ЛОПАСТЬ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, СОДЕРЖАЩАЯ КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ХВОСТОВОГО КОНЦА, В КОТОРОМ РАСПОЛОЖЕНИЕ ПУЛТРУЗИОННОГО ЭЛЕМЕНТА ЯВЛЯЕТСЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ
BLADE OF WIND POWER PLANT CONTAINING STRUCTURAL ELEMENT OF TAIL END, IN WHICH LOCATION OF PULTRUSION ELEMENT IS ADJUSTABLE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к конструктивному элементу хвостового конца, содержащему крепежные элементы и пултрузионные элементы, расположенные между каждым крепежным элементом, причем указанные крепежные элементы и пултрузионные элементы расположены между внутренним и наружным слоями волокнистого материала.
Кроме того, настоящее изобретение относится к лопасти ветроэнергетической установки, содержащей такой конструктивный элемент хвостового конца, и к способу изготовления такой лопасти ветроэнергетической установки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Хвостовой конец лопастей ветроэнергетической установки изготавливают путем укладки некоторого количества слоев волокнистого материала внутри пресс-формы для образования наружной обшивки. Затем относительно указанной пресс-формы и указанных волокнистых слоев располагают крепежные элементы, причем отдельные крепежные элементы соединяют с пластиной хвостового конца, удерживающей их на месте во время изготовления. Затем между указанными отдельными крепежными элементами размещают удерживающие элементы. Кроме того, поверх указанных крепежных и удерживающих элементов укладывают слои волокнистого материала для образования внутренней обшивки. Затем полученную структуру покрывают материалом вакуумного мешка и вводят смолу с использованием метода вакуумной инфузии. В итоге, смола отвердевает с образованием первой лопасти ветроэнергетической установки. Аналогичным образом изготавливают вторую часть ветроэнергетической установки, после чего указанные две части лопасти ветроэнергетической установки соединяют друг с другом.
Втулки закреплены относительно указанной пресс-формы и, таким образом, они не могут перемещаться во время процесса инфузии. Удерживающие элементы обычно удерживаются на месте благодаря надежному и плотному контакту с указанными втулками. Во время вакуумной инфузии могут возникать движения во внутренней или наружной обшивках, что может привести к продольному смещению удерживающих элементов относительно наружной обшивки, поскольку удерживающие элементы также установлены без возможности перемещения. Это может, в свою очередь, привести к появлению складок в переходной области обшивки на конце удерживающих элементов, что отрицательно повлияет на конструктивную характеристику хвостового конца.
В документе US 2015/0233260 А1 описана конфигурация хвостового конца, в которой между внутренней и наружной обшивками расположены втулки и клиновидные элементы в форме бабочки. Описаны различные формы поперечного сечения указанных втулок. Каждый клиновидный элемент содержит локальную внутреннюю поверхность и локальную наружную поверхность, а также противоположно обращенные локальные боковые поверхности, выполненные в виде профиля, соответствующего профилю локальных боковых поверхностей указанных втулок. Клиновидные элементы имеют локальную толщину, которая по меньшей мере на 10% превышает ширину этих элементов. Благодаря этому создается плотное прилегание и, таким образом, предотвращается любое перемещение указанных втулок относительно указанных клиновидных элементов.
В документе US 2013/0111752 А1 описана конфигурация хвостового конца, содержащая втулки, равномерно распределенные вдоль полукруглого конструктивного элемента хвостового конца, причем между отдельными втулками расположены пучки волокнистого материала. Каждый элемент-пучок проходит частично вдоль длины указанных втулок и находится в контакте с противоположными боковыми поверхностями смежных втулок. Внутренняя поверхность каждой втулки находится в непосредственном контакте с внутренними слоями волокнистого материала, проходящими вдоль внутренней поверхности конструктивного элемента хвостового конца.
Кроме того, наружная поверхность каждой втулки находится в непосредственном контакте с наружными слоями волокнистого материала, проходящими вдоль наружной поверхности конструктивного элемента хвостового конца. Указанные наружные слои волокнистого материала проходят вдоль поверхности пресс-формы и далее вдоль краевой поверхности пресс-формы. Указанные внутренние слои волокнистого материала проходят вдоль указанной внутренней поверхности и вдоль свободно обращенной боковой поверхности самых верхних втулок и далее вдоль указанной краевой поверхности пресс-формы. Самые верхние втулки находятся в контакте только со смежными элементами-пучками на указанной противоположной боковой поверхности. Таким образом, самые верхние втулки образуют переходную контактную поверхность для укладки слоев внутренней обшивки на край пресс-формы.
В документе US 2013/0285284 А1 описана конфигурация хвостового конца, содержащая секции хвостового конца, каждая из которых содержит втулки, разнесенные друг от друга с помощью распорных элементов. Распорный элемент содержит участок в форме бабочки, проходящий по длине указанных втулок, и более широкий клиновидный участок, проходящий за указанные втулки в продольном направлении. Указанный распорный элемент содержит противоположно обращенные локальные боковые поверхности, находящиеся в контакте с соответствующими локальными боковыми поверхностями смежных втулок. Наружный диаметр втулок превышает локальную толщину распорного элемента, причем указанные локальные боковые поверхности каждого распорного элемента имеют криволинейный профиль, подогнанный к криволинейному профилю указанных втулок большего размера для образования плотной посадки. Это предотвращает любое перемещение втулок относительно распорных элементов.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание конструктивного элемента хвостового конца, лопасти ветроэнергетической установки и способа изготовления такой лопасти, устраняющих вышеуказанные проблемы.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание конструктивного элемента хвостового конца, лопасти ветроэнергетической установки и способа изготовления такой лопасти, снижающих вышеупомянутую опасность образования складок в переходной области между внутренней и наружной обшивками.
Другой задачей настоящего изобретения является создание конструктивного элемента хвостового конца, лопасти ветроэнергетической установки и способа изготовления такой лопасти, повышающих эксплуатационную гибкость при размещении удерживающих элементов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одна из задач изобретения решена с помощью конструктивного элемента хвостового конца лопасти ветроэнергетической установки, который проходит от хвостовика лопасти до участка хвостового конца оболочки лопасти, образованной по меньшей мере одной частью лопасти, содержащей внутреннюю поверхность, наружную поверхность и по меньшей мере один соединительный край для соединения лопасти, причем указанный конструктивный элемент хвостового конца содержит крепежные элементы, распределенные вдоль хвостового конца указанной по меньшей мере одной части лопасти в направлении окружности, при этом каждый крепежный элемент имеет первую внутреннюю сторону, первую наружную сторону и противоположно обращенные первые стороны, каждая из которых проходит в продольном направлении, причем между по меньшей мере одной парой крепежных элементов расположен первый пултрузионный элемент, и, опционально, между самым наружным крепежным элементом и соединительным краем указанной по меньшей мере одной части лопасти расположен второй пултрузионный элемент, причем каждый из пултрузионных элементов, первый и второй, имеет вторую внутреннюю сторону, вторую наружную сторону и противоположно обращенные вторые стороны, дополнительно проходящие в указанном продольном направлении, при этом первая боковая поверхность указанного крепежного элемента образует описанный профиль, имеющий первую ширину и первую высоту, а вторая боковая поверхность указанных первого и второго пултрузионных элементов образует вписанный профиль, имеющий вторую ширину и вторую высоту, причем указанный вписанный профиль является по существу эллиптическим профилем, при этом
указанный вписанный профиль имеет первое отношение ширины к высоте, а указанный описанный профиль имеет второе отношение ширины к высоте, причем второе отношение ширины к высоте отличается от первого отношения ширины к высоте, и/или
вписанный профиль и описанный профиль имеют отношение высот, составляющее от 0,8 до 0,95,
так что обеспечивается возможность перемещения первого пултрузионного элемента относительно указанных смежных крепежных элементов во время инфузии смолы с помощью вакуума.
Такое решение обеспечивает создание усовершенствованного конструктивного элемента хвостового конца, снижающего опасность образования складок в переходной области между внутренней и наружной обшивками оболочки лопасти. Кроме того, он увеличивает эксплуатационную гибкость при размещении пултрузионных элементов, что является преимуществом при вакуумировании указанного конструктивного элемента хвостового конца в процессе инфузии смолы. Это позволяет добиться того, чтобы пултрузионные элементы подстраивались под форму наружной обшивки и, тем самым, устранялось какое-либо продольное смещение пултрузионных элементов относительно наружной обшивки. Благодаря такому решению также уменьшаются время и затраты на ремонт лопастей ветроэнергетической установки, длина которых составляет по меньшей мере 50 метров.
Указанные крепежные элементы, например, втулки, удерживаются в фиксированном продольном положении относительно наружных слоев, образующих наружную обшивку. Это может быть достигнуто с помощью временного крепления указанных втулок к пластине хвостового конца, которую затем прикрепляют к хвостовому концу указанной пресс-формы или позиционируют относительно него. Указанная пластина хвостового конца может быть установлена на пресс-форме для лопасти или выполнена с возможностью крепления непосредственно к этой пресс-форме, или может удерживаться на месте относительно указанной пресс-формы для лопасти с помощью подвижной опорной конструкции. Эта временная установка означает, что указанные втулки выполнены без возможности перемещения относительно наружной обшивки и, следовательно, они не могут подстраиваться под указанные наружные слои во время вакуумирования.
Указанные удерживающие элементы, например вышеупомянутые пултрузионные элементы, расположены между внутренней обшивкой и наружной обшивкой, образующими, соответственно, внутреннюю и наружную поверхности оболочки лопасти. Указанная внутренняя обшивка может быть образована некоторым количеством внутренних слоев волокнистого материала. Указанная наружная обшивка может быть образована некоторым количеством наружных слоев того же волокнистого материала или другого волокнистого материала. Волокнистый материал может содержать волокна, изготовленные из стекла, углерода, арамида или любых их сочетаний. Каждая обшивка может содержать два, три, четыре или более отдельных слоев, образующих маты, полосы или пучки.
Каждая втулка имеет локальную первую внутреннюю сторону, обращенную к внутренней обшивке, и локальную первую наружную сторону, обращенную к наружной обшивке. Каждая втулка дополнительно содержит противоположно обращенные локальные первые стороны, проходящие между указанными локальными внутренней и наружной сторонами. Аналогично, каждый пултрузионный элемент содержит локальную вторую внутреннюю сторону, обращенную к внутренней обшивке, и локальную вторую наружную сторону, обращенную к наружной обшивке. Каждый пултрузионный элемент дополнительно содержит противоположно обращенные локальные вторые стороны, проходящие между указанными локальными внутренней и наружной сторонами. Указанная втулка и указанный пултрузионный элемент имеют локальную толщину, измеряемую между указанными внутренней и наружной сторонами, и локальную ширину, измеряемую между указанными двумя первыми или вторыми сторонами. Наружная поверхность втулок может содержать гофры или выемки, либо имеет просто сплошную плоскую поверхность.
Между каждой парой смежных втулок расположен пултрузионный элемент, то есть первый пултрузионный элемент.На одном или на обоих соединительных краях указанной части лопасти может быть расположен самый наружный пултрузионный элемент, то есть второй пултрузионный элемент, причем каждый самый наружный пултрузионный элемент расположен смежно с самой наружной втулкой, обращенной к соединительному краю для соединения лопасти. Таким образом, указанные втулки могут быть расположены между отдельными пултрузионными элементами. Как вариант, указанный самый наружный пултрузионный элемент может быть не предусмотрен, так что самая наружная втулка расположена на соединительном крае для соединения лопасти.
Внутренняя обшивка может проходить поверх самой наружной втулки или самого наружного пултрузионного элемента и далее вдоль краевой поверхности пресс-формы в ходе вышеупомянутого процесса укладки. Внутренняя и наружная обшивки могут быть обрезаны на соответствующих соединительных краях на более позднем этапе, например, до или после отвердевания указанной смолы, для образования соответствующих зон сопряжения для соединения лопасти.
Первый пултрузионный элемент имеет углубление, образованное на обеих локальных вторых сторонах, причем каждое углубление выполнено с возможностью размещения в нем противоположно обращенной локальной первой стороны смежной втулки. Второй пултрузионный элемент может иметь такое же углубление, образованное только на одной локальной стороне, причем это углубление выполнено с возможностью размещения в нем противоположно обращенной локальной стороны самой наружной втулки.
Первая боковая поверхность образует первый, например, описанный, профиль в направлении по ширине, определяющий первую ширину и первую высоту. Указанный первый профиль ограничивает форму наружной поверхности указанной втулки. Указанная первая ширина измеряется вдоль малого радиуса данного описанного профиля. Указанная первая высота измеряется вдоль большого радиуса данного описанного профиля.
Вторая боковая поверхность указанного углубления образована одним или более участками поверхности, которые вместе образуют второй, например, вписанный, профиль, в указанном направлении по ширине. Этот вписанный профиль находится в контакте с каждым соответствующим участком поверхности в вершине и определяет вторую ширину и вторую высоту. Указанная вторая ширина измеряется вдоль малого радиуса указанного описанного профиля. Указанная вторая высота измеряется вдоль большого радиуса указанного описанного профиля.
Кроме того, указанные первая и вторая боковые поверхности могут иметь отношение высот, составляющее от 0,8 до 0,95, так что между первой и второй боковыми поверхностями образован по меньшей мере один зазор. Указанный зазор может изменяться с переходом от максимального радиального расстояния к минимальному радиальному расстоянию во втором окружном направлении. Указанный зазор может быть частично или полностью заполнен волокнистым материалом, например, обернутым вокруг втулки, который может быть пропитан смолой в процессе инфузии смолы. Указанные зазоры позволяют расположить первый пултрузионный элемент с возможностью его регулировки, поскольку он установлен с возможностью перемещения относительно указанных смежных втулок во время процесса инфузии смолы с помощью вакуума. Таким образом можно избежать образования складок в волокнистых слоях.
Указанные первая и вторая боковые поверхности могут располагаться в непосредственном контакте друг с другом вдоль одной или более областей контакта или линий, образуя, таким образом, один или более отдельных зазоров, расположенных смежно с данными областями контакта или линиями. Это позволяет ограничить вышеупомянутое относительное перемещение в указанном направлении по ширине.
Вышеупомянутые зазор или зазоры также может (могут) быть образованы) указанным вписанным профилем и указанным описанным профилем, имеющими различные отношения ширины к высоте. Таким образом, описанный профиль может иметь первую высоту, которая меньше указанной второй высоты, и/или первую ширину, которая меньше указанной второй ширины. Таким образом, пултрузионные элементы и втулки имеют стороны, формы которых не являются сопряженными, и, таким образом, между указанными первой и второй боковыми поверхностями образуется (образуются) зазор (зазоры). Это также позволяет расположить указанный первый пултрузионный элемент с возможностью его регулировки во время процесса инфузии смолы с помощью вакуума, и, таким образом можно избежать складок в волокнистых слоях.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанные первая и вторая боковые поверхности дополнительно имеют отношение значений ширины, составляющее от 0,8 до 1.
Кроме того, указанные первая и вторая боковые поверхности могут иметь отношение значений ширины, составляющее от 0,8 до 1, предпочтительно от 0,9 до 0,95, так что указанная вторая ширина больше указанной первой ширины. Это позволяет формировать переменный или равномерный зазор между указанными первой и второй боковыми поверхностями. Указанный зазор может быть частично или полностью заполнен волокнистым материалом, как указано выше. Это позволяет расположить указанный первый пултрузионный элемент с возможностью его регулировки, как указано выше.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанное первое отношение ширины к высоте указанного вписанного профиля составляет от 0,9 до 0,995.
Вторая боковая поверхность может иметь вписанный профиль эллиптической или по существу эллиптической формы с отношением ширины к высоте, составляющим от 0,9 до 0,995. В традиционных хвостовых конструкциях указанная вторая боковая поверхность имеет круглый вписанный профиль, в котором отношение ширины к высоте составляет 1. Таким образом, в данном изобретении указанная вторая высота больше, чем указанная вторая ширина. Это позволяет использовать несопряженные конструкции втулок, что означает, что между указанными первой и второй боковыми поверхностями не создается плотное прилегание.
Указанные первая и вторая боковые поверхности могут иметь одинаковый общий профиль, например по существу эллиптический профиль, но с различными отношениями ширины к высоте. Первый профиль может иметь первое отношение ширины к высоте, а наклонный профиль может иметь второе отношение ширины к высоте. Например, первое отношение ширины к высоте может быть больше, чем второе отношение ширины к высоте, или наоборот. Например, первое отношение ширины к высоте может быть равно второму отношению ширины к высоте. Как вариант, указанные первая и вторая боковые поверхности могут иметь одинаковый общий профиль, но с разными значениями высоты и ширины.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный первый пултрузионный элемент имеет поперечный профиль по существу в форме бабочки в направлении по ширине.
Указанные углубления могут проходить вдоль локальных вторых сторон, так что первый пултрузионный элемент имеет поперечное сечение с профилем в форме бабочки. Этот профиль в форме бабочки может проходить по всей длине пултрузионного элемента или вдоль его участка. Участок в форме бабочки может иметь постоянную толщину и/или высоту. Это обеспечивает оптимальную передачу нагрузок между лопастью ветроэнергетической установки и ступицей ротора.
Внутренняя поверхность первого пултрузионного элемента может быть выполнена плоской или криволинейной, проходящей в указанном направлении по ширине и/или в продольном направлении. Кроме того, наружная поверхность первого пултрузионного элемента может быть выполнена плоской или криволинейной, проходящей в указанном направлении по ширине и/или в продольном направлении. Кривизна каждой из указанных внутренней и наружной поверхностей может быть определена в соответствии с конструктивным элементом хвостового конца, размерами указанных втулок и пултрузионных элементов.
В соответствии с одним вариантом выполнения по меньшей мере один из указанных первого и второго пултрузионных элементов образован в виде единой непрерывной детали или некоторого количества компонентов, расположенных соотносительно друг с другом.
Указанный первый пултрузионный элемент и/или указанный второй пултрузионный элемент могут/может быть образован(ы) в виде единого непрерывного элемента, проходящего в направлении длины. Это уменьшает общее количество частей, необходимых для изготовления конструктивного элемента хвостового конца, и позволяет упростить процесс укладки.
Указанный первый пултрузионный элемент и/или указанный второй пултрузионный элемент также могут быть образованы некоторым количеством компонентов, расположенных соотносительно друг с другом. Указанные компоненты вместе могут образовывать поперечное сечение с профилем по существу в форме бабочки в направлении по ширине. Это позволяет выполнять альтернативный процесс укладки.
Например, первый пултрузионный элемент может содержать по меньшей мере два компонента, расположенных симметрично относительно друг друга. Указанные компоненты могут быть расположены тыльными или лицевыми сторонами друг к другу с образованием поперечного сечения с профилем в форме бабочки.
Например, соответствующий пултрузионный элемент может содержать первый компонент и по меньшей мере одну группу вторых компонентов. Указанный первый компонент элемента может иметь поперечное сечение прямоугольного профиля. Каждый из указанных вторых компонентов может иметь поперечное сечение по существу треугольного профиля. Второй компонент может быть расположен на одной боковой поверхности первого компонента на указанной локальной внутренней стороне. Кроме того, другой второй компонент может быть расположен на противоположной боковой поверхности первого компонента. Как вариант или дополнительно, на указанной локальной наружной стороне может быть расположен другой второй компонент.Указанные первый и второй компоненты вместе могут образовывать поперечное сечение с профилем в форме бабочки.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный крепежный элемент и/или по меньшей мере один из указанных компонентов обернут в волокнистый материал вдоль по меньшей мере части длины указанного крепежного элемента или указанного по меньшей мере одного компонента.
Внутренняя и наружная стороны и противоположные стороны указанной втулки могут вместе образовывать наружную поверхность. Эта наружная поверхность может быть непрерывной плоской поверхностью, проходящей в указанном направлении длины. Таким образом, указанная втулка по всей своей длине может иметь поперечное сечение постоянного или сужающегося профиля. Как вариант, указанная наружная поверхность может содержать гофрированный участок, имеющий выступы и канавки. Эти выступы и канавки могут проходить в указанном втором окружном направлении и/или в указанном направлении длины. Указанная наружная поверхность может дополнительно содержать утолщенный участок, проходящий от указанного локального хвостового конца. Этот утолщенный участок может изменяться с превращением в плоский или гофрированный участок вдоль промежуточного участка. Это увеличивает устойчивость втулки к вытягиванию.
По меньшей мере указанный плоский или гофрированный участок может быть обернут в волокнистый материал, содержащий волокна из углерода, стекла, арамида или их комбинации. Указанный волокнистый материал может образовывать пучки или полосы. Этот волокнистый материал проходит вдоль всего второго окружного направления. Во время процесса инфузии смолы волокнистый материал может быть пропитан смолой и обеспечивает возможность протекания смолы между указанными первой и второй боковыми поверхностями. Указанный волокнистый материал может быть таким же, как волокнистый материал, используемый во внутренней или наружной обшивке конструктивного элемента хвостового конца, или другим волокнистым материалом. Это дополнительно увеличивает устойчивость втулки к вытягиванию.
Волокнистый материал может свободно располагаться в зазорах, описанных ранее, и/или может быть прижат к указанным первой и второй боковым поверхностям. Величина силы прижатия может изменяться в зависимости от радиального расстояния указанных зазоров. Например, сила прижатия может быть наибольшей в направлении по ширине и наименьшей в направлении по толщине. Например, сила прижатия может быть наибольшей в направлении по ширине и наименьшей в угловом положении между указанными направлениями по ширине и толщине. Например, сила прижатия может быть по существу равномерной вдоль указанного второго окружного направления.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанная вторая боковая поверхность имеет непрерывный эллиптический профиль, проходящий частично или полностью вдоль указанной одной второй стороны.
Вторая боковая поверхность указанного углубления может образовывать непрерывный сегмент эллиптической линии, проходящий вдоль соответствующей второй стороны. Указанный сегмент линии может образовывать часть вышеупомянутого вписанного эллиптического профиля. Указанный первый пултрузионный элемент или по меньшей мере соответствующая вторая сторона, образующая углубление, может быть выполнен(а) как единое целое. Таким образом, вдоль указанной второй боковой поверхности не образуются тупые углы.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанная вторая боковая поверхность содержит плоский участок, расположенный между двумя криволинейными, например, эллиптическими или круглыми, участками.
Указанная вторая боковая поверхность может быть образована некоторым количеством участков поверхности, расположенных соотносительно друг с другом. Соответствующие участки поверхности могут совместно образовывать по существу эллиптический профиль. Вышеупомянутый непрерывный элемент может образовывать соответствующие участки поверхности, причем, как вариант, эти соответствующие участки поверхности могут быть образованы указанными первым и вторым компонентами.
Соответствующий пултрузионный элемент может содержать центральный участок поверхности, расположенный между внутренним участком поверхности и наружным участком поверхности. Указанный центральный участок поверхности предпочтительно может иметь плоский профиль, действующий в качестве области контакта для указанной втулки. Внутренний и наружный участки поверхности могут иметь криволинейный профиль, например эллиптический или круглый, который может выполнять функцию упоров для указанного соответствующего первого пултрузионного элемента и/или указанного второго пултрузионного элемента при движении в указанном направлении по толщине. Таким образом, указанные участки поверхности могут образовывать первый и второй зазоры, проходящие в указанном продольном направлении.
Указанная первая боковая поверхность втулки может находиться в контакте с центральным участком поверхности первого пултрузионного элемента для ограничения относительного перемещения в направлении по ширине. Первый пултрузионный элемент может перемещаться относительно втулок во время процесса инфузии смолы для приведения внутреннего или наружного участка поверхности в контакт или в более тесный контакт с указанной первой боковой поверхностью. Это позволяет расположить указанные первые пултрузионные элементы с возможностью регулировки, чтобы они подстраивались под форму наружных слоев.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанная вторая боковая поверхность содержит по меньшей мере два плоских участка, расположенных под углом относительно друг друга.
Указанный центральный участок поверхности, а также указанные внутренний и наружный участки поверхности могут иметь плоский профиль, образуя тем самым два противоположно обращенных тупых угла. Указанные центральный участок поверхности, внутренний участок поверхности и наружный участок поверхности могут быть образованы непрерывным элементом, описанным выше.
Как вариант, указанные первый и второй компоненты могут содержать локальную боковую поверхность, обращенную к указанной втулке, причем указанные локальные боковые поверхности вместе образуют указанную вторую боковую поверхность. Первый компонент может образовывать центральный участок поверхности и может иметь плоский или криволинейный профиль. Вторые компоненты могут образовывать указанные внутренний и наружный участки поверхности и могут иметь плоский или криволинейный профиль. Например, все указанные участки поверхности могут иметь плоский профиль, образующий два противоположно обращенных тупых угла. Например, все указанные участки поверхности могут иметь профиль в форме дуги окружности или эллиптической дуги. Например, указанный центральный участок поверхности может иметь плоский профиль, а указанные внутренний и наружный участки поверхности могут иметь криволинейный профиль.
Соответствующие участки поверхности могут совместно образовывать указанный вписанный по существу эллиптический профиль. Указанный центральный участок поверхности первого пултрузионного элемента может находиться в контакте с указанной первой боковой поверхностью втулки для ограничения относительного перемещения в направлении по ширине. Во время процесса инфузии смолы указанный первый компонент и по меньшей мере одна из указанных групп вторых компонентов могут перемещаться совместно относительно втулки для приведения одного из вторых компонентов в контакт с указанной первой боковой поверхностью. Как вариант, указанный второй компонент может быть приведен в более тесный контакт с указанной первой боковой поверхностью, то есть с увеличением силы прижатия, действующей на волокнистый материал. Это позволяет расположить указанные первые пултрузионные элементы с возможностью регулировки, чтобы они подстраивались под форму наружных слоев.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный первый профиль поперечного сечения является по существу круглым, эллиптическим или многоугольным в направлении по ширине.
Наружная или первая боковая поверхность втулок могут образовывать поперечное сечение любого подходящего профиля, например, круглого, эллиптического или многоугольного, в направлении по ширине. Это обеспечивает оптимальную передачу нагрузки между конструктивным элементом хвостового конца и ступицей ротора. Это также обеспечивает создание увеличенного контактного участка между указанным первым пултрузионным элементом и указанными втулками.
Между указанными первой и второй боковыми поверхностями могут быть образованы первый зазор и второй зазор. Эти первый и второй зазоры могут проходить в указанном продольном направлении и дополнительно в указанном втором окружном направлении. Второе окружное направление может быть образовано первой стороной указанной втулки или второй стороной указанного соответствующего пултрузионного элемента.
Указанные два зазора могут быть разнесены с помощью центральной области контакта, проходящей в указанном продольном направлении, или наоборот. Область контакта соответствующего пултрузионного элемента может образовывать относительно близкие контактные зазоры, что может обеспечивать возможность перемещения указанного первого пултрузионного элемента относительно указанной втулки в направлении по толщине. Указанные зазоры обеспечивают возможность перемещения указанного пултрузионного элемента относительно указанных втулок, особенно во время инфузии смолы с помощью вакуума в конструктивный элемент хвостового конца. Это, в свою очередь, позволяет расположить указанный пултрузионный элемент с возможностью пассивной регулировки таким образом, чтобы он подстраивался под форму наружной обшивки, тем самым снижая опасность образования складок в переходной области между внутренней и наружной обшивками. Указанная переходная область расположена на конце соответствующего пултрузионного элемента, обращенном к концу-вершине. Указанные первый и второй зазоры могут плотно прилегать в поперечной плоскости, обеспечивая возможность относительного перемещения пултрузионного элемента в указанной продольной плоскости.
Как вариант, между указанными первой и второй боковыми поверхностями может быть образован непрерывный зазор. Этот непрерывный зазор может проходить в продольном направлении и дополнительно в указанном втором окружном направлении. Таким образом, первый пултрузионный элемент может перемещаться относительно втулки в направлении по толщине и/или в направлении по ширине. Это также позволяет расположить указанный пултрузионный элемент с возможностью регулировки, как указано выше.
Вышеуказанный зазор или зазоры может (могут) представлять собой поперечное радиальное расстояние, измеряемое между указанными первой и второй боковыми поверхностями в указанном втором окружном направлении. Это поперечное радиальное расстояние может быть постоянным вдоль указанного второго окружного направления. Указанные локальные края между указанной первой боковой поверхностью, например, указанным углублением, и соответствующей второй стороной могут быть закруглены или скошены для образования плавного перехода. Это обеспечивает равномерное распределение смолы между первым пултрузионным элементом и втулкой.
Указанное радиальное расстояние может уменьшаться в соответствующих областях контакта с образованием, тем самым, плавного перехода между указанным зазором и указанной областью контакта. Кроме того, радиальное расстояние может непрерывно уменьшаться от указанной соответствующей второй стороны к указанной области контакта. Это обеспечивает постепенное ограничение вышеупомянутого относительного перемещения в направлении по толщине и/или в направлении по ширине.
В другом варианте выполнения указанное радиальное расстояние может изменяться вдоль указанного второго окружного направления между указанной второй стороной и указанной областью контакта. Например, радиальное расстояние может уменьшаться по меньшей мере от одного промежуточного углового положения, в котором радиальное расстояние является максимальным, до другого положения, в котором радиальное расстояние является минимальным, например, до указанной области контакта и/или указанной второй стороны. Это обеспечивает возможность образования одного или более локальных направляющих каналов для смолы, проходящих в продольном направлении. Данные направляющие каналы для смолы могут быть частично или полностью заполнены проницаемым для смолы материалом, например, волокнистым материалом.
Указанное радиальное расстояние зазора или зазоров может изменяться в зависимости от конструкции хвостового конца, наружных размеров втулок и/или наружных размеров пултрузионных элементов.
Указанный зазор или зазоры дополнительно могут иметь продольное радиальное расстояние, измеряемое между указанными первой и второй боковыми поверхностями в продольном направлении. Указанное продольное радиальное расстояние может быть постоянным вдоль продольного направления. Это позволяет, помимо прочего, более равномерно распределять смолу в зазоре. Как вариант, продольное радиальное расстояние может изменяться в продольном направлении, например, непрерывно уменьшаться от одного конца к противоположному концу. Это может ограничивать вращательное движение первого пултрузионного элемента относительно втулки, чтобы обеспечивать возможность подстраивания пултрузионного элемента под форму наружной обшивки.
Одна задача изобретения решена благодаря созданию лопасти ветроэнергетической установки, причем указанная лопасть проходит от своего хвостовика до конца-вершины в продольном направлении и дополнительно от передней кромки к задней кромке в направлении хорды, при этом указанная лопасть содержит оболочку, образованную по меньшей мере двумя частями лопасти, каждая из которых имеет внутреннюю поверхность и наружную поверхность, причем указанные по меньшей мере две части лопасти соединены вдоль по меньшей мере одной зоны сопряжения для соединения лопасти, проходящей в указанном продольном направлении, при этом каждая зона сопряжения образована первым соединительным краем одной части лопасти и вторым соединительным краем другой части лопасти, причем по меньшей мере одна из указанных двух частей лопасти содержит конструктивный элемент хвостового конца, выполненный так, как описано выше.
Это решение обеспечивает создание лопасти ветроэнергетической установки с вышеописанным усовершенствованным конструктивным элементом хвостового конца. Такой конструктивный элемент снижает опасность образования складок в переходной области обшивки на концах пултрузионных элементов. Наличие зазоров между пултрузионными элементами и втулками обеспечивает повторение формы наружной обшивки указанными пултрузионными элементами во время инфузии смолы с помощью вакуума. Таким образом, по сравнению с традиционными способами могут быть уменьшены время и затраты на ремонт лопастей ветроэнергетической установки, имеющих длину по меньшей мере 50 метров.
Указанная лопасть ветроэнергетической установки образована по меньшей мере двумя частями, каждая из которых образует сторону повышенного давления и сторону пониженного давления оболочки лопасти. Оболочка каждой части лопасти имеет внутреннюю поверхность, образованную указанными внутренними слоями, и наружную поверхность, образованную указанными наружными слоями. Указанные две части лопасти соединены друг с другом в зонах сопряжения для соединения лопасти, расположенных, соответственно, на указанной задней кромке и указанной передней кромке. Каждая зона сопряжения содержит первый соединительный край одной части лопасти и второй соединительный край другой части лопасти. Кроме того, указанные части лопасти могут быть соединены друг с другом посредством поперечных перемычек или балок коробчатого сечения, расположенных между указанными задней и передней кромками.
Одна задача данного изобретения решена благодаря созданию способа изготовления лопасти ветроэнергетической установки, содержащего этапы, на которых
укладывают некоторое количество наружных слоев волокнистого материала вдоль поверхности пресс-формы для лопасти,
используют крепежные элементы, обеспечивающие возможность установки указанной лопасти в зоне сопряжения ступицы ротора или на блок подшипника осевого шарнира,
размещают указанные крепежные элементы относительно указанных наружных слоев на хвостовом конце лопасти ветроэнергетической установки,
размещают первый пултрузионный элемент между по меньшей мере одной парой крепежных элементов и, опционально, размещают второй пултрузионный элемент между самым наружным крепежным элементом и соединительным краем указанной по меньшей мере одной части лопасти,
дополнительно укладывают некоторое количество внутренних слоев указанного волокнистого материала вдоль указанного первого пултрузионного элемента и указанных крепежных элементов для формирования конструктивного элемента хвостового конца,
закрывают по меньшей мере указанный конструктивный элемент хвостового конца материалом вакуумного мешка,
вводят смолу в указанный волокнистый материал с использованием процесса инфузии смолы с помощью вакуума,
обеспечивают отверждение смолы с образованием отвержденной части лопасти,
причем во время указанного процесса инфузии смолы с помощью вакуума обеспечивается возможность перемещения указанного первого пултрузионного элемента относительно указанных крепежных элементов.
Предложенный способ изготовления позволяет расположить указанные пултрузионные элементы с возможностью регулировки при введении смолы в конструктивный элемент хвостового конца. Указанный конструктивный элемент хвостового конца особенно подходит для инфузии смолы с помощью вакуума, поскольку указанные пултрузионные элементы могут пассивно приспосабливаться к указанной наружной обшивке во время вакуумирования конструктивного элемента хвостового конца.
Лопасть ветроэнергетической установки может быть изготовлена путем укладки некоторого количества наружных слоев вдоль поверхности пресс-формы для лопасти, причем данные наружные слои проходят дальше вдоль краевой поверхности пресс-формы.
Указанные втулки могут быть установлены на подходящей удерживающей конструкции, например на пластине хвостового конца, отдельно от пресс-формы для лопасти. Затем между отдельными втулками могут быть расположены первые пултрузионные элементы для обеспечения взаимного промежутка между втулками. Опционально, на указанных соединительных концах для соединения лопасти может быть расположен второй пултрузионный элемент. Это может быть сделано на объединенном этапе или на отдельных этапах. Указанная удерживающая конструкция с втулками и первыми пултрузионными элементами затем может быть перемещена в необходимое положение относительно хвостового конца указанных наружных слоев и зафиксирована относительно пресс-формы для лопасти. После этого вдоль указанных локальных внутренних поверхностей втулок и/или первых пултрузионных элементов укладывают некоторое количество внутренних слоев, причем данные внутренние слои проходят над самыми наружными втулками или пултрузионными элементами и далее вдоль краевой поверхности пресс-формы.
Затем поверх конструктивного элемента хвостового конца помещают материал вакуумного мешка и вводят смолу с использованием подходящей системы пропитки смолой под давлением с помощью вакуума (VARTM-системы). Во время инфузии смолы указанные первые пултрузионные элементы могут подгоняться к форме указанных наружных слоев для компенсации любых продольных смещений. Обеспечивают отверждение смолы с образованием отвержденной части лопасти. Указанный процесс повторяют для другой части лопасти.
Избыточные длины указанных внутреннего и наружного слоев могут быть затем обрезаны на соединительных концах лопасти перед выравниванием двух частей лопасти. Затем указанные две части лопасти могут быть соединены друг с другом в указанной зоне сопряжения с образованием лопасти ветроэнергетической установки.
В соответствии с одним вариантом выполнения при размещении первого пултрузионного элемента между указанной парой смежных крепежных элементов размещают один компонент и затем размещают по меньшей мере одну группу дополнительных компонентов относительно указанного одного компонента на локальной внутренней или наружной стороне.
Первый пултрузионный элемент может быть выполнен в виде непрерывного элемента, обеспечивающего оптимальную передачу нагрузки. Таким образом, указанный первый пултрузионный элемент может быть легко и просто расположен между парой смежных втулок.
Как вариант, первоначально между указанной парой смежных втулок может быть расположен первый компонент. После этого на внутренней поверхности относительно указанного первого компонента может быть расположен(а) второй компонент или группа вторых компонентов. Указанные вторые компоненты могут частично или полностью заполнять любой промежуток между смежными втулками и первым компонентом, тем самым обеспечивая по существу гладкую внутреннюю поверхность. Указанные компоненты позволяют облегчить проведение обработки.
Дополнительно или как вариант, на наружной поверхности относительно первого компонента может быть расположена) другой второй компонент или другая группа вторых компонентов. Кроме того, эти вторые компоненты могут частично или полностью заполнять любой промежуток между смежными втулками и первым компонентом, тем самым обеспечивая по существу гладкую наружную поверхность. Это может быть выполнено до, во время или после расположения первого компонента.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный способ дополнительно включает по меньшей мере этап
оборачивания одного из указанных смежных крепежных элементов и/или одного из указанных одного компонента и дополнительных компонентов в другой волокнистый материал, или
размещение другого волокнистого материала между первой боковой поверхностью крепежного элемента и второй боковой поверхностью первого пултрузионного элемента.
Наружная поверхность отдельных втулок может быть частично обернута в волокнистый материал до того, как волокнистый материал будет размещен между указанными втулками. Таким образом, указанные втулки могут использоваться в виде предварительно обернутых крепежных элементов.
Дополнительно или как вариант, один или более указанных вторых компонентов вместе с указанной втулкой могут быть дополнительно обернуты одним или более слоями волокнистого материала для образования обернутого блока. Затем, после расположения данного обернутого блока между указанными втулками, могут быть расположены остальные вторые компоненты. Опционально, все вторые компоненты оборачивают вместе с указанной втулкой с образованием обернутого блока. Это обеспечивает упрощение и облегчение расположения соответствующих компонентов, поскольку указанный первый компонент и любые остальные вторые компоненты могут быть легко расположены между данными обернутыми блоками.
Дополнительно или как вариант, поверх указанной внутренней поверхности каждой отдельной втулки может быть размещен другой волокнистый материал, или этот другой волокнистый материал может быть вплетен между отдельными втулками перед размещением первых пултрузионных элементов или компонентов. Это позволяет смоле протекать между пултрузионными элементами и втулками для повышения устойчивости к вытягиванию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Данное изобретение подробно поясняется ниже со ссылкой на варианты выполнения, проиллюстрированные на чертежах, на которых:
на фиг. 1 изображена ветроэнергетическая установка;
на фиг. 2 изображен примерный вариант выполнения лопасти указанной ветроэнергетической установки;
на фиг. 3 изображен примерный вариант выполнения конструктивного элемента хвостового конца;
на фиг. 4 изображено поперечное сечение первого варианта выполнения конструктивного элемента хвостового конца, расположенного в пресс-форме для лопасти;
на фиг. 5 изображено поперечное сечение второго варианта выполнения конструктивного элемента хвостового конца, расположенного в пресс-форме для лопасти;
на фиг. 6 изображен третий вариант выполнения второго пултрузионного элемента;
на фиг. 7а-с изображены три вида четвертого варианта выполнения второго пултрузионного элемента;
на фиг. 8 изображен пятый вариант выполнения второго пултрузионного элемента;
на фиг. 9а-b изображены два вида шестого варианта выполнения второго пултрузионного элемента;
на фиг. 10 изображен вид сбоку крепежного элемента;
на фиг. 11 изображен вид сбоку первого варианта выполнения первого пултрузионного элемента;
на фиг. 12 изображен вид сбоку второго варианта выполнения первого пултрузионного элемента;
на фиг. 13а-с изображены три вида конструктивного элемента хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент согласно третьему варианту выполнения;
на фиг. 14 изображен конструктивный элемент хвостового конца, содержащий первый пултрузионный элемент согласно четвертому варианту выполнения;
на фиг. 15а-b изображены два вида конструктивного элемента хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент согласно пятому варианту выполнения;
на фиг. 16 изображен шестой вариант выполнения первого пултрузионного элемента;
на фиг. 17а-b изображены два вида конструктивного элемента хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент согласно седьмому варианту выполнения;
на фиг. 18 изображен продольный вид конструктивного элемента хвостового конца со смещением наружных слоев относительного указанного первого пултрузионного элемента;
на фиг. 19 изображен продольный вид конструктивного элемента хвостового конца с первым пултрузионным элементом, приспособленным к форме наружных слоев; и
на фиг. 20 изображено поперечное сечение конструктивного элемента хвостового конца с первым пултрузионным элементом, расположенным между парой смежных крепежных элементов.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. Ветроэнергетическая установка
2. Башня ветроэнергетической установки
3. Обтекатель
4. Ступица
5. Лопасти ветроэнергетической установки
6. Подшипник осевого шарнира
7. Хвостовик лопасти
8. Конец-вершина
9. Передняя кромка
10. Задняя кромка
11. Оболочка лопасти
12. Сторона повышенного давления
13. Сторона пониженного давления
14. Хвостовой участок лопасти
15. Аэродинамический участок лопасти
16. Переходный участок
17. Длина лопасти ветроэнергетической установки
18. Хордовая длина лопасти ветроэнергетической установки
19. Конструктивный элемент хвостового конца
20а. Первый соединительный край для соединения лопасти
20b. Второй соединительный край для соединения лопасти
21. Внутренняя поверхность
22. Наружная поверхность
23. Крепежные элементы, втулки
23а. Самый наружный крепежный элемент, самая наружная втулка
24. Пресс-форма для лопасти
25. Поверхность пресс-формы для лопасти
26. Краевая поверхность пресс-формы
27. Первый пултрузионный элемент, удерживающий элемент
27а-b. Первый и второй участки
28. Второй пултрузионный элемент, удерживающий элемент
28а-с. Первый, второй и третий компоненты
29. Внутренние слои
30. Складки
31. Переходный участок
32. Переходная контактная поверхность
33а-b. Локальные вторые стороны
34. Локальная внутренняя сторона
35. Локальная наружная сторона
36. Углубление
37. Внутренняя вершина
38. Вторая боковая поверхность
39. Локальная внутренняя сторона
40. Локальная наружная сторона
41а-b. Локальные первые стороны
42. Наружные слои
43. Зазор
44. Первая боковая поверхность
45. Область контакта
46. Первый компонент
47. Второй компонент
48. Складки
49. Распорные элементы
Перечисленные выше ссылочные обозначения показаны на вышеуказанных чертежах, причем на одной фигуре для удобства иллюстрации показаны не все ссылочные обозначения. Одна и та же деталь или позиция, показанная на чертежах, имеет одинаковые ссылочные обозначения на разных фигурах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана современная ветроэнергетическая установка 1, содержащая башню 2, обтекатель 3, расположенный в верхней части башни 2, и ротор, образующий плоскость ротора. Обтекатель 3 соединен с башней 2 ветроэнергетической установки, например, посредством блока подшипника рысканья. Ротор содержит ступицу 4 и несколько лопастей 5 ветроэнергетической установки. Здесь показаны три лопасти, но количество лопастей может быть больше или меньше. Ступица 4 соединена с трансмиссией, расположенной в ветроэнергетической установке 1, через вал вращения.
Ступица 4 содержит монтажную зону сопряжения для каждой лопасти 5. С данной зоной сопряжения и далее с хвостовиком лопасти 5 опционально соединен блок 6 подшипника осевого шарнира.
На фиг. 2 показано схематическое изображение лопасти 5, проходящей в продольном направлении от хвостовика 7 лопасти до конца-вершины 8. Кроме того, лопасть 5 проходит в направлении хорды от передней кромки 9 к задней кромке 10. Лопасть 5 содержит оболочку 11, имеющую две обращенные в противоположных направлениях боковые поверхности, образующие, соответственно, сторону 12 повышенного давления и сторону 13 пониженного давления. Кроме того, оболочка 11 лопасти образует хвостовой участок 14, аэродинамический участок 15 и переходный участок 16, находящийся между хвостовым участком 14 и аэродинамическим участком 15.
Хвостовой участок 14 имеет по существу круглое или эллиптическое поперечное сечение (обозначено пунктиром). Хвостовой участок 14 вместе с несущей конструкцией (не показана) выполнены с возможностью повышения конструктивной прочности лопасти 5 и передачи динамических нагрузок на ступицу 4. Указанная несущая конструкция проходит между стороной 12 повышенного давления и стороной 13 пониженного давления и далее в указанном продольном направлении.
Аэродинамический участок 15 лопасти имеет поперечное сечение аэродинамической формы (обозначено пунктиром), обеспечивающий создание подъемной силы. Профиль поперечного сечения оболочки 11 лопасти постепенно переходит из указанного круглого или эллиптического профиля в указанный аэродинамический профиль на переходном участке 16.
Лопасть 5 имеет продольную длину 17, составляющую по меньшей мере 35 метров, предпочтительно по меньшей мере 50 метров. Кроме того, лопасть 5 имеет длину 18 хорды, изменяющуюся по длине 17, причем максимальная длина хорды находится между аэродинамическим участком 15 и переходным участком 16. Кроме того, толщина лопасти 5 зависит от длины 18 хорды и измеряется между стороной 12 повышенного давления и стороной 13 пониженного давления.
На фиг. 3 показан примерный вариант выполнения конструктивного элемента 19 хвостового конца, образованного двумя частями лопасти, причем одна часть лопасти содержит два первых соединительных края 20а для соединения лопасти, а другая часть лопасти содержит два вторых соединительных края 20b для соединения лопасти. Указанные края 20а, 20b проходят в продольном направлении, и, будучи соединенными друг с другом, первый и второй края 20а, 20b образуют зону сопряжения передней кромки и, кроме того, зону сопряжения задней кромки.
Оболочка 11 лопасти конструктивного элемента 19 образует внутреннюю поверхность 21 и наружную поверхность 22. Вдоль хвостового конца 7 в первом окружном направлении распределены крепежные элементы 23. Относительно каждого из этих крепежных элементов 23 расположены удерживающие элементы (показаны на фиг. 4 и 5), причем крепежные элементы 23 и удерживающие элементы расположены между некоторым количеством внутренних слоев (показаны на фиг. 18-19) и некоторым количеством наружных слоев (показаны на фиг. 18-19).
На фиг. 4 показано поперечное сечение конструктивного элемента 19 хвостового конца, помещенного в пресс-форму 24 для лопасти. Пресс-форма 24 имеет поверхность 25 заданного профиля и краевую поверхность 26.
Наружные слои (показаны на фиг. 18-19) во время их укладки проходят вдоль краевой поверхности 26 пресс-формы для лопасти и далее вдоль поверхности 25 пресс-формы, но для иллюстрации не показаны на фиг. 4 и 5. Наружные слои формируют наружную обшивку оболочки 11 лопасти, образующую наружную поверхность 22.
Крепежные элементы 23 в данном случае выполнены в виде втулок, каждая из которых расположена между парой смежных удерживающих элементов. Удерживающие элементы в данном случае выполнены в виде пултрузионных элементов. Между парой смежных втулок 23 расположен первый пултрузионный элемент 27, в то время как самая наружная втулка 23а расположена между первым пултрузионным элементом 27 и вторым пултрузионным элементом 28.
Первый пултрузионный элемент 27 может быть выполнен в виде единого непрерывного элемента или может быть образован некоторым количеством компонентов. На фиг. 4 изображены два симметричных компонента, которые расположены встречно, как показано пунктиром. Первый пултрузионный элемент 27 имеет поперечное сечение с профилем в форме бабочки в направлении по ширине.
Второй пултрузионный элемент 28 имеет поперечное сечение с профилем в форме полу-бабочки в направлении по ширине. Второй пултрузионный элемент 28 расположен на первом и/или втором соединительном крае 20а, 20b. На фиг. 4 показан вариант выполнения второго пултрузионного элемента 28 согласно известному уровню техники, в котором между второй боковой поверхностью (см. фиг. 6) и второй внутренней поверхностью (см. фиг. 6) образован резкий переход. Из-за такого резкого перехода во внутренних слоях 29 на крае 20а, 20b соединения лопасти образуются складки 30.
Во время укладки внутренние слои 29 проходят вдоль локальных внутренних сторон (показанных на фиг. 6 и 16) первых пултрузионных элементов 27, над вторым пултрузионным элементом 28 и далее вдоль краевой поверхности 25 пресс-формы. Избыток материала внутреннего 29 и наружного слоев отрезают после отвердевания. Указанные внутренние слои 29 формируют внутреннюю обшивку оболочки 11 лопасти, образующей внутреннюю поверхность 21.
На фиг. 5 показано поперечное сечение конструктивного элемента 19 хвостового конца, размещенного в пресс-форме 24, причем конструктивный элемент 19 содержит второй пултрузионный элемент 28' согласно первому варианту выполнения.
В данном случае второй пултрузионный элемент 28' содержит переходный участок 31, образующий переходную контактную поверхность 32 для обеспечения контакта с внутренними слоями 29. Локальная толщина данного переходного участка 31 непрерывно уменьшается к указанной второй боковой поверхности (см. фиг. 6), обращенной к краю 20а, 20b. Локальная ширина переходного участка 31 далее непрерывно уменьшается к указанной второй внутренней стороне (показана на фиг. 6). Переходная контактная поверхность 32 образует плавный переход внутренних слоев 29, тем самым уменьшая опасность возникновения складок 30.
На фиг. 6 показан второй вариант выполнения второго пултрузионного элемента 28', в котором переходный участок 31' проходит по всей ширине этого элемента 28'. Указанная локальная толщина непрерывно уменьшается от одной второй стороны 33а к противоположной второй стороне 33b.
В данном случае переходный участок 31' проходит вдоль всей локальной внутренней стороны 34 второго пултрузионного элемента 28' и частично вдоль локальной второй стороны 33b. Переходный участок 31' может полностью проходить как вдоль локальной внутренней стороны 34, так и вдоль локальной второй стороны 33b. Кроме того, переходный участок 31' может проходить частично как вдоль указанной внутренней стороны 34, так и вдоль локальной второй стороны 33b, как показано на фиг. 5.
Кроме того, второй пултрузионный элемент 28' имеет локальную наружную сторону 35, обращенную к указанным наружным слоям.
На локальной второй стороне 33а второго пултрузионного элемента 28 и на обеих локальных вторых сторонах 33а, 33b первого пултрузионного элемента 27 образовано углубление 36. Эти углубления 36 выполнены с возможностью частичного размещения в них самой наружной втулки 23а, как показано на фиг. 4. Углубление 36 может проходить вдоль части локальной второй стороны 33а, как показано на фиг. 6 или, как вариант, вдоль всей локальной второй стороны 33а.
На фиг. 7а-с показаны три вида с изображением третьего варианта выполнения второго пултрузионного элемента 28'', в котором профиль второго пултрузионного элемента 28', 28'' оканчивается у локальной внутренней стороны 34 или у внутренней вершины 37, образующей внутренний край.
В соответствии с фиг. 7а, переходная контактная поверхность 32' имеет плоскую поверхность с профилем, проходящим перпендикулярно от локальной наружной стороны 35. Переходная контактная поверхность 32' пересекает вторую боковую поверхность 38 локальной второй стороны 33а, образуя тем самым уменьшенное углубление 36' для размещения самой наружной втулки 23а. Углубление 36 может иметь профиль полукруглой формы, в то время как углубление 36' может иметь профиль в форме сегмента круга. Таким образом, внутренние слои 29 могут находиться в контакте с участком (обозначен пунктиром) наружной поверхности самой наружной втулки 23а, как показано на фиг. 7а.
Как показано на фиг. 7b, переходная контактная поверхность 32'' имеет криволинейный профиль, проходящий от локальной наружной стороны 35 к внутренней вершине 37. В соответствии с фиг. 7 с, переходная контактная поверхность 32' имеет профиль плоской поверхности, проходящий под наклоном относительно локальной наружной стороны 35.
На фиг. 8 показан четвертый вариант выполнения второго пултрузионного элемента 28''', содержащего несколько компонентов, которые вместе имеют поперечное сечение с профилем, имеющим по существу форму полу-бабочки в направлении по ширине. В направлении по толщине проходит первый компонент 28а, а из боковой поверхности первого компонента 28а выступает группа вторых компонентов 28b. В данном случае второй компонент 28b расположен как у локальной внутренней стороны 34, так и у локальной наружной стороны 35.
Отдельные компоненты 28а, 28b совместно образуют углубление 36 для частичного размещения в нем самой наружной втулки 23а.
На фиг. 9а-b показаны два вида пятого варианта выполнения второго пултрузионного элемента 28''', в котором переходный участок 31'' образован как неотъемлемая часть одного из компонентов 28а-с.
На фиг. 9а первый компонент 28а' имеет по существу прямоугольный профиль в указанном направлении по ширине, причем переходный участок 31'' обращен к локальной внутренней стороне 34. Вторые компоненты 28b имеют по существу треугольный профиль в направлении по ширине.
На фиг. 9b первый компонент 28а'' проходит в направлении по ширине и имеет профиль в форме параллелограмма. В данном случае переходный участок 31'' образует один конец первого компонента 28а''. Второй компонент 28b' проходит в направлении по толщине и имеет по существу прямоугольный профиль в направлении по ширине. Кроме того, из боковой поверхности второго компонента 28b выступает третий компонент 28с, имеющий по существу треугольный профиль в направлении по ширине.
На фиг. 10 показан вид сбоку крепежного элемента 23, 23а, имеющего заданную длину, измеряемую между локальным хвостовым концом 7' и противоположным концом. В данном случае крепежный элемент 23, 23а имеет поперечное сечение постоянного профиля в направлении по длине. Тем не менее, в отличие от этого, данный профиль поперечного сечения может изменяться или сужаться вдоль длины. Как показано на фиг. 4-5, крепежный элемент 23, 23а имеет поперечное сечение с круглым профилем. Тем не менее, крепежный элемент 23, 23а может иметь поперечное сечение с другим подходящим профилем, например, эллиптическим или многоугольным. Таким образом, крепежный элемент 23, 23 а имеет постоянный или переменный наружный диаметр или постоянную или переменную толщину вдоль своей длины.
Крепежный элемент 23, 23а имеет локальную внутреннюю сторону 39, локальную наружную сторону 40 и две противоположно обращенные локальные первые стороны, как показано на фиг. 13b-с. В данном случае показана только одна локальная первая сторона 41а.
Наружная поверхность крепежного элемента 23, 23а дополнительно обернута волокнистым материалом, как показано пунктиром, причем намотанный волокнистый материал проходит вдоль по меньшей мере части длины крепежного элемента 23, 23а.
На фиг. 11-12 показан вид сбоку первого и второго вариантов выполнения первого пултрузионного элемента 27, имеющего первый участок 27а и второй участок 27b. Первый участок 27а проходит от локального хвостового конца 7'' к противоположному концу, в то время как участок 27b проходит от первого участка 27а к указанному противоположному концу.
Первый участок 27а имеет постоянную толщину вдоль своей локальной длины, как показано на фиг. 11-12. Локальная длина первого участка 27а по существу соответствует длине крепежного элемента 23, 23а, как показано на фиг. 18-19.
Второй участок 27b имеет сужающийся профиль, проходящий за крепежный элемент 23, 23а, причем локальная толщина непрерывно уменьшается от максимальной толщины до минимальной толщины. Как показано на фиг. 11, первый и второй участки 27а, 27b могут образовывать непрерывную локальную наружную сторону 35, причем второй участок 27b сужается от внутренней стороны 34 к локальной наружной стороне 35. Как показано на фиг. 12, второй участок 27b может образовывать наклонные локальные внутреннюю и наружную стороны 34, 35, при этом второй участок 27b сужается к локальной центральной линии.
Второй пултрузионный элемент 28 имеет конфигурацию, схожую с первым пултрузионным элементом 27, показанным на фиг. 11-12.
На фиг. 13а-с показаны три вида конструктивного элемента 19' хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент 27' согласно третьему варианту выполнения. На фиг. 13b-с показан упрощенный вид одного первого пултрузионного элемента 27', причем локальные первые стороны 41а, 41b пары смежных втулок 23 проходят к локальным вторым сторонам 33а, 33b первой пултрузионной втулки 27'.
Первый пултрузионный элемент 27' имеет толщину, превышающую наружный диаметр указанного крепежного элемента 23. Внутренние слои 29 проходят вдоль локальных внутренних сторон 34, а наружные слои 42 проходят вдоль локальных наружных сторон 35 первых пултрузионных элементов 27'.
Локальные вторые стороны 33а, 33b пары смежных первых пултрузионных элементов 27' могут находиться в контакте друг с другом, как показано на фиг. 13а или могут находиться на некотором расстоянии друг от друга, как показано на фиг. 14.
Между первой боковой поверхностью 44 втулки 23 и второй боковой поверхностью 38 первого пултрузионного элемента 27' образовано некоторое количество зазоров 43. В данном случае первый зазор 43' и второй зазор 43' образованы на противоположных сторонах втулки 23. Первый и второй зазоры 43' проходят в указанном продольном направлении и далее вдоль второго окружного направления, образованного второй боковой поверхностью 38.
В данном случае вторая боковая поверхность 38 имеет профиль эллиптической дуги, в то время как первая боковая поверхность 44 имеет круглый профиль. Вторая боковая поверхность 38 и указанные смежные локальные боковые поверхности могут образовывать резкий переход, как показано на фиг. 13b, или плавный переход, как показано на фиг. 13с.
Указанный профиль эллиптической дуги второй боковой поверхности 38 образует часть вписанного профиля, имеющего заданную высоту h2 и ширину w2, как показано на фиг. 13b. Высота h2 больше ширины w2, причем большой радиус (обозначен стрелкой) может быть расположен на второй стороне 33b (фиг. 13b) или за второй стороной 33b (фиг. 18b).
Кроме того, круглый профиль первой боковой поверхности 44 образует часть описанного профиля, имеющего заданную высоту h1 и ширину w1, что также показано на фиг. 13b. Высота h1 равна ширине w1, причем большой радиус (обозначен стрелкой) может быть расположен на второй стороне 33а (фиг. 13b) или за второй стороной 33а (фиг. 18а).
В данном случае первый пултрузионный элемент 27' находится в контакте со смежными втулками 23 в области 45 контакта, образованной на второй боковой поверхности 38, как показано на фиг. 13b-с. Указанные первый и второй зазоры 43' имеют радиальное расстояние, которое изменяется вдоль второй боковой поверхности 38, как показано на фиг. 13а-с. Это позволяет расположить первый пултрузионный элемент 27' с возможностью регулировки в продольном направлении.
На фиг. 14 показан конструктивный элемент 19'' хвостового конца, содержащий первый пултрузионный элемент 27'' согласно четвертому варианту выполнения, причем первый пултрузионный элемент 27'' имеет локальную толщину, которая меньше, чем наружный диаметр втулок 23. Внутренний и наружный слои 29, 42 в данном случае находятся в контакте как с локальными внутренними сторонами 35 первых пултрузионных элементов, так и с локальными внутренними сторонами 43 втулок 23.
На фиг. 15а-b показаны два вида конструктивного элемента 19''' хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент 27''' согласно пятому варианту выполнения. На фиг. 15b показан упрощенный вид одного первого пултрузионного элемента 27''', причем пара смежных втулок 23 проходит частично в углублениях 36, выполненных в первой пултрузионной втулке 27'''.
В данном случае между первой и второй боковыми поверхностями 3 8, 44 образован центральный зазор 43'', причем радиальное расстояние изменяется вдоль первого окружного направления. Кроме того, между первой и второй боковыми поверхностями 38, 44 образованы первая область 45' контакта и вторая область 45'' контакта, причем втулки 23 находятся в контакте с пултрузионным элементом 27''' в первой и второй областях 45', 45'' контакта. Это позволяет расположить первый пултрузионный элемент 27''' с возможностью регулировки в направлении по ширине.
В данном случае вторая боковая поверхность 38 имеет альтернативный профиль в форме эллиптической дуги, а первая боковая поверхность 44 имеет круглый профиль.
На фиг. 16а-b показан шестой вариант выполнения первого пултрузионного элемента 27'''', в котором вторая боковая поверхность углублений 36 содержит плоский участок 38', расположенный между двумя криволинейными участками 38''. Криволинейные участки 38'' могут быть выполнены в форме сегментов дуги окружности, как показано на фиг. 16а. Внутренний сегмент дуги имеет первый радиус r1, а наружный сегмент дуги имеет второй радиус г2. Указанные первый и второй радиусы r1, r2 могут быть одинаковой или различной величины.
Криволинейные участки 38'' также могут быть выполнены в форме эллиптических или суперэллиптических дуговых сегментов, как показано на фиг. 16b. Указанные два сегмента эллиптической дуги имеют одинаковые или различные большой и малый радиусы.
Плоский участок 38' поверхности выполняет функцию областей контакта для контакта с втулками 23. В отличие от приведенных на фиг. 15 и 17 вариантов выполнения, зазоры 43 могут быть образованы с сохранением минимальной ширины между углублениями 36 в направлении по ширине, как показано пунктиром на фиг. 16а.
На фиг. 17а-b показаны три вида конструктивного элемента 19'''' хвостового конца, содержащего первый пултрузионный элемент 27''''' согласно седьмому варианту выполнения, в котором между первой и второй боковыми поверхностями 38, 44 образован непрерывный зазор 43'''.
Указанный зазор 43''' имеет постоянное радиальное расстояние вдоль второй боковой поверхности 38, как показано на фиг. 17b. Вторая боковая поверхность 38 может иметь профиль в форме дуги окружности, у которого высота hw равна ширине ww, причем первая боковая поверхность 44 может иметь круглый профиль, у которого высота hb равна ширине wb, как показано на фиг. 17b. Кроме того, первая и вторая боковые поверхности 38, 44 могут иметь профиль в форме эллиптической дуги, как показано на фиг. 17с. Указанные первая и вторая боковые поверхности 38, 44 имеют общую центральную точку, но различные радиусы. Это увеличивает эксплуатационную гибкость при расположении первого пултрузионного элемента 27 с возможностью регулировки.
В данном случае втулки 23 не находятся в надежном и плотном контакте с первым пултрузионным элементом 27, поскольку первый пултрузионный элемент 27 может перемещаться относительно указанных втулок как в направлении по толщине, так и в направлении по ширине.
На фиг. 18а-b показан другой альтернативный вариант выполнения первого пултрузионного элемента 27. В данном случае первый пултрузионный элемент 27 образован несколькими компонентами, расположенными соотносительно друг с другом.
Между парой смежных втулок 23 расположен первый компонент 46, имеющий поперечное сечение с прямоугольным профилем в направлении по ширине. У локальной внутренней стороны 34 расположена первая группа вторых компонентов 47, а у локальной наружной стороны 35 расположена вторая группа вторых компонентов 47. Отдельные вторые компоненты 47 каждой группы расположены на противоположно обращенных сторонах первого компонента 46.
В традиционном конструктивном элементе хвостового конца, как показано на фиг. 18а, все первый и вторые компоненты 46, 47 находятся в контакте с втулкой 23 для предотвращения любых относительных перемещений. Первый и вторые компоненты 46, 47 совместно образуют вписанный круглый профиль, имеющий одинаковые высоту и ширину.
В данном изобретении, как показано на фиг. 18b, только первый компонент 46 находится в контакте с втулкой 23, а вторые компоненты 47' находятся на расстоянии от втулки 23 для образования зазоров 43. Первый и вторые компоненты 46, 47' совместно образуют вписанный по существу эллиптический профиль, имеющий высоту h'', которая больше его ширины w''. В данном случае втулка 23 образует описанный круглый профиль, имеющий высоту h' и ширину w' одинаковой величины. Это также позволяет расположить первые пултрузионные элементы 27 с возможностью регулировки в продольном направлении.
На фиг. 19 показан вид в продольном разрезе конструктивного элемента 19 хвостового конца со смещением первого пултрузионного элемента 27 относительно наружных слоев 42 в продольном направлении. Это смещение приводит к образованию складок 48 в вышеупомянутой переходной области между внутренним и наружным слоями 29, 42.
Такое смещение может возникать при вакуумировании элемента 19 в процессе инфузии смолы с помощью вакуума.
На фиг. 20 показан вид в продольном разрезе конструктивного элемента 19 хвостового конца с первым пултрузионным элементом 27, подстроенным под форму наружных слоев 42. Такое подстраивание достигается благодаря наличию одного или более зазоров 43 между первой и второй боковыми поверхностями 38, 44. Зазоры 43, в свою очередь, позволяют первому пултрузионному элементу 27 перемещаться относительно втулок 23 (как показано стрелкой) во время инфузии смолы с помощью вакуума. Тем самым обеспечивается возможность пассивного приспособления (подгонки) продольного положения первых пултрузионных элементов 27 к наружным слоям 42 во время инфузии смолы с помощью вакуума.
На фиг. 21 показано поперечное сечение конструктивного элемента 19 хвостового конца с первым пултрузионным элементом 27, расположенным между парой смежных втулок 23.
В этом случае предотвращается перемещение первого пултрузионного элемента 27 в плоскости ширины (обозначенной стрелкой) относительно втулок 23 и распорных элементов 49, при этом обеспечивается возможность перемещения первого пултрузионного элемента 27 относительно втулок 23 в указанной плоскости толщины, как показано на фиг. 20.
Распорные элементы 49 расположены относительно втулок 23 и проходят дальше в продольном направлении. Распорный элемент 49 имеет длину, по существу соответствующую локальной длине второго участка 27b первого пултрузионного элемента 27. Распорный элемент 49 имеет сужающийся в продольном направлении профиль, соответствующий сужающемуся профилю второго участка 27b. Вышеупомянутые зазоры 43 опционально проходят вдоль длины втулок 23 и далее вдоль по меньшей мере части длины распорного элемента 49.
Описанные выше варианты выполнения могут быть скомбинированы в любых сочетаниях без отступления от сущности данного изобретения.