ЛОПАСТЬ ДЛЯ ВЕТРЯНОЙ ТУРБИНЫ И СПОСОБ СБОРКИ ЛОПАСТИ
BLADE FOR WIND TURBINE AND METHOD OF ASSEMBLY OF THE BLADE

Описание изобретения
Данное изобретение относится к области производства электроэнергии и, в частности, оно касается лопасти для ветряного турбинного генератора и способа сборки такой лопасти.
Возобновляемые источники энергии все более широко используются для производства электроэнергии. В области возобновляемой энергии в настоящее время проявляется особый интерес к преобразованию ветровой энергии в электроэнергию. Такое преобразование осуществляется с помощью соответствующих электромеханических машин, называемых ветряными турбинными генераторами, способных преобразовывать кинетическую энергию ветра в электроэнергию, готовую для подачи в электрическую сеть. Можно различать ветряные турбинные генераторы двух различных типов, в частности ветряные турбинные генераторы с вертикальной осью и ветряные турбинные генераторы с горизонтальной осью.
Ветряные турбинные генераторы с горизонтальной осью, являющиеся в настоящее время более распространенными, чем ветряные турбинные генераторы с вертикальной осью, в общем случае содержат вертикальную опорную конструкцию, пространственно ориентируемую гондолу, поворотным образом прикрепленную к верху вертикальной опорной конструкции, ветровой ротор, содержащий группу лопастей, прикрепленных к ступице, вращающийся вал, присоединенный к ступице, и электрический генератор переменного тока, расположенный внутри гондолы и предназначенный для преобразования механической энергии вращения вала в электроэнергию. Ветровой ротор за счет действия ветра, набегающего на группу лопастей, выполнен таким, чтобы он вращался вокруг по существу горизонтальной оси или оси, немного наклоненной относительно точно горизонтальной оси, для приведения во вращения вращающегося вала.
Технология ветряных турбинных генераторов несомненно имеет различные преимущественные аспекты, в частности в отношении снижения загрязнения окружающей среды, по меньшей мере на местном уровне. Однако ветровая энергия имеет недостаток, заключающийся в том, что она является не непрерывным источником энергии и обеспечивает с самого начала относительно низкие концентрации мощности по сравнению, например, с концентрациями мощности, обеспечиваемыми ископаемыми видами топлива. По этой причине ветряные турбинные генераторы обычно оборудуют лопастями, имеющими много метров в длину, и их очень часто группируют вместе в так называемых ветряных электростанциях, которые устанавливают в соответственно выбранных местах, например, на основании средних годовых величин силы ветра в каждом месте. На практике каждая ветряная электростанция в общем случае содержит множество ветряных турбинных генераторов, которые, как правило, устанавливают в условиях окружающей природной среды, таких как, например, на холмах, горных вершинах или в открытом море. Очень часто из-за количества ветряных турбинных генераторов, установленных внутри ветряной электростанции, и относительно больших размеров отдельных ветряных турбинных генераторов, их обвиняют в нарушении природного ландшафта или в любом случае в том, что они оказывают отрицательный визуальный эффект на окружающую природную среду. Это в настоящее время представляет одно из основных препятствий для распространения такой технологии.
Чтобы, по меньшей мере, отчасти решить вышеупомянутые проблемы, известны некоторые технические решения.
В патентной заявке US 2011/0215585, описана система ветряного турбинного генератора, которая снабжена полностью прозрачными лопастями ротора. В частности, каждая из таких лопастей ротора изготовлена путем соединения двух половин лопасти ротора, изготовленных из прозрачного материала, с опорной конструкцией лопасти. Каждая половина лопасти ротора проходит непрерывно от передней кромки аэродинамического профиля к задней кромке аэродинамического профиля таким образом, что две половины лопастей ротора полностью образуют соответственно напорную сторону и засасывающую сторону аэродинамического профиля лопасти ротора.
В DE 4442628 описана лопасть для ветряного турбинного генератора, изготовленная из прозрачного пластика, который может быть армирован с помощью стеклянных волокон или с помощью металлической сетки.
Цель данного изобретения - создать альтернативную лопасть для ветряного турбинного генератора, которая является такой, чтобы по меньшей мере отчасти устранить недостатки, описанные выше в отношении уровня техники, предшествующего данному изобретению.
Эта и другие цели достигаются с помощью лопасти для ветряного турбинного генератора, охарактеризованной в п. 1 формулы изобретения в его наиболее общем виде и в пунктах формулы изобретения, зависящих от него в некоторых конкретных вариантах осуществления данного изобретения.
Еще одна цель данного изобретения - ветряной турбинный генератор, охарактеризованный в п. 10 формулы изобретения.
Еще одна цель данного изобретения - способ сборки лопасти для ветряного турбинного генератора, охарактеризованный в п. 11 формулы изобретения в его общем варианте реализации и в пунктах формулы изобретения, зависящих от него в некоторых вариантах осуществления данного изобретения.
Данное изобретение станет более ясным из последующего подробного описания вариантов его осуществления, данных в виде примера, не ограничивающего рамки изобретения в отношении прилагаемых чертежей, на которых:
На фиг. 1 - вид сбоку ветряного турбинного генератора, выполненного согласно предпочтительному в настоящее время варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 2 - вид спереди лопасти ветряного турбинного генератора, изображенного на фиг. 1, выполненной согласно предпочтительному в настоящее время варианту осуществления данного изобретения.
На фиг. 3 - аэродинамический профиль лопасти, изображенной на фиг. 2, соответствующий разрезу лопасти вдоль линии A-A фиг. 2.
На фиг. 4 - вид в разрезе лопасти, изображенной на фиг. 2, выполненном вдоль линии B-B фиг. 2.
На фиг. 5 - вид в перспективе лопасти, изображенной на фиг. 2.
На фиг. 6 - вид в перспективе в разобранном состоянии лопасти, изображенной на фиг. 2.
На фиг. 7 - вид в перспективе лопасти, изображенной на фиг. 2, в котором некоторые компоненты лопасти были удалены.
На фиг. 8 - вид в перспективе двух компонентов лопасти, изображенной на фиг. 2, отсоединенных друг от друга.
На фиг. 9 - вид в перспективе компонентов лопасти, изображенных на фиг. 8, присоединенных друг к другу.
На фиг. 10 - частичный вид в перспективе двух дополнительных компонентов лопасти, изображенной на фиг. 2, отсоединенных друг от друга.
На фиг. 11 - блок-схема способа сборки лопасти для ветряного турбинного генератора согласно предпочтительному в настоящее время варианту осуществления данного изобретения.
На прилагаемых чертежах элементы, которые являются одинаковыми или аналогичными, будут указаны одинаковыми цифровыми условными обозначениями.
На фиг. 1 изображен не ограничивающий рамки изобретения вариант реализации ветряного турбинного генератора для преобразования энергии ветра в электроэнергию, в целом указанного условным обозначением 1. В этом примере ветряной турбинный генератор 1 представляет собой в частности ветряной турбинный генератор с горизонтальной осью.
В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения ветряной турбинный генератор 1 представляет собой так называемый ветряной турбинный мини-генератор, поскольку он способен развивать электрическую мощность менее 200 кВт, например, равную приблизительно 50-60 кВт.
Ветряной турбинный генератор 1 содержит опорную башню 200, которая в представленном примере прикреплена к стальному опорному основанию 201 и прикреплена к нему с помощью множества тросов 202, например, изготовленных из стали. Опорное основание 201, например, предназначено для установки на землю, так чтобы его верхняя поверхность располагалась заподлицо с уровнем земли.
Ветряной турбинный генератор 1 также содержит гондолу 2, содержащую головную часть 2A и хвостовую часть 2B. Гондола 2 прикреплена к верху опорной башни 200 и, например, поворотными соединениями, так чтобы ее можно было пространственно ориентировать регулируемым образом, например, с помощью серводвигателя (не показанного на чертежах).
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, в гондоле 2 имеется пространство, предназначенное для установки в нем некоторых механических, электрических и электромеханических компонентов ветряного турбинного генератора 1.
Ветряной турбинный генератор 1 содержит первичный ветровой ротор 3, установленный с возможностью вращения относительно гондолы 2 вокруг первичной оси A1. Первичный ветровой ротор 3 включает в себя крепежную ступицу или головку 4, выступающую из головной части 2A гондолы 2, и пару лопастей 5, 6, смонтированных с возможностью вращения относительно крепежной ступицы, каждая из которых может поворачиваться вокруг соответствующей оси вращения A2, A3. В этом примере оси вращения проходят в радиальном или практически в радиальном направлении относительно первичной оси вращения A1.
Ветряной турбинный генератор 1 также содержит первичный вал (не показанный на чертежах), который предназначен для приведения его во вращение первичным ветровым ротором 3 и, который установлен с возможностью вращения вокруг первичной оси A1. Такой первичный вал также соединен или в процессе работы присоединяется широко, по меньшей мере, к одному электрогенератору (не показанному на чертежах), который предпочтительно расположен в гондоле 2 и выполнен так, чтобы он преобразовывал энергию ветра, захватываемую лопастями 5, 6 в электроэнергию.
На фиг. 2 показана одна из лопастей 5, 6 согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения. На фиг. 2 показана только лопасть 6, однако следует отметить, что лопасти 5, 6 имеют идентичную конструкцию, и, следовательно, характеристики, которые будут описаны ниже в отношении лопасти 6, будут справедливы, с учетом необходимых поправок, также для лопасти 5.
Как можно видеть на фиг. 2, лопасть 6 проходит продольно вдоль оси X1 лопасти. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, когда лопасть 6 смонтирована на крепежной ступице 4, ось X1 лопасти предпочтительно совпадает с осью вращения A2. Лопасть 6 имеет засасывающую сторону или засасывающую боковую поверхность, которую можно видеть, например, на фиг. 2, и противоположную ей напорную сторону или напорную боковую поверхность.
На фиг. 7 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения лопасть 6 содержит конструкцию, в целом указанную условным обозначением 7, продольно проходящую вдоль оси X1 лопасти. Конструкция 7 лопасти содержит вершину 11 лопасти или вершинную часть 11 и противоположный корень или базовую часть 12 лопасти. В этом примере корень 12 лопасти содержит крепежную часть 12A или втулку 12A для крепления лопасти 6 к крепежной ступице 4. Кроме того, конструкция 7 лопасти содержит продольную переднюю кромочную часть 13, которая связана с продольной передней кромкой лопасти 6, и продольную заднюю кромочную часть 14, которая связана с продольной задней кромкой лопасти 6. Продольные передняя и задняя кромочные части 13,14 проходят продольно между вершиной 11 лопасти и корнем 12 лопасти. Предпочтительно, чтобы конструкция 7 лопасти также содержала множество армирующих ребер 15, которые расположены на расстоянии друг от друга в направлении оси X1 лопасти и проходят поперечно к такой оси X1 между продольной передней кромочной частью 13 и продольной задней кромочной частью 14. В этом примере лопасть 6 содержит двенадцать армирующих ребер 15. На фиг. 4 показан вид в разрезе лопасти 6, выполненном вдоль линии B-B на одном из армирующих ребер 15. Предпочтительно конструкция лопасти изготовлена полностью или почти полностью из композитного углеродного волокнистого материала.
На фиг. 5, лопасть 6 содержит наружную аэродинамическую оболочку 20, которая образует аэродинамический профиль, в целом указанный условным обозначением 25 на фиг. 3. На фиг. 3 показан вид лопасти 6 в поперечном разрезе, выполненном вдоль линии A-A по фиг. 2. Аэродинамический профиль 25 содержит переднюю кромку 26 и заднюю кромку 27. Кроме того, аэродинамический профиль 25 содержит засасывающую сторону 28 и напорную сторону 29 между вышеупомянутыми передней и задней кромками 26, 27. Следует отметить, что на фиг. 3 изображен только один аэродинамический профиль лопасти 6. Однако ясно, что наружная аэродинамическая оболочка 20 образует множество аэродинамических профилей вдоль продольной протяженности лопасти 6. Для целей данного описания термины «продольная передняя кромка» и «продольная задняя кромка», относящиеся к лопасти 6, соответственно обозначают набор передних кромок аэродинамических профилей и набор задних кромок аэродинамических профилей лопасти 6. Кроме того, следует отметить, что поскольку в соответствии с предпочтительным в настоящее время вариантом осуществления данного изобретения лопасть 6 представляет собой спирально закрученную лопасть, такие аэродинамические профили различным образом приводятся во вращение друг относительно друг вокруг оси X1 лопасти.
На фиг. 5 и 6, согласно предпочтительному варианту осуществления данного изобретения, лопасть 6 содержит пару панелей 31, 32 засасывающей стороны и пару панелей 33, 34 напорной стороны, которые прикреплены к конструкции 7 лопасти, так чтобы по меньшей мере частично образовывать аэродинамическую оболочку 20. Согласно предпочтительному варианту осуществления панели 31, 32 засасывающей стороны и аналогично панели 33, 34 напорной стороны расположены рядом в направлении оси X1 лопасти и проходят вдоль значительной части продольной протяженности лопасти. К примеру, согласно предпочтительному варианту осуществления такие панели проходят вдоль по меньшей мере половины длины лопасти 6, а более предпочтительно вдоль приблизительно двух третьих длины лопасти 6. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления толщина панелей засасывающей стороны и напорной стороны является изменяющейся в направлении продольной протяженности лопасти 6. Более предпочтительно, чтобы такая толщина уменьшалась, например, от корня 12 лопасти по направлению к вершине 11 лопасти. Каждая из таких панелей засасывающей стороны и напорной стороны содержит внутреннюю поверхность 31A, 32A, 33A, 34A и противоположную наружную поверхность 31B, 32B, 33B, 34B. Панели засасывающей стороны и напорной стороны расположены взаимно рядом друг с другом, так чтобы они по меньшей мере частично образовали засасывающую сторону и напорную сторону соответственно аэродинамических профилей лопасти 6. К примеру, на фиг. 3, можно видеть, что панель 31 засасывающей стороны и панель 33 напорной стороны расположены таким образом, что они находятся напротив друг друга и соответственно частично образуют засасывающую сторону 28 и напорную сторону 29 аэродинамического профиля 25. Более конкретно, со ссылкой на фиг. 3, можно видеть, что панель 31 засасывающей стороны и панель 33 напорной стороны расположены напротив друг друга и соответственно только частично образуют засасывающую сторону 28 и напорную сторону 29 аэродинамического профиля 25.
На фиг. 7, на которой лопасть 6 изображена со всеми панелями 31-34 засасывающей стороны и напорной стороны, удаленными из конструкции 7 лопасти, показано, что в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения конструкция 7 лопасти образует множество прозрачных зон 40, которые расположены рядом друг с другом в направлении оси X1 лопасти. Более конкретно, в этом примере конструкция 7 лопасти образует одиннадцать прозрачных зон 40, каждая из которых ограничена предпочтительно между парой соседних армирующих ребер 15 и между вышеупомянутыми продольными передней и задней кромочными частями 13, 14. Иными словами, в этом примере конструкция 7 лопасти образует множество окон 40 или сквозных проемов 40, каждый из которых предпочтительно имеет по существу прямоугольную форму.
Возвращаясь к фиг. 6, преимущественно панели 31, 32 засасывающей стороны и панели 33, 34 напорной стороны изготовлены из прозрачного материала. Под прозрачным материалом имеется в виду материал, по существу прозрачный для солнечного света и по существу бесцветный. Иными словами, под прозрачным материалом имеется в виду материал, который является таким, чтобы он обеспечивал визуальный эффект, аналогичный визуальному эффекту, обеспечиваемому обычным стеклянным окном, используемым обычно в домах. Согласно предпочтительному и не ограничивающему рамки изобретения варианту осуществления данного изобретения, панели 31, 32 засасывающей стороны и панели 33, 34 напорной стороны изготовлены из листов поликарбоната с помощью метода термоформования. В этом примере множество прозрачных зон 40 расположено между каждой парой 31, 33 и 32, 34 вышеупомянутых расположенных друг напротив друга прозрачных панелей. Более конкретно, в этом примере шесть прозрачных зон 40 расположены между парой прозрачных панелей 31, 33, тогда как пять прозрачных зон 40 расположены между парой прозрачных панелей 32, 34. Таким образом, например, если смотреть сквозь пару расположенных друг напротив друга прозрачных панелей 31, 33 и сквозь прозрачные зоны 40, расположенные между такими панелями 31, 33, то можно видеть сквозь лопасть 6. Аналогично этому, если смотреть, например, сквозь пару расположенных друг напротив друга прозрачных панелей 32, 34 и сквозь прозрачные зоны 40, расположенные между такими панелями 32, 34, то можно видеть сквозь лопасть 6.
Возвращаясь к фиг. 7, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, конструкция 7 лопасти содержит крепежное гнездо 50 засасывающей стороны, расположенное на засасывающей стороне лопасти 6, предназначенное для крепления панелей 31, 32 засасывающей стороны к конструкции 7 лопасти. Крепежное гнездо 50 предпочтительно содержит крепежную поверхность 51, 52, 53, которая утоплена по направлению к внутренности лопасти 6 относительно наружной аэродинамической оболочки 20. Крепежная поверхность 51-53 расположена напротив внутренних поверхностей 31A, 32A панелей засасывающей стороны и прикреплена к таким внутренним поверхностям 31A, 32A. Как можно видеть на фиг. 7, крепежная поверхность 51-53 содержит две продольные поверхностные части 51, 52, которые проходят между вершиной 11 лопасти и корнем 12 лопасти и которые связаны с или присоединены к продольной передней кромочной части 13 и к продольной задней кромочной части 14 соответственно. Предпочтительно крепежная поверхность 51-53 также содержит множество поперечных поверхностей 53, которые проходят поперечно относительно оси X1 лопасти между продольными поверхностными частями 51, 52. На напорной стороне лопасти 6 конструкция 7 лопасти также содержит крепежное гнездо напорной стороны (не показанное на чертежах) для крепления панелей 33, 34 напорной стороны к конструкции 7 лопасти. Крепежное гнездо напорной стороны является аналогичным крепежному гнезду 50 засасывающей стороны. Кроме того, панели 33, 34 напорной стороны прикреплены к крепежному гнезду напорной стороны образом, аналогичным креплению панелей 31, 32 засасывающей стороны к крепежному гнезду 50 засасывающей стороны. По этой причине крепежное гнездо напорной стороны и крепление панелей 33, 34 напорной стороны к крепежному гнезду напорной стороны не описаны более подробно ниже.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, лопасть 6 содержит первый и второй типы крепежных элементов, которые отличаются друг от друга, предназначенные для крепления прозрачных панелей 31, 32 и 33, 34 к соответствующим крепежным гнездам засасывающей стороны и напорной стороны. Более конкретно, крепежные элементы первого типа содержат клей или клеящее вещество, тогда как крепежные элементы второго типа предпочтительно содержат винты или другие эквивалентные крепежные элементы. В примере, в котором конструкция 7 лопасти изготовлена из углеродного волокна, крепежные элементы первого типа предпочтительно содержат эпоксидную смолу, тогда как крепежные элементы второго типа предпочтительно содержат множество винтов 55 (фиг. 2-4), предпочтительно ввинченных в соответствующее множество втулок с внутренней резьбой (не показанных на чертежах), которые заделаны в конструкцию 7 лопасти. В любом случае, следует отметить, что в общем случае не является строго необходимым использовать крепежные элементы первого и второго типов, которые отличаются друг от друга, для крепления вышеупомянутых прозрачных панелей 31-34 к конструкции 7 лопасти. К примеру, с соответствии с альтернативными вариантами осуществления данного изобретения, прозрачные панели могли бы прикрепляться к конструкции лопасти либо исключительно с помощью клеящего вещества, либо исключительно с помощью винтов или других эквивалентных крепежных элементов. Однако следует отметить, что тот факт, что первый тип крепежных элементов, содержащих клеящее вещество, и второй тип крепежных элементов, отличный от первого типа крепежных элементов, используются одновременно, с преимуществом дает возможность обеспечить особенно прочное и надежное крепление прозрачных панелей и в то же время уменьшить количество клеящего вещества, которое необходимо использовать, с тем, чтобы предотвратить его способность загрязнять прозрачные панели, и/или использовать клеящее вещество, имеющее сравнительно худшие характеристики склеивания, но которое является менее дорогостоящим. Кроме того, следует отметить, что тот факт, что клеящее вещество используется для крепления прозрачных панелей, преимущественно обеспечивает относительное герметичное уплотнение, предназначенное для предотвращения или снижения проникновения влаги между прозрачными панелями и конструкцией 7 лопасти.
Со ссылкой на фиг. 6, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, конструкция 7 лопасти содержит четыре по существу гребнеобразные конструкции 61, 62, 63, 64. Каждая такая гребнеобразная конструкция 61-64 содержит планку 61A, 62A, 63A, 64A гребня и множество зубьев 61B, 62B, 63B, 64B гребня, которые предпочтительно выполнены неразъемными с планкой гребня и которые выступают поперечно от такой планки. Гребнеобразные конструкции 61-64 соединены друг с другом по парам, так чтобы образовать два сегмента или элемента конструкции 7 лопасти, которые предназначены как для их соединения как друг с другом, так и с продольной передней кромочной частью 13. На фиг. 8 изображены гребнеобразные конструкции 62, 64, отсоединенные друг от друга. На фиг. 9 те же гребнеобразные конструкции 62, 64 изображены соединенными друг с другом для образования конструктивного элемента или сегмента 65 конструкции 7 лопасти, который в этом примере прикреплен к вершине 11 лопасти. Как можно видеть на фиг. 9, гребнеобразные конструкции 62, 64 соединены вместе, так чтобы планки 62a, 64A гребня образовали часть продольной передней кромочной части 14 (фиг. 7), тогда как зубья 62B, 64B гребня образуют множество вышеупомянутых армирующих ребер 15. Иными словами, гребнеобразные конструкции 62, 64 предпочтительно соединены друг с другом, располагаясь друг напротив друга, так чтобы планка 62A гребня располагалась напротив планки 64A гребня, и каждый зубец 62B гребня располагался напротив соответствующего зубца 64B гребня. Гребнеобразные конструкции 61, 64 (фиг. 6) присоединены вместе аналогичным образом к гребнеобразным конструкциям 62, 64, так чтобы образовать следующий конструктивный элемент или сегмент (не показанный на чертежах) конструкции 7 лопасти, который аналогичен конструктивному сегменту 65. Следует отметить, что гребнеобразные конструкции, в которых зубья гребня изготовлены неразъемными с планками гребня, преимущественно дает возможность получить особенно прочную конструкцию лопасти, которая позволяет компенсировать конструктивное ослабление лопасти из-за того, что используются вышеупомянутые прозрачные панели, изготовленные, например, из поликарбоната. Кроме того, следует отметить, что такие гребнеобразные конструкции позволяют собирать лопасть простым способом.
Со ссылкой на фиг. 2-4, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, продольная передняя кромочная часть 13 содержит продольный трубчатый элемент 13. Как можно видеть на фиг. 3, согласно преимущественному варианту осуществления данного изобретения, трубчатый элемент 13 имеет профиль поперечного сечения, выполненный в форме замкнутой петли, содержащей пару ступенек 71, 72, расположенных на двух противоположных сторонах элемента 13 для образования вышеупомянутых крепежных гнезд 50 засасывающей стороны и напорной стороны. Более конкретно, ступеньки 71, 72 используются для того, чтобы по меньшей мере частично образовать соответственно продольную поверхностную часть 51 и противоположную ей продольную поверхностную часть крепежного гнезда напорной стороны. Со ссылкой на фиг. 3-4, можно видеть, что, согласно варианту осуществления данного изобретения, продольная передняя кромочная часть 14 имеет профиль поперечного сечения, выполненный по существу в форме стрелы. Иными словами, как можно видеть на фиг. 3-4, также продольная задняя кромочная часть 14 имеет поперечное сечение, содержащее пару ступенек, расположенных на двух противоположных сторонах продольной задней кромочной части 14. Со ссылкой на фиг. 3-4, следует отметить, что факт обеспечения продольного трубчатого элемента, имеющего профиль поперечного сечения, выполненный в форме замкнутой петли, содержащей пару ступенек, расположенных на двух противоположных сторонах продольного трубчатого элемента, и продольной задней кромочной части, которая имеет профиль поперечного сечения, выполненный по существу в форме стрелы, позволяет выполнить лопасть с прозрачными вставками (т.е. панелью засасывающей стороны и панелью напорной стороны), которые частично образуют засасывающую сторону аэродинамического профиля и напорную сторону аэродинамического профиля соответственно, вместо лопасти, имеющей две прозрачные полуоболочки, полностью образующие напорную сторону аэродинамического профиля и засасывающую сторону аэродинамического профиля соответственно. Кроме того, обеспечение продольного трубчатого элемента, имеющего профиль поперечного сечения, выполненный в форме замкнутой петли, позволяет компенсировать ослабление опорной конструкции из-за использования вышеупомянутых прозрачных вставок вместо двух непрерывных прозрачных полуоболочек.
Со ссылкой на фиг. 6 и 10, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, продольный трубчатый элемент 13 содержит множество крепежных углублений 75 для крепления вышеупомянутых двух конструктивных элементов к трубчатому элементу 13. В частности, в крепежные углубления 75 соответствующие крепежные ребра 76 (см. фиг. 8 и 9) зубьев 61B-64B гребня вставляются и фиксируются, так чтобы крепежные ребра 76 по меньшей мере частично образовали две из вышеупомянутых продольных поверхностных частей, принадлежащих соответственно к крепежному гнезду 50 засасывающей стороны (фиг. 7) и крепежному гнезду напорной стороны. Предпочтительно, чтобы каждый из зубьев 61B, 62B, 63B, 64B гребня был оснащен соответствующим крепежным ребром 76 на соответствующей концевой части, удаленной от планки 61A, 62A, 63A, 64A гребня.
Со ссылкой на фиг. 6 и 10, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, продольный трубчатый элемент 13 содержит первый и второй трубчатые сегменты 13A, 13B, которые соединены друг с другом для образования элемента 13. Как можно видеть на фиг. 10, трубчатый сегмент 13A содержит соответствующую втулочную концевую часть 78, которая предназначена для вставки в нее сопрягаемой концевой части 79 трубчатого сегмента 13B. Часть 79 сопрягается относительно части 78 для соединения друг с другом таких трубчатых сегментов 13. В примере, в котором вершина 11 лопасти также представляет собой полый элемент, трубчатый сегмент 13B предпочтительно содержит дополнительную втулочную концевую часть, аналогичную концевой части 78, для соединения трубчатого сегмента 13B с вершиной 11 лопасти. Согласно варианту осуществления данного изобретения, вышеупомянутые два конструктивных элемента или сегмента могут прикрепляться друг к другу на расположенных друг против друга концах соединенных планок 62A, 64A и 61A, 63A гребней. К примеру, такие концы соединенных планок гребней могут, например, быть склеены друг с другом на конце и/или могут быть оборудованы соединительными частями, аналогичными частям 78 и 79.
Следует отметить, что на основе конструкции лопасти 6, описанной выше, способ 100 сборки (фиг. 11) для сборки лопасти для ветряного турбинного генератора 1 был описан на практике. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, способ 100 сборки содержит этап 110 использования конструкции 7 лопасти, продольно проходящей вдоль оси X1 лопасти и ограничивающей по меньшей мере одну прозрачную зону 40. Конструкция лопасти содержит вершину 11 лопасти, противоположный корень 12 лопасти, продольную переднюю кромочную часть 13 и продольную заднюю кромочную часть 14, которые проходят между корнем 12 лопасти и вершиной 11 лопасти.
Способ 100 сборки также содержит этап 120 использования панели 31 засасывающей стороны и панели 33 напорной стороны, изготовленных из прозрачного материала, и этап 130 крепления таких прозрачных панелей 31, 33 к конструкции 7 лопасти, расположенных напротив друг друга. Прозрачная зона 40 расположена между прозрачными панелями 31, 33, так чтобы можно было видеть сквозь лопасть 6, если смотреть сквозь прозрачные панели 31, 33 и прозрачную зону 40.
Прозрачные панели 31, 33 являются такими, чтобы они образовывали вместе с конструкцией 7 лопасти наружную аэродинамическую оболочку 20. Аэродинамическая оболочка 20 образует аэродинамический профиль 25, включающий в себя переднюю кромку 26 аэродинамического профиля, заднюю кромку 27 аэродинамического профиля и засасывающую сторону и напорную сторону 28, 29 аэродинамического профиля между вышеупомянутыми передней и задней кромками 26, 27 аэродинамического профиля. Прозрачные панели 31, 33 прикреплены к конструкции 7 лопасти, так чтобы по меньшей мере частично образовать засасывающую сторону 28 аэродинамического профиля и напорную сторону 29 аэродинамического профиля соответственно.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, этап 110 использования конструкции 7 лопасти содержит операцию использования пары по существу гребнеобразных конструкций 62, 64, каждая из которых содержит планку 62A, 64A гребня и множество зубьев 62B, 64B гребня, которые выполнены неразъемными с планкой 62A, 64A гребня и которые выступают поперечно от такой планки 62A, 64A. Кроме того, этап 110 использования конструкции 7 лопасти содержит операцию соединения друг с другом вышеупомянутых гребнеобразных конструкций 62, 64, так чтобы планки 62a, 64A гребней по меньшей мере частично образовали продольную переднюю кромочную часть 14, тогда как зубья 62B, 64B гребня образовывали множество вышеупомянутых армирующих ребер 15. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, перед операцией соединения друг с другом гребнеобразных конструкций 62, 64 этап 110 содержит операцию размещения гребнеобразных конструкций 62, 64 друг напротив друга, так чтобы планка 62A гребня располагалась напротив планки 64A гребня, и каждый зубец 62B гребня располагался напротив соответствующего зубца 64B гребня.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации способа 100 сборки данного изобретения, зубья 62B, 64B гребня содержат крепежные пластины 76. Кроме того, продольная передняя кромочная часть 13 предпочтительно содержит множество крепежных углублений 75, и конструкция 7 лопасти содержит крепежное гнездо 50 засасывающей стороны и крепежное гнездо напорной стороны, расположенные соответственно на засасывающей стороне и на напорной стороне лопасти 6, предназначенные для крепления прозрачных панелей 31, 33 к конструкции 7 лопасти. Этап 110 обеспечения конструкции 7 лопасти предпочтительно содержит операцию вставки крепежных пластин 76 в крепежные углубления 75 для соединения гребнеобразных конструкций 62, 64 с продольной передней кромочной частью 13. В частности, крепежные пластины 76 предпочтительно вставляют в крепежные углубления 75, так чтобы по меньшей мере частично образовать две продольные поверхностные части (только продольная поверхностная часть 51 из которых видна на фиг. 7), принадлежащие к крепежному гнезду 50 засасывающей стороны и крепежному гнезду напорной стороны соответственно.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, этап 110 использования конструкции 7 лопасти содержит операцию использования первого трубчатого сегмента 13A, имеющего втулочную коневую часть 78, и операцию использования второго трубчатого сегмента 13B, имеющего сопрягаемую концевую часть 79, которая сопрягается с втулочной частью 78. Кроме того, этап 110 использования конструкции 7 лопасти предпочтительно содержит операцию вставки втулочной концевой части 78 в сопрягаемую концевую часть 79 для соединения друг с другом первого и второго трубчатых сегментов 13A, 13B, так чтобы образовать продольный трубчатый элемент 13, который предназначен для образования продольной передней кромочной части 13. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, перед вышеупомянутой операцией вставки втулочной части 78 в сопрягаемую часть 79 этап 110 содержит операцию нанесения клеящего вещества, такого как, например, эпоксидная смола, на втулочную часть 78.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, этап 130 крепления прозрачных панелей 31, 33 содержит операцию использования первого типа крепежных элементов и операцию использования второго типа крепежных элементов 55, отличных от первого типа крепежных элементов, для крепления каждой из прозрачных панелей 31, 33 к конструкции 7 лопасти. В частности, крепежные элементы первого типа предпочтительно содержат клеящее вещество, такое как, например, эпоксидная смола.
Следует отметить, что многочисленные модификации и/или варианты могут быть предложены в лопасти для ветряного турбинного генератора и/или в способе сборки согласно данному изобретению.
К примеру, путем изготовления конструкции 7 лопасти из достаточно прочного материала лопасть может быть снабжена одной прозрачной зоной 40 вместо содержащей множество прозрачных зон 40, как описано выше. Такая прозрачная зона может быть, например, получена путем удаления множества армирующих ребер 15, так чтобы прозрачная зона была ограничена, например, вершиной 11 лопасти, корнем 12 лопасти и продольными передней и задней кромочными частями 13, 14. Следует также отметить, что согласно менее преимущественному варианту осуществления данного изобретения, прозрачная зона 40 могла бы также содержать прозрачный материал вместо ее формирования с помощью полости или сквозного проема.
В соответствии с дополнительными вариантами осуществления данного изобретения, согласно размерам лопасти, количество прозрачных панелей и/или количество гребнеобразных конструкций и/или количество трубчатых сегментов, которые образуют продольный трубчатый элемент, могут быть различными, и более конкретно либо больше, либо меньше по сравнению с количествами, указанными выше.
К примеру, в общем случае необходимо, чтобы лопасть 6 содержала по меньшей мере одну панель засасывающей стороны и по меньшей мере одну панель напорной стороны, изготовленные из прозрачного материала.
В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, лопасть 6 может содержать продольный трубчатый элемент 13, который содержит единственный трубчатый сегмент, присоединенный к корню лопасти и к вершине лопасти соответственно, таким образом, без необходимости предусмотреть множество трубчатых сегментов, соединенных друг с другом.
В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, конструкция лопасти может содержать единственную пару гребнеобразных конструкций, предназначенных для их соединения друг с другом для образования единой детали или конструкции, присоединенной к продольной передней кромочной части и к вершине лопасти соответственно.
На основании описанного выше можно понять, каким образом лопасть для ветряного турбинного генератора и способ сборки такой лопасти согласно данному описанию позволяют достичь вышеупомянутых целей.
Тот факт, что используется лопасть для ветряного турбинного генератора, которая является по меньшей мере частично прозрачной, в действительности делает возможным наблюдать окружающую природную среду сквозь сами лопасти, таким образом снижая негативное визуальное влияние ветряного турбинного генератора и в результате позволяя ему лучше вписаться в окружающую природную среду по сравнению с ветряными турбинными генераторами уровня техники, предшествующего данному изобретению.
Не нарушая принципа данного изобретения, варианты его осуществления и детали могут быть изменены по сравнению с тем, что было описано и проиллюстрировано в качестве примера, не ограничивающего рамки изобретения, без отхода от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.