャップ５６は、特に、スロット状の吸気口６６を形成する。
【００４１】
負圧側面５０では、プロファイルエレメント４４の第２エッジ５４も、プロファイルエレメント４４の負圧側面５０とインナーブレード部２との間に第２ギャップ５８が形成されるという結果として、インナーブレード部２の外面または外側輪郭から距離をあけて終端している。インナーブレード部からトレイルエッジセグメント４０への移行領域に形成される第２ギャップ５８は、第１ギャップ５６を通って取り込まれた空気流がロータブレード１０８の負圧側面５０に流出することを可能にする。第２ギャップ５８は、特に、スロット状の排気口６８を形成する。
【００４２】
第２ギャップ５８は、アタッチメント部６２とカバー部６４とを有するカバーエレメント６０によって重ねられている。その文脈では、カバー部６４は、既に上で説明したように、第２ギャップ５８または排気口６８を閉鎖または開放できるように形成されている。インナーブレード部２および第２エッジ５４の外面または外側輪郭間の半径方向の分離は、インナーブレード部２の外面または外側輪郭間の分離よりも大きくなるように選択することができる。
【００４３】
トレイルエッジセグメント４０は、インナーブレード部２に配置されている。このため、巻取り部として設計されたインナーブレード部２は、その水平面複数ウェブ７２を有している。ウェブ７２は、互いに等距離に配置されることが好ましい。輪郭エレメント４２は、ウェブ７２上に配置される。インナーブレード部２の外面または外側輪郭と輪郭エレメント４２との間の半径方向の分離により、それぞれの場合にウェブ７２間に流れダクト７０が生じる。それぞれの流れダクト７０は、輪郭エレメント４２によって周方向に境界付けられている。フローダクト７０は、スロット形状の吸気口６６をスロット形状の排気口６８に流体的に接続する。
【００４４】
図１０は、トレイルエッジセグメント７４の別の例示的な実施形態を示す。この場合、描写は簡略化されたままであるが、本質的には、図７から図９に示す例示的な実施形態に対応する。この例示的な実施形態によれば、トレイルエッジセグメント７４は、インナーブレード部２のウェブ７２上に配置された輪郭エレメント４２を含む。さらに、トレイルエッジセグメント７４は、トレイルエッジセグメント７４の内部に組み込まれた巻取り装置８２に巻き付けられ、または巻取り装置８２から巻き出される、シート状セグメント７６として形成されたプロファイルエレメント４４を備えている。バテン７８が輪郭付け手段として設けられ、その上で、引き出されたシート状セグメント７６に張力がかけられ、したがってその翼状の形状が与えられる。トレイルエッジセグメント７４を強化するために、接続エレメントの形態の１つ以上のリブ体８０が提供される。リブ体８０は、１つ以上の取り付け点によって輪郭エレメント４２およびバテン７８に接続されている。引張荷重がシート状のセグメント７６に作用し、バテン７８に予荷重がかけられると、リブ体８０は、ケーブル張力エレメントとして設計される。
【符号の説明】
【００４５】
１      ブレード根元部
２      インナーブレード部
４      負圧側面
６      正圧側面
８，８’  セグメント部
１０      接続側
１２，１２’  背面
１４，１４’  第１エッジ
１６，１６’  第２エッジ
１８，１８’  第１ギャップ
２０，２０’  第２ギャップ
２２      吸気口
２４      排気口
２６，２６’  カバーエレメント
２８，２８’  取付け部
３０，３０’  カバー部
３２      リーディングエッジ
３４      前エッジ部
３６      接続部
４０      トレイルエッジセグメント
４２      輪郭エレメント
４４      プロファイルエレメント
４６      バラのトゲのプロファイル
４８      正圧側面
５０      負圧側面
５２      第１エッジ
５４      第２エッジ
５６      第１ギャップ
５８      第２ギャップ
６０      カバーエレメント
６２      アタッチメント部
６４      カバー部
６６      吸気口
６８      排気口
７０      フローダクト
７２      ウェブ
７４      トレイルエッジセグメント
７６      シート状のセグメント
７８      バテン
８０      リブ体
８２      巻取り装置
１００    風力タービン
１０２    タワー
１０４    ナセル
１０６    ロータ
１０８    ロータブレード
１１０    スピナ
１１２，１１２’  トレイルエッジセグメント
ＬＳ      空気流
【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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