DE102011003602B4

DE102011003602B4 - Sicherungssystem für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, Rotorblatt und Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102011003602B4
Application number: DE102011003602.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Quell
Original assignee: Senvion GmbH
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: DE102011003602A1

Abstract

Sicherungssystem für ein Rotorblatt (1) einer Windenergieanlage, wobei sich das Rotorblatt (1) entlang einer Längserstreckung von einer Rotorblattwurzel (2) im Wesentlichen zu einer Rotorblattspitze (3) erstreckt und wenigstens einen Bereich aufweist, in der das Rotorblatt (1) ein aerodynamisches Querschnittsprofil (4) aufweist, das eine Profilvorderkante (5) und eine Profilhinterkante (6) aufweist, die über eine Saugseite (7) und eine Druckseite (8) des Querschnittsprofils (4) verbunden sind, wobei das Sicherungssystem im Inneren des Rotorblatts (1) wenigstens ein wenigstens abschnittsweise entlang der Längserstreckung des Rotorblatts (1) angeordnetes längserstrecktes und Zugbelastungen übertragendes Hauptstrangelement (20) und eine Mehrzahl von längserstreckten und Zugbelastungen übertragenden Nebenstrangelementen (21, 22) aufweist, die mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement (20) verbunden sind, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) mit wenigstens einer Anschlagvorrichtung im Bereich der Rotorblattwurzel (2) verbunden ist, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) und/oder die Mehrzahl der Nebenstrangelemente (21, 22) an einer Mehrzahl von Anknüpfungspunkten (33–36) mit flächigen Strukturen des Rotorblatts (1) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherungssystem für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, wobei sich das Rotorblatt entlang einer Längserstreckung von einer Rotorblattwurzel im Wesentlichen zu einer Rotorblattspitze erstreckt und wenigstens einen Bereich aufweist, in der das Rotorblatt ein aerodynamisches Querschnittsprofil aufweist, das eine Profilvorderkante und eine Profilhinterkante aufweist, die über eine Saugseite und eine Druckseite des Querschnittsprofils verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Rotorblatt und eine entsprechende Windenergieanlage.
Die auf die Rotorblätter einwirkenden Kräfte sind von sehr dynamischer Natur. Es kommt in Einzelfällen vor, dass sich Teile von Rotorblättern einer Windenergieanlage lösen und in der Umgebung der Windenergieanlage zu Boden stürzen. Dies erfolgt vor allem in Fällen unkontrollierter Beschleunigungen des Rotors der Windenergieanlage, beispielsweise in Einzelfällen bei Starkwindereignissen oder bei Versagen von Steuer- und/oder Bremssystemen. Katastrophal wirken sich auch Turmberührungen auf die Rotorblattstruktur aus, die auftreten können, wenn bei starkem Wind ein Rotorblatt soweit durchgebogen wird, dass seine Spitze im unteren Umkehrpunkt seines Umlaufs den Turm berührt. Dabei wird die üblicherweise eine Schalenbauweise aufweisende Rotorblattstruktur nachhaltig geschädigt.
In heutigen modernen und materialeffizienten Fertigungs- und Berechnungsverfahren werden die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe, insbesondere glas- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe, immer besser ausgenutzt. Dennoch besitzen Rotorblätter eine relativ große Masse. Mit wachsender Leistung einer Windenergieanlage steigen auch der Rotordurchmesser und die Rotorblattmasse. Um die Beschleunigungen dieser großen Massen zu begrenzen, werden die Windenergieanlagen mit niedrigen Drehzahlen betrieben.
Im Laufe einer Umdrehung wirken wechselnde Lasten auf die Rotorblätter ein. Ein Grund hierfür ist das Eigengewicht des Rotorblatts, das stets nach unten wirkt. Ein weiterer Grund liegt in dem unregelmäßigen und generell vom Boden nach oben hin zunehmenden Windfeld. Die bodennahe Grenzschicht ist für diesen Windgradienten verantwortlich. Diese im Laufe der Rotation des Rotors wechselnden Kräfte führen zu ständig wechselnden Biegebelastungen des Rotorblatts. Mit steigender Windgeschwindigkeit wächst außerdem die Turbulenzintensität des Windes und die Böen erreichen wesentlich höhere Windgeschwindigkeiten, was wiederum deutlich stärkere Belastungen der Rotorblätter nach sich zieht.
Mit zunehmender Rotorblattlänge werden die Rotorblätter auch in Umfangsrichtung und bezüglich ihrer Torsionssteifigkeit weicher. Hierdurch kann es zu einer Überlagerung von Biegeschwingungen in Umfangsrichtung und Torsionsschwingungen um die Rotorblattlängsachse kommen. Diese Überlagerung führt bei bestimmten Windverhältnissen zu einer sich selbst erzeugenden Schwingung, dem so genannten „Flattern”. Hierbei handelt es sich um aerodynamisch induzierte Schwingungen.
Zusätzliche Belastungen für das Material stellen auch Klima- und Witterungseinflüsse dar. Rotorblätter müssen in einem Temperaturbereich von ca. –20°C bis +50°C ohne Dauerschäden funktionsfähig sein. Erosionsschäden durch Regen, Hagel und Staub sind an der Vorderkante des Rotorblatts zu beobachten. Windenergieanlagen stellen außerdem potentielle Anziehungspunkte für Blitzentladungen bei Gewittern dar. Hierbei sind erfahrungsgemäß die Blattspitzen besonders betroffen. Es müssen Ströme bis 100 kA möglichst ohne große Beschädigungen abgeleitet werden. Hierzu sind Blitzschutzsysteme innerhalb des Rotorblatts installiert.
Diese verschiedenen Belastungsquellen können zu einem Versagen der Rotorblattstruktur führen. Hierbei kann es sich um spontane Schäden durch hohe Belastungen oder um Ermüdungsschäden handeln, die nach längerer Einwirkungsdauer auch bei geringeren Belastungen auftreten können. Charakteristische Beschädigungen in Faserverbundstrukturen sind Faserbrüche, Zwischenfaserbrüche und Delaminationen. Bei Faserbrüchen werden die Fasern des Laminats direkt beschädigt. Durch das Reißen der Fasern verliert das Material seine Zugfestigkeit in der Richtung der betroffenen Faserlage. Zwischenfaserbrüche zeichnen sich dadurch aus, dass die Matrix beschädigt wird, also der Kunststoff oder das Harz, in das die Fasern eingebettet sind. Bei einer Delamination lösen sich zwei aufeinander liegende Laminatschichten voneinander ab. Auch Fertigungsfehler, z. B. Lufteinschlüsse im Laminat oder nicht ordnungsgemäße Verklebungen, haben negative Auswirkungen auf die tragenden Strukturen. Gerade im Inneren der Rotorblattstruktur liegende Fehlstellen sind in der Regel nicht frühzeitig erkennbar. Daher erfolgt die Auslegung von Rotorblättern mit genügend Toleranzen, um auch Fehlstellen im Inneren der Rotorblattstruktur tolerieren zu können.
Die Schadensbilder bei Rotorblattschäden unterscheiden sich in der Größe der abgerissenen Fragmente. Sind die Segmente kleiner als 1 m² und die Masse kleiner als 10 kg, so handelt es sich um abgerissene Kleinteile. Bei Segmenten größer als 1 m² mit einer Masse größer als 10 kg werden Teilstrukturen abgerissen. Bricht das Rotorblatt an der Nabe ab, so reißt die Gesamtstruktur des Rotorblatts ab. Der letztgenannte Fall ist mit weniger als 2% aller Fälle der seltenste. Deutlich häufiger werden Kleinteile abgerissen. Mit etwa 90% aller Schadensfälle ist der Abriss von Teilstrukturen der häufigste. Turmberührungen sind vergleichsweise selten, erzeugen allerdings eine vergleichsweise große Anzahl von Bruchstücken.
Der Abriss der Gesamtstruktur und von Teilstrukturen, aber auch von Kleinteilen, birgt ein großes Gefahrenpotenzial. Bei Windenergieanlagen der Multimegawattklasse wiegen die einzelnen Rotorblätter mehrere Tonnen. Sie erreichen Blattspitzengeschwindigkeiten von ca. 80 m/s. Die in der Anlage gespeicherte kinetische Energie gefährdet die Umgebung, wenn infolge eines Rotorblattversagens das Blatt oder ein Teil davon abreißt. Abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors, der Größe der Rotorblätter, der Geometrie der abgerissenen Struktur, der Windgeschwindigkeit und der Position des Rotorblatts beim Abriss ergeben sich Flugweiten der Bruchstücke von wenigen Metern bis zu mehreren 100 Metern.
Um die Gefährdung der Umgebung bei Rotorblattversagen zu minimieren, muss die beim Abbruch eines Rotorblattsegments freigesetzte kinetische Energie absorbiert werden, so dass keine Schädigung der Umgebung der Windenergieanlage hervorgerufen wird. Dabei darf die Grundfunktion des Rotorblatts nicht beeinträchtigt werden, einem Windfeld Energie zu entziehen, in eine Drehbewegung des Rotors umzusetzen und zu einem Generator zu leiten. Da die Art und Position abgerissener Segmente über das Rotorblatt verteilt sind, ist die Anordnung einer solchen Sicherung in einem Rotorblatt blattspezifisch so auszulegen, dass hierdurch alle Bereiche des Blattes erreichbar sind, d. h. sowohl kleinere Bruchstücke im Bereich der Rotorblattspitze als auch ein Bruch im Bereich der Blattwurzel abgedeckt werden. Gleichzeitig soll das Rotorblatt mit möglichst geringem zusätzlichem Gewicht belastet werden.
DE 10 2009 040 515 A1 offenbart ein Rotorblatt für eine Windturbine mit einer horizontalen Rotationsachse. Ein aerodynamisch geformter Schalenkörper mit Flügelprofil ist jeweils im Bereich der maximalen Profildicke durch ein Hohlprofil mit Kastenquerschnitt der Länge nach ausgesteift. Der Kastenquerschnitt wird von Gurtungen, die jeweils mit einem Abstand zur Profilsehne des Flügelprofils den Schalenkörper auf der Druck- und Saugseite verstärken, und von Stegen, die die beiden Gurtungen quer zur Schalenrichtung des Rotorblatts untereinander verbinden, gebildet. Das Hohlprofil wird durch in Längsrichtung voneinander beabstandete Querschotte, die allseitig biegesteif mit den inneren Wandungen des Kastenquerschnitts verbunden sind, so ausgesteift, so dass zwischen jeweils zwei Querschotten eine biege-, schub- und torsionssteife Zelle gebildet wird, die als Einzelelement eine lokale Aussteifung und als Regelelement eine globale Aussteifung des Rotorblatts bewirkt.
DE 10 2008 037 589 A1 ist ein Versteifungsmittel für ein Rotorblatt zu entnehmen. Das Rotorblatt für einen Windkraftkonverter umfasst eine Hülle, ein Hohlelement zur Stützung der Hülle und ein Versteifungsmittel, das zur Verstärkung der Knickfestigkeit des Flügels an einer Innenseite der Hülle gesichert ist.
In DE 202 06 942 U1 ist ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage gezeigt, wobei dieses eine Schale umfasst, deren Profilquerschnitt gegen Biegung in Schalenrichtung durch paarweise vorgesehene Gurte und Stege zwischen diesen versteift ist. Die Gurte bestehen aus in Längsrichtung faserverstärktem Kunststoff, wobei die Gurte außerdem in Längsrichtung einen glasfaser- und einen carbonfaserverstärkten Abschnitt aufweisen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Sicherungssystem für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zur Verfügung zu stellen, sowie ein entsprechendes Rotorblatt und eine entsprechende Windenergieanlage, mit dem eine Gefährdung der Umwelt bei Rotorblattversagen minimiert wird, wobei gleichzeitig die Konstruktion des Rotorblatts nicht beeinträchtigt wird. Das Rotorblatt soll dabei nicht wesentlich schwerer gemacht werden. Außerdem soll das Sicherungssystem konstruktiv einfach und ohne großen zeitlichen Mehraufwand, insbesondere während der Fertigung, in eine Rotorblattstruktur einbaubar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherungssystem für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, wobei sich das Rotorblatt entlang einer Längserstreckung, die sich von einer Rotorblattwurzel im Wesentlichen zu einer Rotorblattspitze erstreckt und wenigstens einen Bereich aufweist, in der das Rotorblatt ein aerodynamisches Querschnittsprofil aufweist, das eine Profilvorderkante und eine Profilhinterkante aufweist, die über eine Saugseite und eine Druckseite des Querschnittsprofils verbunden sind, gelöst, wobei das Sicherungssystem im Inneren des Rotorblatts wenigstens ein wenigstens abschnittsweise entlang der Längserstreckung des Rotorblatts angeordnetes längserstrecktes und Zugbelastungen übertragendes Hauptstrangelement und eine Mehrzahl von längserstreckten und Zugbelastungen übertragenden Nebenstrangelementen aufweist, die mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement verbunden sind, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement mit wenigstens einer Anschlagvorrichtung im Bereich der Rotorblattwurzel verbunden ist, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement und/oder die Mehrzahl der Nebenstrangelemente an einer Mehrzahl von Anknüpfungspunkten mit flächigen Strukturen des Rotorblatts verbunden sind, insbesondere mit einer Innenfläche des Rotorblatts, einem Steg oder einem Gurt.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass längserstreckte und Zugbelastungen übertragende Hauptstrangelemente und Nebenstrangelemente mit wenig Aufwand im Inneren eines Rotorblatts verlegt werden können. Solche Hauptstrangelemente sind zugfest und haben ein geringes Gewicht. Sie sind so auszulegen, dass sie die bei Rotorblattversagen auftretenden Kräfte, insbesondere die auf die Fragmente des Rotorblatts einwirkenden Zentrifugalkräfte, auffangen können und die Fragmente halten können, ohne zu reißen.
Die Ausbildung mit wenigstens einem Hauptstrangelement und mehreren Nebenstrangelementen erlaubt es, Rotorblattstrukturen, also im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere die Schalen des Rotorblatts, Stege und/oder Gurte, in vergleichsweise geringen Abständen zueinander quasi flächendeckend zu sichern. Zentral hierbei sind die Hauptstrangelemente, die das Sicherungssystem an einer Anschlagvorrichtung im Bereich der Rotorblattwurzel aufhängen. Die Anschlagvorrichtung ist im Bereich der Rotorblattwurzel vorzugsweise direkt mit der Rotornabe verbunden, so dass selbst bei einem Vollabriss eines Rotorblatts das Rotorblatt weiterhin gehalten wird. Von diesem einen oder mehreren Hauptstrangelementen zweigen Nebenstrangelemente ab, die über die Innenstruktur des Rotorblatts verteilt mit dem Rotorblatt verbunden sind und Haltekräfte über die Innenfläche des Rotorblatts sowie über die Gurte und Stege des Rotorblatts verteilen und diese an den oder die Hauptstrangelemente weiterleiten.
Ein solches Sicherungssystem auf der Grundlage von Haupt- und Nebenstrangelementen ist mit geringem Aufwand in einem Rotorblatt zu installieren oder kann bei der Herstellung des Rotorblatts mit eingebaut werden. Es gibt zugfeste, leichtgewichtige Materialien, die sich hierfür eignen. Mit den Anknüpfungspunkten, die über die Rotorblattstrukturen verteilt angeordnet sind, ist außerdem ein effizienter Materialeinsatz gegeben, da die Rotorblattstrukturen, also die Schalen, die Gurte und die Stege selbst aufgrund ihrer Faserverbundstoffbauweise eine netzartige Struktur aufweisen, die Kräfte, die das Rotorblatt zerstören, relativ großflächig verteilen, so dass gegebenenfalls die Anknüpfungspunkte der Strangelemente an die Rotorblattstrukturen relativ weit voneinander entfernt sein können, beispielsweise einen oder mehrere Meter voneinander entfernt. Diese Eigenschaft der bei modernen Rotorblättern eingesetzten Faserverbundwerkstoffe wird für das erfindungsgemäße Sicherungssystem materialsparend ausgenutzt.
Da die Hauptstrangelemente im Falle eines Rotorblattversagens die auf mehrere Nebenstrangelemente wirkenden Kräfte aufnehmen, sind die Hauptstrangelemente vorzugsweise stärker ausgelegt als die Nebenstrangelemente. Die Hauptstrangelemente und die Nebenstrangelemente können auch aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen bzw. aneinander gehängten Hauptstrangelementen bzw. Nebenstrangelementen bestehen.
Anzahl, Anordnung und Anschluss des Sicherungssystems innerhalb des Rotorblatts sind blattspezifisch so auszulegen, dass möglichst alle Bereich des Blattes erreicht werden, also sowohl kleinere Bruchstücke insbesondere im Bereich der Rotorblattspitze, Brüche im Bereich der Blattwurzel und zwischen diesen Extremen liegende Schadensereignisse. Dabei wird mit dem erfindungsgemäßen Sicherungssystem eine größtmögliche Anzahl von Bruchstücken an der Anlage gehalten. Die Materialien, die für das Sicherungssystem, insbesondere die Strangelemente, gewählt werden, sollten im Bereich der Blattgurte und Schalenteile etwa gleiche Dehnungen aufnehmen können wie die vorhandene Rotorblattstruktur. Falls die Materialien wesentlich steifer sind als die Rotorblattstruktur, kann es zu Delaminierungen in der Rotorblattstruktur oder zwischen den Komponenten des Sicherungssystems und der Rotorblattstruktur kommen.
Vorzugsweise sind Nebenstrangelemente entlang der Längserstreckung des wenigstens einen Hauptstrangelements verteilt mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement verbunden. In diesem Fall zweigen die Nebenstrangelemente von dem Hauptstrangelement in einer baumartigen Struktur ab, insbesondere verlaufen sie quer zu dem Hauptstrangelement. Dies erfolgt insbesondere vorteilhafterweise im blattwurzelnahen Bereich des Rotorblatts, wo es eine große Erstreckung zwischen der Profilvorderkante und der Profilhinterkante aufweist. Das Hauptstrangelement kann dabei die gesamte Länge des Rotorblatts durchlaufen oder nur einen Teil der Länge des Rotorblatts.
Vorzugsweise verlaufen die Nebenstrangelemente wenigstens abschnittsweise quer und/oder wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Rotorblatts. Der Fall des Querverlaufens der Nebenstrangelemente lässt sich vorteilhafterweise damit verbinden, dass die Nebenstrangelemente entlang der Längserstreckung des Hauptstrangelements verteilt mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement verbunden sind. Sie können allerdings auch von einem Ende des Hauptstrangelements in Längsrichtung des Rotorblatts weiterverlaufen und nach einem längsverlaufenden Abschnitt abzweigen und quer verlaufen. Auch können beispielsweise vom Ende eines Hauptstrangelements mehrere Nebenstrangelemente abzweigen und weiter abschnittsweise parallel zur Längsachse und parallel zueinander verlaufen. Unter im Wesentlichen parallel zur Längsache des Rotorblatts wird hierbei auch verstanden, dass ein Nebenstrangelement abschnittsweise parallel zur Profilvorderkante oder zur Profilhinterkante verläuft oder in einer Richtung, die zwischen der Längsachse und der Profilvorderkante oder Profilhinterkante verläuft. Dies ist insbesondere im immer schmaler werdenden Bereich der Blattspitze der Fall.
Die vorgenannten Geometrien erlauben eine kraftflussgerechte Anordnung von Haupt- und Nebenstrangelementen, so dass bei Krafteinleitung in die Strangelemente keine Spannungsspitzen durch sprungförmige Querschnittsänderungen entstehen.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Sicherungssystems ist das wenigstens eine Hauptstrangelement und/oder wenigstens ein Nebenstrangelement als Stahlseil oder als Kunststoffseil ausgebildet, wobei insbesondere das für das Seil verwendete Material eine Zugfestigkeit von mehr als 500 Nmm^–2, insbesondere mehr als 1500 Nmm^–2, insbesondere mehr als 2500 Nmm^–2 aufweist. Eine höhere Zugfestigkeit führt dazu, dass das entsprechende Seil mit einem kleineren Querschnitt und mit einer kleineren Masse verwendbar ist. Ein besonders zugfestes Kunststoffseil ist unter dem Markennamen „Dyneema” bekannt. Entsprechende Seile haben Zugfestigkeiten von teilweise mehr als 3000 Nmm^–2. Ein Hauptstrangelement aus diesem Material kann einen Durchmesser von wenigen Zentimetern aufweisen. Die Hauptstrangelemente und auch die Nebenstrangelemente untereinander können, abhängig von den zu erwartenden auftretenden Belastungen, verschieden dimensioniert sein.
Die Ausführung als Stahlseil wird vorteilhafterweise als Leiter in einem Blitzschutzsystem eingesetzt.
Mit entsprechenden Seilen weist das Sicherungssystem ein Gewicht aus, das das Toleranzfeld des Rotorblatts, beispielsweise 5% des Eigengewichts des Rotorblatts, nicht übersteigt. Bei Überschreitung dieses Toleranzfeldes müsste ansonsten eine neue Berechnung der Lastannahmen für die Rotorblattstruktur erfolgen. Die Höhe der eingeleiteten Kräfte in das Sicherungssystem ist von der Lage der Bruchstelle im Blatt, vom Gewicht des Bruchstückes und dessen Beschleunigung abhängig. Die maximale Kraft ergibt sich im Blattanschluss bei Abriss des gesamten Rotorblattes. Die Hauptbelastungsrichtung der auf die Konstruktion einwirkenden Kräfte liegt in radialer Richtung, so dass vor allem Beanspruchungen in Zugrichtung entstehen. Bei Einleitung der Kräfte in das Sicherungssystem kommt es zu einer Längenausdehnung der Strangelemente, insbesondere Seile. Die Grenze der Dehnung ist auf den elastischen Verformungsbereich der Werkstoffe fest zu legen, da es ansonsten zu einem Versagen der Komponenten des Sicherungssystems kommt. Durch die Längenausdehnung des Sicherungssystems bzw. der Strangelemente wird ein Teil der freigesetzten kinetischen Energie durch Verformungsarbeit in Reibung und Wärme umgewandelt. Damit wird eine Dämpfung des Kraftstoßes erreicht.
Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Hauptstrangelement wenigstens abschnittsweise mit einem Schalenteil, einem Steg oder einem Gurt des Rotorblatts verbunden. Auch das Hauptstrangelement selber dient somit im Schadensfall zur Aufrechterhaltung der Rotorblattstruktur.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sicherungssystems ist das wenigstens eine Hauptstrangelement wenigstens abschnittsweise entlang einer Nulllinie eines Steges des Rotorblatts angeordnet. Die Hauptbiegerichtung moderner Rotorblätter ist diejenige in der Ebene der Stege bzw. quer zur Oberschale und zur Unterschale des Rotorblatts und der Gurte, die diese Biegebelastungen aufnehmen und an die Rotorblattwurzel und die Rotornabe weiterleiten. Die Nulllinie auf einem Steg ist diejenige Linie, in der das Stegmaterial bei der Biegung des Rotorblatts weder gestaucht noch gedehnt wird, sondern lediglich eine Krümmung erfährt. Da die Strangelemente, insbesondere die Seile, auf der Nulllinie nicht gestaucht oder gedehnt werden, ist diese Anordnung der Hauptstrangelemente besonders materialschonend, so dass sie ihre hohe Zugfestigkeit auch nach mehreren Betriebsjahren, insbesondere über die gesamte Lebenszeit des Rotorblatts, behalten.
Zur Verankerung des Sicherungssystems ist vorzugsweise ein, insbesondere segmentierter, Flanschring vorgesehen, der wenigstens eine Öse als Anschlagvorrichtung aufweist, die insbesondere gegenüber dem Flanschring um 90° abgekantet ist. Damit verläuft die Öse parallel zur Rotorblattstruktur. Um möglichst dicht an die Rotorblattstruktur heranzukommen, sind der Flanschring bzw. die Flanschringsegmente insbesondere vorzugsweise mit Langlöchern versehen. Mit diesen Maßnahmen wird die Biegebelastung in der Biegekante zwischen Öse und Flanschring auf ein Minimum reduziert. Weitere Vorteile des Flanschrings sind die Verteilung der eingeleiteten Kraft auf mehrere Blattbolzen und die Möglichkeit, diesen Flanschring bei allen Typen von Windenergieanlagen einzusetzen.
Alternativ oder zusätzlich zu der Anschlagvorrichtung in Form einer Öse an einem Flanschring ist vorteilhafterweise als Anschlagvorrichtung eine Anbindung an die Verschraubung des Blattanschlusses vorgesehen. Hier können die Hauptstrangelemente an die Blattbolzen angefügt werden, wobei insbesondere verlängerte Blattbolzen Verwendung finden können.
Bedingt durch den Aufbau und die Abmessungen des Rotorblatts erfolgt außerdem vorzugsweise eine Teilung des Sicherungssystems bei einem bestimmten Radius. Blattwurzelseitig kann beispielsweise eine Baumstruktur und blattspitzenseitig eine Parallelstruktur von Hauptstrangelementen und Nebenstrangelementen verwendet werden. Dies erfolgt insbesondere deswegen, weil durch das Herstellungsverfahren, bei dem im Fall eines Zusammensetzens von Ober- und Unterschale die beiden Halbschalen zusammengefügt werden, keine Möglichkeit besteht, über die gesamte Rotorblattlänge die gleiche Eigenschaftenverbindung zwischen den Strangelementen zu realisieren. Dadurch müssen die Strangelemente aus dem vorderen Bereich des Rotorblatts an den Schalen und Gurten blattspitzenseitig komplett vorverlegt werden. Nachdem das Rotorblatt geschlossen ist, kann die Anbindung an die restlichen Strangelemente erfolgen.
Die Anknüpfpunkte stellen das Bindeglied zwischen der Rotorblattstruktur und den Strangelementen dar. Anhand der Anknüpfpunkte wird insbesondere vorzugsweise eine wenigstens teilweise stoffschlüssige Verbindung der Haupt- und Nebenstrangelemente mit der Rotorblattstruktur erzielt.
Vorzugsweise ist ein Anknüpfungspunkt als Überlaminierung eines auf einem flächigen Element des Rotorblatts aufliegenden Hauptstrangelements oder Nebenstrangelements mit einem Gurtmaterialstück, auf ein flächiges Element des Rotorblatts aufgeklebtes oder auflaminiertes Befestigungselement mit einer Befestigungsöse oder als ein oder mehrere einen Steg durchdringende Schraubbolzen, der oder die beidseits des Stegs jeweils durch eine Metallplatte gegenüber dem Steg abgestützt ist oder sind und der oder die an wenigstens einer Seite des Steges den Steg überragt oder überragen, ausgebildet.
Die erste Variante ist insbesondere geeignet, ein Hauptstrangelement oder ein Nebenstrangelement an mehreren Stellen entlang seiner Längserstreckung mit einer flächigen Rotorblattstruktur, also Blattschale, Gurt oder Steg zu verbinden, in dem es mit einem Gurtmaterialstück überlaminiert wird. Die zweite Alternative in Form eines Befestigungselements mit einer Befestigungsöse, das auf ein flächiges Element des Rotorblatts aufgeklebt oder auflaminiert ist, bietet ebenfalls eine flächige stoffschlüssige Verankerung des Befestigungselements. Alternativ kann ein solches Befestigungselement auch in die Rotorblattstruktur eingebettet und einlaminiert sein. Die dritte Alternative mit Schraubbolzen eignet sich insbesondere für die innenliegenden Stege. Sie dienen auch dazu, eine Verbindung von Strangelementen auf gegenüberliegenden Seiten eines Steges herzustellen.
Vorzugsweise ist ein Hauptstrangelement oder ein Nebenstrangelement an einem Ende mit einem Seilschloss, mit einem Verguss, mit einer Pressklemme mit Kausche oder mit einer, insbesondere mit einer Kausche verstärkten, ein Auge formenden Spleißendverbindung terminiert. Gerade bei Seilen sind Spleißverbindungen besonders haltbar und bruchsicher. Ein Seilschloss oder Seilaugenende kann mit den Ösen oder den Außengewinden von Bolzen der Anknüpfpunkte sicher und dauerhaft verbunden werden.
Die Verbindung wenigstens eines Nebenstrangelements mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement ist vorzugsweise eine Knotenverbindung mit einem Klemmknoten, der bei Zugbelastung in einer Richtung festklemmt, oder eine Spleißverbindung. Eine entsprechende Knotenverbindung ist beispielsweise als Stopperstek bekannt und wird häufig in der Seefahrt verwendet, z. B. beim Abschleppen mehrerer Boote an einem Schleppseil. Dabei ist darauf zu achten, dass der Stopperstek bei Zugbelastung nur in eine Richtung festklemmt. Mit einem Stopperstek können die Nebenstränge mit den Hauptsträngen formschlüssig verbunden werden, gleichzeitig sind die Nebenstränge gegen ein axiales Wegrutschen in Belastungsrichtung entlang des Hauptstrangs gesichert. So lässt sich auch eine baumartige vom Hauptstrang verzweigende Struktur der Nebenstränge verwirklichen. Eine Spleißverbindung ist demgegenüber noch belastbarer, jedoch auch in der Herstellung aufwendiger.
Bei Rotorblättern, die, insbesondere im Bereich der Rotorblattspitze, eine Wuchtkammer aufweisen, ist vorzugsweise wenigstens ein Anknüpfungspunkt an einer Wuchtkammer des Rotorblatts angeordnet. Damit wird auch die Wuchtkammer, die zum Auswuchten des Rotorblatts hinsichtlich eines optimalen Rundlaufs des Rotorblatts dient, gegen ein Abreißen bei Rotorblattversagen gesichert.
Vorzugsweise sind Komponenten des Sicherungssystems im Wesentlichen an den Stellen überlaminiert, an denen sie an Flächen von Teilen des Rotorblatts anliegen oder Flächen von Teilen des Rotorblatts berühren. Entsprechende Teile des Rotorblatts sind Innenflächen der Rotorblattschalen, Gurte und Stege. Vorzugsweise werden einige oder alle Komponenten des Sicherungssystems, die unmittelbar mit der Rotorblattstruktur in Kontakt sind oder kommen können, mit Hilfe einer Laminatschicht oder durch Überharzen oder Einharzen gegen Klappern bzw. Schlagen gesichert.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherungssystem gelöst sowie durch eine entsprechende Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Rotorblatt mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherungssystem.
Die zu dem erfindungsgemäßen Sicherungssystem genannten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale gelten auch für das erfindungsgemäße Rotorblatt und die erfindungsgemäße Windenergieanlage, die das Sicherungssystem aufweisen, entsprechend.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt,
2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem,
3 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem in alternativer Konfiguration,
4 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem in alternativer Konfiguration,
5 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem in alternativer Konfiguration,
6 eine schematische Draufsicht auf ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem,
7 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Rotorblatts mit einem Teil eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems,
8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Anknüpfungspunktes,
9 eine schematische Seitenansicht des Anknüpfungspunktes aus 8,
10 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Anknüpfungspunktes,
11 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Anknüpfungspunkt,
12 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Anknüpfungspunkt,
13 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Anknüpfungspunkt,
14 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Anknüpfungspunkt,
15 eine schematische Darstellung eines Stoßpuffers,
16 eine schematische Darstellung eines Stoßpuffers,
17 eine schematische Darstellung eines Stoßpuffers,
18 eine schematische Darstellung eines Stoßpuffers,
19 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem,
20 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Rotorblatt mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem,
21 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Anknüpfungspunkt am Ende eines Nebenstrangs,
22 eine schematische Seitenansicht des Anknüpfungspunktes gemäß 21,
23 eine Querschnittsdarstellung durch eine Verbindungsstellung eines Sicherungssystems gemäß der Erfindung,
24 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anschlagvorrichtung und
25 eine Querschnittsdarstellung durch die Anschlagsvorrichtung gemäß 24.
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
In 1 ist ein Rotorblatt 1 mit seinem aerodynamischen Querschnittsprofil 4 schematisch im Querschnitt dargestellt, das von einer Profilvorderkante 5 über eine Saugseite 7 und eine Druckseite 8 zu einer Profilhinterkante 6 führt. Die Saugseite 7 ist dabei durch eine obere Halbschale 9 realisiert, die Druckseite 8 durch eine untere Halbschale 10. Die Halbschalen 9, 10 sind üblicherweise in einer faserverstärkten Kunststoffbauweise aufgebaut, mit Glasfasern oder Kohlefasern, die in eine Harzmatrix eingebettet sind. Im Inneren des Rotorblatts 1 sind Strukturen angeordnet, die die Stabilität des Rotorblatts 1 herstellen, nämlich Stege 11, 12 sowie Hauptgurte 13, 14 an der Saugseite 7 und der Druckseite 8 sowie optional vordere Nebengurte 15, 16 in der Nähe der Profilvorderkante 5 und hintere Nebengurte 17, 18 in der Nähe der Profilhinterkante 6. Die Gurte 13 bis 18 bestehen aus Lagen von faserverstärkten Kunststoffen mit im Wesentlichen paralleler Faserorientierung, die die Hauptlast der Biegemomente des Rotorblatts 1 im Betrieb aufnehmen und an die Rotorblattwurzel übertragen. Die Stege 11, 12 stabilisieren die Form des aerodynamischen Querschnittsprofils 4 im Betrieb der Windenergieanlage.
In 2 ist in einem schematischen Querschnitt ein Rotorblatt 1 wie in 1 dargestellt, wobei jedoch die Gurte 13 bis 18 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Das Rotorblatt 1 in 2 weist ein erfindungsgemäßes Sicherungssystem auf mit zwei Hauptstrangelementen 20, die jeweils auf der Nulllinie an den Stegen 11, 12 verlaufen. Von den beiden Hauptsträngen, die in Längsrichtung des Rotorblatts 1 verlaufen, zweigen Nebenstränge 21 ab, die zur oberen Halbschale 9 und zur unteren Halbschale 10 im vorderen und im hinteren Bereich der Halbschalen 9, 10 führen, sowie zwei Nebenstränge 21, die zu den Hauptgurten 13, 14 führen und dort Anknüpfungspunkte bieten. Die Anordnung der Hauptstrangelemente 20 in der Nulllinie der Stege 11, 12 führt zu einer besonders geringen Belastung der Hauptstrangelemente 20 während des normalen Betriebs der Windenergieanlage.
Die in diesem und den folgenden Figuren dargestellten Hauptstrangelemente 20 und Nebenstrangelemente 21, 22 bestehen insbesondere aus dem leichtgewichtigen und hochzugfesten Kunststoffseil aus dem Werkstoff Dyneema aus hochfesten Polyethylenfasern oder aus weniger spezialisierten Kunststofffasern bzw. -seilen oder aus Stahlseilen.
In 3 ist ein Rotorblatt 1 mit einer alternativen Konfiguration eines Sicherungssystems gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Fall zweigen von einem zentralen einzelnen Hauptstrangelement 20 eine Reihe von Nebenstrangelementen 21 ab, die wiederum die obere Halbschale 9 und die untere Halbschale 10 an den gleichen Stellen kontaktieren, wie dies in 2 dargestellt war. In diesem Fall ist der Hauptstrang 20 in der Schnittebene, die in 3 dargestellt ist, nicht mit einer flächigen Struktur des Rotorblatts 1 verbunden. Diese Konfiguration bietet eine erhöhte Flexibilität der Struktur des Sicherungssystems.
In 4 ist eine weitere Alternative einer Konfiguration eines Sicherheitssystems in einem Rotorblatt 1 dargestellt. Um die obere Halbschale 9 und die untere Halbschale 10 an den gleichen Positionen, wie in 2 und 3 dargestellt, zu sichern, ist am Hauptgurt 13 der oberen Halbschale 9 und am Hauptgurt 14 der unteren Halbschale 10 jeweils ein Hauptstrangelement 20 verlegt und kontaktiert. Von diesen zweigt jeweils ein Nebenstrangelement 21 in Richtung der Profilvorderkante 5 und in Richtung der Profilhinterkante 6 ab, die durch die Stege 11 und 12 zu den Anknüpfungspunkten im vorderen und hinteren Kasten des Profils 4 geleitet werden. Hierbei werden gegenüber den Lösungen aus 2 und 3 zwei Nebenstrangelemente 21 eingespart. Die Hauptstrangelemente 20 sind jedoch an den Gurten 13, 14 angeordnet und erfahren im Betrieb des Rotorblatts 1 daher eine fortwährende Stauchung und Dehnung, was nach längerer Betriebszeit zu einer graduellen Ermüdung der Hauptstrangelemente 20 führt. Diese müssen somit mit etwas höheren Toleranzen ausgelegt werden als im Falle der Varianten nach 2 oder 3.
In 5 ist eine weitere Konfiguration eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems in einem Rotorblatt 1 im Querschnitt dargestellt. Ähnlich wie in 2 verlaufen entlang der Nulllinie der Stege 11, 12 zwei Hauptstrangelemente 20. In diesem Schnitt verlaufen Nebenstrangelemente 21 in Längsrichtung des Rotorblatts 1 an den Anknüpfungspunkten an der oberen Halbschale 9 und der unteren Halbschale 10, wie in den 2 bis 4. An einer anderen Stelle entlang der Längserstreckung des Rotorblatts 1 sind diese mit den Hauptstrangelementen 20 verbunden. Dies kann beispielsweise wie in 2 dargestellt ausgestaltet sein, so dass die Ausführungsbeispiele der 2 und 5 als Schnitte durch ein Rotorblatt 1 an verschiedenen Stellen des Rotorblatts 1 angesehen werden können. Alternativ zu der Anordnung der Hauptstrangelemente 20 und der Nebenstrangelemente 21 in 5 können auch die Hauptstrangelemente 20 als diejenigen Strangelemente ausgeführt sein, die auf dem Gurt 13 der oberen Halbschale 9 und dem Gurt 14 der unteren Halbschale 10 verlaufen. Es können auch die vier zentralen Stränge als Hauptstränge 20 ausgebildet sein, wobei nur die beiden vorderen und die beiden hinteren Stränge jeweils als Nebenstränge ausgebildet sind, die an einer anderen Stelle mit den Hauptsträngen 20 in der Nulllinie der Stege 11, 12 verbunden sind.
In 6 ist schematisch eine Draufsicht auf ein Rotorblatt 1 dargestellt, das sich von einer Rotorblattwurzel 2 zu einer Rotorblattspitze 3 erstreckt. Stege 11, 12 sind ebenfalls dargestellt. An der Rotorblattwurzel 2 sind Anschlussbolzen 51 sowie zwei Anschlagpunkte 30 für zwei Hauptstränge 20 dargestellt, die parallel zur Längsachse des Rotorblatts 1 in Richtung auf die Rotorblattspitze 3 zu verlaufen. Im in 6 dargestellten Beispiel verlaufen die Hauptstrangelemente 20 bis zu etwas weniger als der Mitte der Längserstreckung des Rotorblatts 1. Dort befindet sich eine Verbindungsstelle 40. In dem blattwurzelseitigen Abschnitt des Rotorblatts 1 zweigen in regelmäßigen Abständen Nebenstrangelemente 21 ab, die zur Profilvorderkante 5 und zur Profilhinterkante 6 im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptstrangelementen 20 verlaufen. Die Konfiguration der Hauptstrangelemente 20 und der Nebenstrangelemente 21 kann in diesem Fall beispielhaft entsprechend der Konfiguration aus 2 ausgebildet sein.
Die Nebenstrangelemente 21 knüpfen an Verbindungspunkten 31 an die Hauptstrangelemente 20 an. Diese Verbindungspunkte sind vorzugsweise als Spleißverbindungen oder als Klemmknoten, beispielsweise Stoppersteks, ausgebildet. Die Verbindungspunkte 31 können auch als Anknüpfungspunkte 33 an die Stege 11, 12 ausgebildet sein. Die Nebenstrangelemente 21 enden jeweils in etwa gleichen Abständen zu den Stegen 11, 12 an den oberen und unteren Halbschalen 9, 10 in Anknüpfungspunkten 35. Abstände zwischen den Verbindungspunkten 31 entlang der Hauptstrangelemente 20 können beispielsweise 2 bis 3 m betragen. Die Länge der Nebenstrangelemente 21 in Richtung auf die Profilvorderkante 5 ist geringer als die Länge in Richtung auf die Profilhinterkante 6. Dies ist der Form des aerodynamischen Querschnittsprofils 4 geschuldet, die zur Profilhinterkante 6 hin weiter auslädt als zur Profilvorderkante 5 hin.
Etwas vor der Hälfte der Länge des Rotorblatts 1 enden die Hauptstrangelemente 20 in einem Verbindungspunkt 40, an dem auch Anknüpfungspunkte 34 an den Steg vorgesehen sind. An dem Verbindungspunkt 40 befinden sich auch Verbindungspunkte 32 zu anschließenden Nebenstrangelementen 22, die in Längsrichtung des Rotorblatts 1 angeordnet sind. Jeweils drei Nebenstrangelemente 22 verlaufen an der oberen Halbschale 9 und an der unteren Halbschale 10. Um eine dichte Folge von Anknüpfungspunkten zu erzeugen, sind die längsverlaufenden Nebenstrangelemente 22 im blattspitzenseitigen Bereich in regelmäßigen Abständen mit Anknüpfungspunkten 36 versehen. Die Nebenstrangelemente 22 sind jeweils mit den Hauptstrangelementen 20 im Bereich der Verbindungsstelle 40 verbunden. Die Nebenstrangelemente 22 verlaufen bis zur Rotorblattspitze 3. Da im vorderen Bereich, d. h. zur Rotorblattspitze 3 hin, der Abstand zwischen Profilvorderkante 5 und Profilhinterkante 6 immer geringer wird, laufen auch die drei Nebenstrangelemente 22 in diesem Bereich aufeinander zu.
Kurz vor der Rotorblattspitze 3 weist das Rotorblatt 1 an seiner Profilhinterkante 6 eine Wuchtkammer 23 auf, die an einem Anknüpfungspunkt 37 an das hintere Nebenstrangelement 22 angeknüpft ist. Somit wird auch die Wuchtkammer 23 im Fall eines strukturellen Versagens gehalten. Die Nebenstrangelemente 22 und 21 leiten Kräfte von Bruchstücken an die Hauptstränge 20 weiter, die wiederum sämtliche Kräfte in die Anschlagpunkte 30 an der Rotorblattwurzel 2 leiten. Die Netzstruktur von Gurten, Stegen und Halbschalen sorgt für eine weitere Verteilung der Kräfte, so dass mit der in 6 beispielhaft dargestellten Struktur eine weitgehende Halterung losgerissener Strukturelemente des Rotorblatts 1 möglich ist.
In 7 ist ein Teil des Sicherungssystems gemäß 6 von der Profilvorderkante aus gesehen schematisch dargestellt. An der Rotorblattwurzel 2 des Rotorblatts 1 sind die Anschlussbolzen 51 erkennbar sowie ein Flanschring 50, der zwei Anschlagpunkte 30 für Hauptstrangelemente 20 aufweist. Die nach rechts hin dünner werdende Struktur stellt einen Steg 12 dar. Dieser hat im Bereich der Rotorblattwurzel 2 eine im Wesentlichen halbellipsenförmige Stegöffnung 12a. Die Hauptstrangelemente 20 sind mit Anknüpfungspunkten 33 am Steg 12 befestigt. Kurz hinter der Stegöffnung 12a biegen die beiden Hauptstrangelemente 20 in Richtung auf die Nulllinie der Stege 11, 12 ab. Beide Hauptstrangelemente 20 verlaufen dann entlang der Nulllinien an den Stegen 11, 12 weiter bis zur Verbindungsstelle 40, wo sie an einer Grundplatte 41 festgemacht sind. Die Darstellung in 7 stellt die beiden Hauptstrangelemente 20 übereinander bzw. perspektivisch aufeinander fallend dar. Tatsächlich sind sie, wie in 6 dargestellt, in zwei Ebenen zueinander versetzt angeordnet und überdecken sich in der 7 nur in der perspektivischen Verkürzung.
In 8 ist im Querschnitt schematisch ein Anknüpfungspunkt 36 dargestellt, wobei ein längsverlaufendes Nebenstrangelement 22 an einer von mehreren Stellen entlang seiner Längserstreckung auf einer flächigen Rotorblattstruktur 60 angeknüpft ist. Die Rotorblattstruktur 60 ist im dargestellten Fall eine Struktur aus einem Trägermaterial das mit einer Laminatschicht 61 überzogen ist. Auf diese Laminatschicht 61 ist ein Nebenstrangelement 22 in ein Klebeharz 62 eingebettet und diese Struktur aus Nebenstrangelement 22 und Klebeharz 62 von einem Polyamidgurt 63 flächig überzogen. Polyamidgurte werden vielfach als Hebegurte verwendet. Der Polyamidgurt 63 ist beidseits des Nebenstrangelements 22 mit einer weiteren Laminatschicht 64 fixiert. Dieser Querschnitt kann an mehreren Stellen entlang des Nebenstrangelements 22, beispielsweise im Abstand von jeweils 1 bis 3 Metern, wiederholt werden. Wichtig ist hierbei die Stärke des Polyamidgurts 63 und die flächige Einlaminierung des Polyamidgurts 63, der einen großflächigen stoffschlüssigen Anknüpfungspunkt des Nebenstrangelements 22 an die Rotorblattstruktur 60 darstellt.
In 9 ist der Anknüpfungspunkt 36 aus 8 von der Seite schematisch dargestellt. Die Rotorblattstruktur 60 und die erste Laminatschicht 61 sind wiederum übereinander dargestellt. Links und rechts ist das Nebenstrangelement 22 zu erkennen, das sich in beide Richtungen weiter fortsetzt. Mit einer engmaschigen Schraffierung ist der Polyamidgurt 63 gekennzeichnet, der sich über das Nebenstrangelement 22 erstreckt und an seinen Rändern von einer weiteren Laminatschicht 64 überdeckt ist. Die Länge dieses Anknüpfungspunktes 36 kann, ebenso wie seine Breite, vorzugsweise zwischen 5 und 30 cm betragen, beispielsweise zwischen 10 und 20 cm. In der Draufsicht kann ein solcher Anknüpfungspunkt 36 quadratisch oder rechteckig sein oder eine andere Form haben, abhängig von den umgebenden Rotorblattstrukturen, beispielsweise begrenzt durch den zur Profilhinterkante 6 oder zur Profilvorderkante 5 verfügbaren Platz.
In den 10 bis 14 sind weitere erfindungsgemäß vorgesehene Anknüpfungspunkte 33, 35 und 36 dargestellt. Die Rotorblattstruktur 70 ist jeweils eine Rotorblattstruktur 70 in Sandwichbauweise, in der eine Zwischenschicht 73, beispielsweise aus einem Schaummaterial oder aus Balsaholz, von zwei Laminatschichten 71, 72 eingefasst ist. Die Laminatschichten 71, 72 können faserverstärkte Kunststoffschichten sein. Typische Anwendungsfälle für Rotorblattstrukturen in Sandwichbauweise sind beispielsweise Stege 11, 12.
In 10 ist auf der Rotorblattstruktur 70 einseitig ein Nebenstrangelement 22 längs verlegt, das überlaminiert ist. Eine solche Struktur ist etwas schneller und einfacher herstellbar als die Struktur aus 8 und 9 und kann insbesondere bei kleineren Rotorblättern ausreichen.
Eine aufwendigere Herstellung erfordert der Anknüpfungspunkt 36 aus 11, bei dem in der Zwischenschicht 73 der Rotorblattstruktur 70 ein Ankerelement 75 eingefügt ist, an das sich eine Öse 76 anschließt, die einseitig aus der Rotorblattstruktur 70 herausragt und die als Anknüpfungspunkt 36 für ein Hauptstrangelement 20 oder ein Nebenstrangelement 21, 22 dienen kann. Ein solcher Anker ist sehr fest in der Rotorblattstruktur 70 verankert. Insofern ist ein solcher Anknüpfungspunkt 36 insbesondere für hohe Belastungen geeignet. Er ist allerdings auch in der Herstellung aufwändiger als andere Anknüpfungspunktstrukturen.
In 12 ist auf die Rotorblattstruktur 70 einseitig ein flächiges Ankerelement 75 mittels einer Klebnaht 77 aufgetragen. Das Ankerelement 75 weist wiederum eine, im Querschnitt dargestellte, Öse 76 auf. Auch hier ergibt sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Rotorblattstruktur 70 und dem Anknüpfungselement, also dem Ankerelement und der Öse 75, 76, die einfacher herstellbar ist als der in 11 gezeigte und auch noch nachträglich anbringbar ist.
In 13 ist eine alternative Variante in der Konfiguration gemäß 12 dargestellt. Gemäß 13 ist an der Stelle des Anknüpfungspunktes 35 in die Zwischenschicht 73 der Sandwichstruktur ein Kern 78 eingelassen. Der Anker ist anstatt mit einer Verklebung 77 mit zwei Verbindungselementen 79 mit dem Laminat der Sandwichbauweise verbunden. Dieser Anknüpfungspunkt wird bereits bei der Herstellung des Rotorblattes durch Einsetzen des Kerns 78 in die Rotorblattstruktur 70 an der entsprechenden Stelle vorbereitet.
Eine weitere Ausführungsform eines Anknüpfungspunktes 33 ist in 14 gezeigt. Die Sandwichrotorblattstruktur 70 weist in der Zwischenschicht an dieser Stelle ebenfalls einen Kern 78 auf, der eine zentrale Öffnung aufweist. Durch die zentrale Öffnung ist ein Bolzen 80 geführt, der an einer Seite einen Bolzenkopf 81 und auf der anderen Seite ein Außengewinde 82 aufweist. Zwischen die Laminatschichten 71 und 72 einerseits und den Bolzenkopf 81 und eine auf das Außengewinde 82 geschraubte Mutter 83 andererseits sind jeweils Unterlegscheiben 84, 85 gelegt, die die Schraubkraft großflächig auf die Laminatschichten 71, 72 verteilen und damit deren Zerstörung oder Schädigung verhindern. Auf das Außengewinde 82 des Bolzens 80 kann beispielsweise ein Seilschloss aufgeschraubt werden. Auch ein Bolzen mit Doppelgewinde, d. h. beidseitig angeordneten Außengewinden, ist an dieser Stelle einsetzbar, um beispielsweise ein Hauptstrangelement 20 auf einer Seite mit einem Nebenstrangelement 21 oder 22 an der anderen Seite zu verbinden.
In den 15 bis 18 sind schematisch mehrere Dämpfungsvorrichtungen gezeigt, die es ermöglichen, den Kraftstoß, der bei einem Rotorblattstrukturversagen auftritt, abzumildern. In 15 ist ein Fangstoßbegrenzer 90 in der Form eines Dehnelements 94 gezeigt, das an einem Anschlagpunkt 96 befestigt ist. Dieses hat vor einem Fangstoß eine Länge L₀. Der Fangstoß übt auf das Dehnelement 94 eine Kraft F aus, die zu einer Verlängerung um den Betrag ΔL zu einer Länge L₁ führt. Bei dem Dehnelement 94, 95 handelt es sich beispielsweise um ein Seil, dass einen Kraftstoß mit einer unelastischen Verlängerung beantwortet und somit zu einer Dämpfung des Kraftstoßes beiträgt.
In 16 ist dargestellt, dass an einem Anschlagpunkt 96 ein Fangstoßbegrenzer 91 mit einem Seil 97 ausgebildet ist, das an einem Ende eine Endverdickung 98 aufweist und das durch einen äußeren Führungskörper 99 und einen inneren Führungskörper 100 eng zwangsgeführt ist. Bei einem Fangstoß, der eine Kraft F in Pfeilrichtung ausübt, wird das Seil 97 in Pfeilrichtung gezogen, wobei das Seil 97 durch die Führungskörper 99, 100 hindurch rutscht. Die Führungskörper 99, 100 üben dabei eine starke Reibungskraft auf das Seil 97 aus. Die Reibungskraft dämpft den Fangstoß. Das Durchrutschen des Seils 97 wird durch die Endverdickung 98 gestoppt. Das überstehende Ende, d. h. der Zugweg des Seils 97, kann beispielsweise 0,5 bis 5 m, vorzugsweise 1 bis 2 m betragen. Die Endverdickung 98 kann alternativ auch aus einem Knoten bestehen.
In 17 ist ein Fangstoßbegrenzer 92 schematisch dargestellt, der aus einem Gurtband 101 oder einem Seil besteht, das an einer Stelle zu einer Längserstreckung in mehreren Windungen zusammengefasst ist und an dieser Stelle mittels eines Nähfadens 102 zusammengehalten wird. Bei einem Fangstoß, der mit einer Kraft F beidseitig in Pfeilrichtung wirkt, wird auch eine Kraft auf den Nähfaden 102 ausgeübt, der schrittweise reißt und schrittweise die Windungen des Gurtbandes 101 freisetzt. Auch diese Konstruktion dient als Fangstoßbegrenzer 92.
In 18 ist ein Fangstoßbegrenzer 93 als Fluiddämpfer 103 dargestellt. Dieser weist in seinem Inneren ein Fluid 104, beispielsweise ein Hydrauliköl, auf, das in einer Kammer untergebracht ist, die durch einen Stempel 105 in zwei Teilkammern 109, 110 unterteilt ist. Vor einem Fangstoß mit Kraft F in Pfeilrichtung befindet sich der Stempel 105, der von einer Stange 106 geführt wird, die über eine Dichtung 107 in die erste Teilkammer 109 hineinführt, auf der linken Seite des Fluiddämpfers 103 in 18. Unter Einwirkung der Kraft F wird der Stempel 105 im Fluiddämpfer 103 nach rechts gezogen. Das Fluid 104 strömt durch zwei oder mehr Öffnungen 108 von der ersten Teilkammer 109 in die zweite Teilkammer 110. Dies geschieht relativ langsam, so dass der Kraftstoß gedämpft wird.
In den folgenden 19 bis 23 werden weitere bevorzugte Details von Sicherungssystemen gemäß der Erfindung dargestellt.
In 19 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Rotorblatt 1 dargestellt. In diesem Fall verlaufen Hauptstrangelemente 20 jeweils an der Außenseite der Stege 11, 12 in der jeweiligen Nulllinie der Stege 11, 12. Hiervon zweigen Nebenstrangelemente 21 ab, die von den Hauptstrangelementen 20 ausgehend zunächst parallel auf den Stegen 11, 12 verlaufen und dann wiederum sich an die oberen und unteren Halbschalen 9, 10 anschmiegend in Richtung auf die Profilvorderkante 5 und die Profilhinterkante 6 verlaufen. Dabei können sie auch einen oder mehrere Anknüpfungspunkte am Steg 11, 12 und/oder an den Halbschalen 9, 10 des Rotorblatts 1 haben. Das in 19 dargestellte Querschnittsprofil entspricht einem Querschnitt durch das Rotorblatt 1 gemäß 6 blattwurzelseitig relativ zur Verbindungsstelle 40, also der Stelle einer Abzweigung von quer verlaufenden Nebenstrangelementen 21 von den Hauptstrangelementen 20.
In 20 ist ein weiterer Querschnitt durch das aerodynamische Querschnittsprofil des Rotorblatts 1 gemäß 6 dargestellt, jedoch blattspitzenseitig der Verbindungsstelle 40. Das Querschnittsprofil ist auch entsprechend gegenüber dem Querschnittsprofil aus 19 verjüngt. An dieser Stelle verlaufen nur noch Nebenstrangelemente 22 in Längsrichtung des Rotorblatts 1.
In den 19 und 20 sind Enden von Nebenstrangelementen 21, 22 eingekreist und mit dem Buchstaben A gekennzeichnet. Dieses Detail A ist in den 21 und 22 schematisch dargestellt. Es handelt sich um einen endständigen, also terminierenden, Anknüpfungspunkt für ein Nebenstrangelement 21, 22. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen der Darstellung eines Anknüpfungspunktes 36 gemäß 8. Im Unterschied zu 8 ist dargestellt, das das Nebenstrangelement 21, 22 an seinem Ende mit einer Endspleißverbindung eine Schlaufe bildet. Dabei ist die Schlaufe mit dem Bezugszeichen 22' versehen.
In 22 ist diese Stelle gemäß 21 von der Seite dargestellt. Diese Darstellung entspricht der Darstellung aus 9 mit dem Unterschied, dass sich an dieser Stelle das Nebenstrangelement 22 nicht nach rechts fortsetzt, sondern eine Schlaufe 22' bildet. Der Schlaufenteil ist links von dem Anknüpfungspunkt mit dem Nebenstrangelement 22 mit einer Endspleißverbindung ausgestattet. Dies stellt eine sehr belastbare Art der Verbindung eines Seils mit sich selbst dar. Der Polyamidgurt 63 verläuft durch das Auge bzw. die Öffnung der Schlaufe 22'. Auf diese Weise wird auch der Endpunkt des Nebenstrangelements 22 sicher gehalten. Anstelle eines Nebenstrangelements 22 kann es sich auch um ein Nebenstrangelement 21 gemäß 19, Detail A, handeln.
In 23 ist eine Verbindungsstelle 40 schematisch dargestellt. Die Rotorblattelemente mit faserverstärkten Kunststoffen sind jeweils rautiert ausgefüllt dargestellt. Dies betrifft die obere Halbschale 9 und die untere Halbschale 10 sowie die Stege 11, 12. Sandwichbauweisen sind in diesem Fall nicht separat dargestellt. Auch die Gurte sind der Übersichtlichkeit halber in 23 weggelassen worden.
Zwei Hauptstrangelemente 20 verlaufen in Höhe der neutralen Linie oder Nulllinie der Stege 11, 12, um nicht den Biegebelastungen, die aus der Durchbiegung des Rotorblattes resultieren, zu unterliegen. Solche ständig wechselnden Dehnungen und Stauchungen können zu einem Ermüden der Seile führen.
An der Verbindungsstelle 40 weist jeder Steg 11, 12 beidseitig jeweils eine Grundplatte 41 auf, die jeweils mehrere Öffnungen aufweisen. Durch diese Öffnungen sind Doppelgewindebolzen 43 und Einfachgewindebolzen 44 geschraubt. Ein mittlerer Bolzen dient der Anknüpfung eines Hauptstrangelements 20, das im Querschnitt dargestellt ist, an den Steg 11, 12 entsprechend der Darstellung in 14. Darüber und darunter ist an denselben Grundplatten 41 jeweils ein Einfachgewindebolzen 44 befestigt, der mit einer Mutter ein Seilschloss 42 eines Nebenstrangelements 22 einklemmt, das an der Außenseite des jeweiligen Stegs 11, 12 zur oberen Halbschale 9 bzw. zur unteren Halbschale 10 verläuft und dort in einem Abstand zum Steg 11, 12 in Längsrichtung des Rotorblatts 1 weiterverläuft. Ein Doppelgewindebolzen 43 ist an jedem Steg 11, 12 ebenfalls angeordnet. So ergibt sich eine Konfiguration aus einem Bolzen auf der Innenseite eines Stegs 11, 12 für die Anbindung der Hauptgurte und jeweils drei Bolzen an den Außenseiten der Stege 11, 12, an denen die Nebenstrangelemente 22 für die obere Halbschale 9 und die untere Halbschale 10 sowie die Hauptstrangelemente 20 befestigt werden. Hierzu sollten vorzugsweise bei den Schaubverbindungen Muttern mit Schraubensicherung nach DIN 267-27 mit klebender Beschichtung verwendet werden. Damit ist gewährleistet, dass jedes Nebenstrangelement 22 kraftschlüssig und separat mit einem Hauptstrangelement 20 verbunden ist.
Die Anbindung der jeweiligen Nebenstrangelemente 22 und Hauptstrangelemente 20 erfolgt beispielsweise über symmetrische Seilschlösser 42, die an den Bolzen 43, 44 verschraubt werden. Falls die Seile der Strangelemente 20, 21, 22 ohne Spleißendverbindung in die Seilschlösser 42 eingeführt sind, sind die losen Enden der Seile zu verknoten und so gegen ein Durchrutschen durch die Seilschlösser 42 zu sichern.
An den Doppelgewindebolzen 43 sind jeweils an der Innenseite und der Außenseite des Steges 11 bzw. 12 jeweils ein Nebenstrangelement 22 angeordnet, die ebenfalls entlang des Steges 11, 12 zur oberen Halbschale 9 bzw. zur unteren Halbschale 10 verlaufen, dort vom Steg 11, 12 weg und anschließend in Längsrichtung des Rotorblatts 1 weiter verlaufen. Auf diese Weise werden Nebenstrangelemente 22 in den Zwischenraum zwischen den Stegen 11 und 12 jeweils an der oberen Halbschale 9 und der unteren Halbschale 10 und im vorderen Kasten und im hinteren Kasten verlegt.
In den 24 und 25 ist ein erfindungsgemäßer Anschlagpunkt dargestellt. In 24 ist auf der linken Seite ein Flanschring teilweise dargestellt, der mit einer Blechplatte 52 verbunden oder verschweißt ist, die eine Öse aufweist. Die Blechplatte ist um 90° gegenüber dem Flanschring abgebogen und verläuft in Richtung der Rotorblattstrukturen. Durch einen Bolzen 56 gesichert ist mit der Blechplatte 52 mit der Öse und dem Flanschring 50 ein Hauptstrangelement 20 verbunden in Form eines Seils bzw. eines Kunststoffseils. Dieses weist eine Spleißendverbindung 54 mit einer Schlaufe 53 auf, in die eine Vollkausche 55 eingesetzt ist. Durch die Vollkausche 55 und die Schlaufe 53 verläuft auch der Bolzen 56. Die Blechplatte 52 sollte eine ausreichend große Auflagefläche für die Vollkausche 55 bieten.
In 25 ist der Anschlagpunkt gemäß 24 im Querschnitt dargestellt. Der Flanschring 50, der teilweise dargestellt ist, liegt auf einer Rotorblattstruktur 57, insbesondere dem blattwurzelseitigen Ende der Rotorblattstruktur 57, auf. Eine Blechplatte 52 mit einer Öse ist um 90° hiervon abgebogen. Diese Öse nimmt einen Bolzen 56 auf, der durch eine Öffnung, nämlich eine Schlaufe 53 mit Vollkausche 55 des Hauptstrangelements 20, verläuft. Auf diese Weise ist eine sichere Ableitung der Fliehkräfte von Bruchstücken einer Rotorblattstruktur in die Blattwurzel 2 bzw. den Flanschring 50 und die Rotornabe möglich.
Bei der Montage des Rotorblattes 1 werden das Einbringen der Hauptstrangelemente 20 sowie das Einbringen der Nebenstrangelemente 21, 22 gegebenenfalls in die Vorfertigung der einzelnen Rotorblattkomponenten integriert. Insbesondere werden kontaktierende Strukturen des Sicherungssystems gegen Klappern und Schlagen gesichert, indem sie einlaminiert, überharzt oder eingeharzt werden. Bei der Herstellung der Rotorblattkomponenten im Injektionsverfahren ist es hierzu vorteilhaft, Haupt- und Nebenstrangelemente auf den fertigen Laminataufbau der einzelnen Rotorblattkomponenten zu verlegen und anschließend Laschen aus Polyamidgurt 63 oder anderem Material gemäß 8, 9, 21, 22 an den Positionen der Anknüpfpunkte über die Strangelemente zu legen.
Über die gesamte Länge der Strangelemente sollte eine Laminatschicht gelegt werden. Bei den Hauptstrangelementen 20 oder dem Hauptstrangelement 20 ist dabei darauf zu achten, dass an den Stellen für eine Verzweigung mittels Knotenanbindung für Nebenstrangelemente 21 keine Überlaminierung erfolgt, auf einer Länge von ca. 10 bis 30 cm, vorzugsweise etwa 20 cm. Im Falle einer Anbringung von Seilschlössern an die Hauptstrangelemente 20 oder die Nebenstrangelemente 21, 22 sollten die Enden der Strangelemente ebenfalls nicht eingeharzt oder überlaminiert werden. Bei der Verlegung der Strangelemente 20, 21, 22 auf gekrümmten Flächen sind diese vor einem Wegrutschen zu sichern.
Vor dem Zusammenfügen der Blattschalenhälften sind im blattspitzenseitigen Bereich somit bereits die Nebenstrangelemente 22 aus dem Beispiel gemäß 6, 7 vollständig verlegt und die Anknüpfungspunkte hergestellt. Das Gleiche gilt separat für die Verlegung der blattwurzelseitigen Nebenstrangelemente 21 sowie die Verlegung der Hauptstrangelemente 20 an den Stegen 11, 12. Die Montage aller Elemente bzw. Komponenten des Sicherungssystems, insbesondere von der Blattwurzel bis zur Verbindungsstelle 40 einschließlich und somit die Anbindung sämtlicher Nebenstrangelemente 21, 22 an die Hauptstrangelemente 20 gemäß 6 erfolgt nach Fertigstellung des Rotorblatts 1.
Bezugszeichenliste

1: Rotorblatt
2: Rotorblattwurzel
3: Rotorblattspitze
4: aerodynamisches Querschnittsprofil
5: Profilvorderkante
6: Profilhinterkante
7: Saugseite
8: Druckseite
9: obere Halbschale
10: untere Halbschale
11, 12: Steg
12a: Stegöffnung
13, 14: Hauptgurt
15, 16: vorderer Nebengurt
17, 18: hinterer Nebengurt
20: Hauptstrangelement
21: Nebenstrangelement
22: Nebenstrangelement
22': Schlaufe mit Spleißendverbindung
23: Wuchtkammer
30: Anschlagpunkt
31–32: Verbindungspunkte
33–36: Anknüpfungspunkte
37: Anknüpfungspunkt an Wuchtkammer
40: Verbindungsstelle
41: Grundplatte
42: Seilschloss
43: Doppelgewindebolzen
44: Einfachgewindebolzen
50: Flanschring
51: Anschlussbolzen
52: Blechplatte mit Öse
53: Schlaufe
54: Spleißendverbindung
55: Vollkausche
56: Bolzen
57: Rotorblattstruktur
60: Rotorblattstruktur
61: Laminatschicht
62: Klebeharz
63: Polyamidgurt
64: Laminatschicht
70: Rotorblattstruktur in Sandwichbauweise
71, 72: Laminatschicht
73: Zwischenschicht
74: Überlaminat
75: Ankerelement
76: Öse
77: Klebnaht
78: Kern
79: Verbindungselement
80: Bolzen
81: Bolzenkopf
82: Außengewinde
83: Mutter
84, 85: Unterlegscheibe
90–93: Fangstoßbegrenzer
94: Dehnelement vor Fangstoß
95: Dehnelement nach Fangstoß
96: Anschlagpunkt
97: Seil
98: Endverdickung
99: äußerer Führungskörper
100: innerer Führungskörper
101: Gurtband
102: Nähfaden
103: Fluiddämpfer
104: Fluid
105: Stempel
106: Stange
107: Dichtung
108: Öffnung
109: erste Teilkammer
110: zweite Teilkammer
F: Kraft
L₀: Länge vor Kraftstoß
L₁: Länge nach Kraftstoß
ΔL: Längendifferenz aufgrund Kraftstoß

Claims

Sicherungssystem für ein Rotorblatt (1) einer Windenergieanlage, wobei sich das Rotorblatt (1) entlang einer Längserstreckung von einer Rotorblattwurzel (2) im Wesentlichen zu einer Rotorblattspitze (3) erstreckt und wenigstens einen Bereich aufweist, in der das Rotorblatt (1) ein aerodynamisches Querschnittsprofil (4) aufweist, das eine Profilvorderkante (5) und eine Profilhinterkante (6) aufweist, die über eine Saugseite (7) und eine Druckseite (8) des Querschnittsprofils (4) verbunden sind, wobei das Sicherungssystem im Inneren des Rotorblatts (1) wenigstens ein wenigstens abschnittsweise entlang der Längserstreckung des Rotorblatts (1) angeordnetes längserstrecktes und Zugbelastungen übertragendes Hauptstrangelement (20) und eine Mehrzahl von längserstreckten und Zugbelastungen übertragenden Nebenstrangelementen (21, 22) aufweist, die mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement (20) verbunden sind, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) mit wenigstens einer Anschlagvorrichtung im Bereich der Rotorblattwurzel (2) verbunden ist, wobei das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) und/oder die Mehrzahl der Nebenstrangelemente (21, 22) an einer Mehrzahl von Anknüpfungspunkten (33–36) mit flächigen Strukturen des Rotorblatts (1) verbunden sind.
Sicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Nebenstrangelemente (21, 22) entlang der Längserstreckung des wenigstens einen Hauptstrangelements (20) verteilt mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement (20) verbunden sind.
Sicherungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstrangelemente (21, 22) wenigstens abschnittsweise quer und/oder wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Rotorblatts (1) verlaufen.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) und/oder wenigstens eine Nebenstrangelement (21, 22) als Stahlseil oder als Kunststoffseil ausgebildet ist, wobei insbesondere das für das Seil verwendete Material eine Zugfestigkeit von mehr als 500 Nmm^–2, insbesondere mehr als 1500 Nmm^–2, insbesondere mehr als 2500 Nmm^–2, aufweist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) wenigstens abschnittsweise mit einem Schalenteil, einem Steg (11, 12) oder einem Gurt (13–17) des Rotorblatts (1) verbunden ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Hauptstrangelement (20) wenigstens abschnittsweise entlang einer Nulllinie eines Steges (11, 12) des Rotorblatts (1) angeordnet ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere segmentierter, Flanschring (50) vorgesehen ist, der wenigstens eine Öse als Anschlagvorrichtung aufweist, die insbesondere gegenüber dem Flanschring (50) um 90° abgekantet ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Anschlagvorrichtung eine Anbindung an die Verschraubung des Blattanschlusses vorgesehen ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anknüpfungspunkt (33–36) als Überlaminierung eines auf einem flächigen Element des Rotorblatts (1) aufliegenden Hauptstrangelements (20) oder Nebenstrangelements (21, 22) mit einem Gurtmaterialstück, auf ein flächiges Element des Rotorblatts (1) aufgeklebtes, auflaminiertes oder einlaminiertes Befestigungselement mit einer Befestigungsöse oder als ein oder mehrere einen Steg (11, 12) durchdringende Schraubbolzen, der oder die beidseits des Stegs (11, 12) jeweils durch eine Metallplatte gegenüber dem Steg (11, 12) abgestützt ist oder sind und der oder die an wenigstens einer Seite des Steges (11, 12) den Steg (11, 12) überragt oder überragen, ausgebildet ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptstrangelement (20) oder ein Nebenstrangelement (21, 22) an einem Ende mit einem Seilschloss, mit einem Verguss, mit einer Pressklemme mit Kausche oder mit einer, insbesondere mit einer Kausche verstärkten, ein Auge formenden Spleißendverbindung terminiert ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (33, 40) wenigstens eines Nebenstrangelements (21, 22) mit dem wenigstens einen Hauptstrangelement (20) eine Knotenverbindung mit einem Klemmknoten, der bei Zugbelastung in einer Richtung festklemmt, oder eine Spleißverbindung ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anknüpfungspunkt (33–36) an einer Wuchtkammer (23) des Rotorblatts (1) angeordnet ist.
Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten des Sicherungssystems im Wesentlichen an den Stellen überlaminiert, eingeharzt oder übergeharzt sind, an denen sie an Flächen von Teilen des Rotorblatts (1) anliegen oder diese berühren.
Rotorblatt (1) einer Windenergieanlage mit einem Sicherungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Windenergieanlage mit einem Rotorblatt (1) nach Anspruch 14.