DK150972B

DK150972B - PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF WINDOW ENGINE WINGS

Info

Publication number: DK150972B
Application number: DK541179AA
Authority: DK
Inventors: David Harvey Blaney
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-18
Publication date: 1987-10-05
Also published as: KR880001892B1; AU526900B2; FI82296C; JPS6236952B2; FR2444562A1; IN154454B; FI82296B; DE2951795C2; NL188241B; CA1165104A; FI793947A; NL188241C; ZA796555B; GB2041324A; IT1125927B; GB2041324B; DK541179A; DK150972C; SE441823B; FR2444562B1

Description

150972 i150972 i

Den foreliggende opfindelse vedrører en fremgangsmåde til fremstilling af en vindmotorvinge ved opvikling af harpiksimprægneret filamentmateriale på en dorn.The present invention relates to a method of producing a wind engine wing by winding resin impregnated filament material onto a mandrel.

Der kendes forskellige teknikker til fremstilling af bæreplaner, såsom 5 propeller og rotorvinger, omfattende brugen af træ, trælaminater, forskellige metaller og i dag sammensatte materialer såsom glasfiber.Various techniques are known for making carrier planes, such as 5 propellers and rotor blades, including the use of wood, wood laminates, various metals and today composite materials such as fiberglass.

Meget store rotorvinger, såsom dem, der benyttes i vindmotordrevne generatorer, frembringer specielle problemer som følge af deres meget store størrelse, op til 91,5 m i diameter. En foretrukken omkostnings-10 og vægtbesparende teknik til fremstilling af disse vinger er en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art. Et bånd eller en gruppe af parallelle harpiksimprægnerede filamenter opvikles på en langsomt roterende dorn. Båndet er typisk ca. 5 cm bredt og sammensat af flere forspindinger hver fra en separat spole. Hver forspinding 15 består af et stort antal filamenter, så at båndet indeholder mange tusind separate glasfilamenter. Udlægningsstyret placeres under dornens rotation for frembringelse af den ønskede båndbane på dornen. Opvikling af det harpiksimprægnerede filamentmateriale medfører ikke problemer i forbindelse med cylindriske former, men i forbindelse 20 med talrige andre former, specielt bæreplansformer kan det forventes, at der optræder det brodannelsesproblem, som forekommer, når filamentmaterialet opvikles over en konkav dornflade på en vindmotorvinge, som følge af vingesnoning og som følge af vingens rod- til spidsudformning, som er konkav nær roden. Fibrene, som udspændes 25 under opviklingsprocessen, vil ikke følge en konkav kontur eller dal af fladen, men vil forme en bro, som resulterer i forekomsten af hulrum i fladen, hvilket svækker vingestrukturen. Med en filament-opviklingsvinkel på 30 til 40° optræder den konkave form også langs den ønskede båndbane. Dersom der lægges et snit langs båndbanen, 30 danner dette snit en bro, dersom der mellem dornen og fiberen eller filamentet, som trækkes stramt hen over dornen, er et hulrum.Very large rotor blades, such as those used in wind turbine generators, create special problems due to their very large size, up to 91.5 m in diameter. A preferred cost and weight saving technique for producing these blades is a method of the kind mentioned earlier. A band or group of parallel resin impregnated filaments is wound on a slowly rotating mandrel. The tape is typically approx. 5 cm wide and composed of several bumps each from a separate coil. Each bias 15 consists of a large number of filaments so that the strip contains many thousands of separate glass filaments. The laying guide is placed during the rotation of the mandrel to produce the desired band path on the mandrel. Unwinding of the resin impregnated filament material does not cause problems with cylindrical shapes, but in connection with numerous other forms, especially carrier forms, the bridging problem that occurs when the filament material is wound over a concave mandrel surface on a wind engine wing can be expected. due to blade twisting and due to the blade's root to tip design, which is concave near the root. The fibers, which are stretched 25 during the winding process, will not follow a concave contour or valley of the surface, but will form a bridge which results in the occurrence of cavities in the surface, which weakens the wing structure. With a filament winding angle of 30 to 40 °, the concave shape also occurs along the desired band path. If a cut is made along the band web, this cut forms a bridge if there is a cavity between the mandrel and the fiber or filament which is pulled tightly across the mandrel.

Det mest synlige problem forårsaget af brodannelse er hulrum, som svækker strukturen. Hulrummene kan fyldes med glas og harpiks for dannelse af en massiv struktur, men dette tilføjer betydelig vægt i 35 forbindelse med betydelige ekstraomkostninger. Brodannelse kan 2 150972 medføre ringe flWsåfflffléftpPéSnittØ, §0ffl sålédéS forøger forholdet mellem harpiks og glas og reducerer styrken.The most visible problem caused by bridging is voids which weaken the structure. The cavities can be filled with glass and resin to form a solid structure, but this adds considerable weight to substantial additional costs. Bridging can result in poor fluff fluff puffs, while lowering the resin to glass ratio and reducing strength.

Fibrenes opviklingsvinkel bestemmes ud fra kravene til den specielle form og belastninger på vingen, og vinkelen kan variere efter vin-5 gens laengdeakse. Konventionelle opviklingsteknikker involverer endvidere normalt flere opviklingspassager, hvorved der opbygges lag af fibre for dannelse af bæreplanet. Til visse formål kan specielle dele af bæreplanet eller vingen indeholde flere lag fibre end andre dele af bæreplanet eller vingen, f.eks. er det i rotorvinger almindeligt at 10 påføre flere lag fibre til indenbords- eller navenden end til udenbordsenden for forøgelse af strukturel stivhed og for optagelse af belastninger.The angle of winding of the fibers is determined by the requirements of the special shape and loads on the blade, and the angle may vary according to the longitudinal axis of the blade. Furthermore, conventional winding techniques usually involve multiple winding passages, thereby forming layers of fibers for forming the support plane. For some purposes, particular parts of the carrier or wing may contain more layers of fibers than other parts of the carrier or wing, e.g. in rotor blades, it is common to apply more layers of fibers to the inboard or hub end than to the outboard end to increase structural rigidity and to absorb loads.

I mange udformninger benyttes endvidere en såkaldt opviklings- eller adapterring for enden af vingerne, idet fibrene vikles omkring ringen 15 under fremstillingen og skæres af for enden af vingen efter fremstillingen. Denne teknik er også velkendt.In many designs, a so-called winding or adapter ring is also used for the end of the blades, the fibers being wound around the ring 15 during manufacture and being cut off at the end of the blade after manufacture. This technique is also well known.

I visse udformninger kan fibrene i forskellige passager være af forskellig sammensætning, og forskellige passager kan benytte fibre af varierende tykkelse eller med forskellige mellemrum eller forskellige 20 vinkler. En almindelig teknik er at udføre en viklingspassage i en højreskrue og lade den efterfølgende passage være en viklingspassage i en venstreskrue.In certain designs, the fibers in different passages may be of different composition, and different passages may use fibers of varying thickness or at different intervals or at different angles. A common technique is to perform a winding passage in a right-hand screw and to let the subsequent passage be a winding passage in a left-hand screw.

Til store vinger benyttes almindeligvis en massiv flade som den dorn, over hvilken fibrene vikles. Dornen kan f.eks. være en krydsfiner-25 ramme, som er dækket med en wirebeklædning og et gipsfyldstof, eller være af aluminium eller plast. I visse udførelsesformer er en bjælkesektion placeret inden i rotoren eller bæreplanet for forøget styrke med dornsektioner placeret liggende op til bjælken. Efter fremstilling kan dornen fjernes fra bæreplanets indre, eller den kan 30 efterlades på plads for at virke som en strukturforstærkning.For large blades, a solid surface is generally used as the mandrel over which the fibers are wound. The mandrel may e.g. be a plywood frame 25 covered with a wire covering and plaster filler, or be of aluminum or plastic. In certain embodiments, a girder section is located within the rotor or auger for increased strength with mandrel sections located adjacent to the girder. After manufacture, the mandrel may be removed from the interior of the support or it may be left in place to act as a structural reinforcement.

Selv om opfindelsen vil blive beskrevet med hensyn til glasfibre coated med harpiks eller en anden epoxymatrice, er det klart, at 3 150972 andre typer af fibre og/eller matricer er lige så anvendelige, og at enkelt eller sammensatte fibre kan benyttes ved udøvelse af fremgangsmåden .While the invention will be described with respect to glass fibers coated with resin or another epoxy matrix, it is clear that other types of fibers and / or matrices are equally applicable and that single or composite fibers can be used in the practice of the method. .

Brodannelse kan i visse tilfælde hindres ved ændring af opviklings-5 vinkelen, men dette er ikke altid praktisk, eftersom ændring af opviklingsvinkelen ændrer styrken af og de belastningsoptagende egenskaber for rotoren. En anden løsning er at modificere udformningen af bæreplanet, men dette medfører kraftige ændringer i hele systemets funktionsformåen og sikrer ikke altid, at der ikke vil ske 10 brodannelse ved en bestemt opviklingsvinkel.Bridging can in some cases be prevented by changing the winding angle, but this is not always practical since changing the winding angle changes the strength and load-taking properties of the rotor. Another solution is to modify the design of the support plane, but this entails major changes in the overall performance of the system and does not always ensure that no bridging will occur at a certain winding angle.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art, ved hvilken fremgangsmåde det ovenfor beskrevne brodannelsesproblem løses, uden at der sker ændringer i rotorens egenskaber i henseende til styrke og 15 belastningsoptagelsesevne eller i henseende til funktionsmåde. Til grund for opfindelsen ligger den erkendelse, at dette formål kan opnås ved forud for opviklingen af det harpiksimprægnerede filamentmateriale på dornen ud fra formens geometri at bestemme de lokale områder af dornen, hvor der vil ske brodannelse, og at justere 20 dornens geometri for at undgå brodannelse. Tilpasning af et bæreplan for undgåelse af brodannelse betyder med andre ord en ubety delig ændring af formen, så at denne ikke er konkav langs nogen båndpassage. Bæreplansændringer hidrørende fra brotilpasning sker primært nær bagkanten af rodstationer, hvilket resulterer i en ubety-25 delig påvirkning af den aerodynamiske ydelse.The object of the present invention is to provide a method of the kind mentioned in the introduction, wherein the method of bridging problem described above is solved without any changes in the properties of the rotor in terms of strength and load capacity or in terms of operation. According to the invention, it is recognized that this object can be achieved by determining, prior to the winding of the resin impregnated filamentary material on the mandrel, from the geometry of the mold, to determine the local areas of the mandrel where bridging will occur and to adjust the geometry of the mandrel to avoid bridging. In other words, adapting a carrier to avoid bridging means an insignificant change of shape so that it is not concave along any band passage. Liner changes resulting from bridge adaptation occur primarily near the trailing edge of root stations, resulting in a negligible impact on aerodynamic performance.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved, at den omfatter følgende trin: afgrænsning af en flade, der er repræsentativ for en opviklingsdorn, afgrænsning af flere stringere langs den nævnte flade, idet hver af 30 disse har i alt væsentligt samme retning som den akse, hvorom fladen vikles, afgrænsning af flere stationer langs den nævnte flade, idet hver af disse står i alt væsentligt vinkelret på de nævnte stringere, idet skæringen mellem hver af de nævnte stringere og hver af stationerne 35 definerer en mangfoldighed af koordinatpunkter på fladen, og idet 4 150972 skæringerne danner et net af koordinatpunkter, og for hvert af koordinatpunkterne: bestemmelse af højden af det nævnte koordinatpunkt fra opviklings-aksen, 5 udvælgelse af et første punkt på fladen på den til koordinatpunktet grænsende stringer eller station på den ene side af koordinatpunktet og et andet punkt på fladen på den til koordinatpunktet grænsende stringer ellér station på den modsatte side af koordinatpunktet, bestemmelse af tilstedeværelsen af en konkav del af fladen ved sam-10 menligning af højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen og en ret linjes højde fra opviklingsaksen, hvilken linje forbinder de to udvalgte punkter, idet fladen er konkav mellem disse udvalgte punkter, når højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen er mindre end den nævnte linjes højde fra opviklingsaksen, 15 korrektion af eventuelle fastlagte konkaviteter ved justering af højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen til at være i alt væsentligt lig med eller større end den nævnte linjes højde fra opviklingsaksen, tilvejebringelse af en dorn med en flade, der svarer til denne korrigerede flade, og 20 opvikling af harpiksimprægneret filamentmateriale omkring dornfladen, hvorved den filamentopviklede vinge fremstilles.The method according to the present invention is characterized in that it comprises the following steps: defining a surface representative of a winding mandrel, defining several stringers along said surface, each of which has substantially the same direction as the axis. wherein the surface is wound, defining several stations along said surface, each of which is substantially perpendicular to said stringers, the intersection of each of said stringers with each of the stations 35 defining a plurality of coordinate points on the surface, and the intersections forming a grid of coordinate points, and for each of the coordinate points: determining the height of said coordinate point from the winding axis, selecting a first point on the surface of the stringer or station adjacent to the coordinate point on one side of the coordinate point and another point on the surface of the stringer or coordinate point adjacent to the station on the opposite side of the coordinate point, determining the presence of a concave portion of the surface by comparing the height of the coordinate point from the winding axis and a straight line height from the winding axis, which line connects the two selected points, the surface being concave between these selected points when the height of the coordinate point from the winding axis is less than the height of said line from the winding axis; correction of any determined concavities by adjusting the height of the coordinate point from the winding axis to be substantially equal to or greater than the height of said line from the winding axis; mandrel with a surface corresponding to this corrected surface, and winding of resin impregnated filament material around the mandrel surface, thereby producing the filament wound blade.

I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en fremgangsmåde til bestemmelse af, hvor der vil ske brodannelse under fremstillingen af en bæreplansflade ved opvikling af et sammen-25 sat fibermateriale på en dorn, og til modifikation af konturen af bæreplansfladen for eliminering af brodannelse. Fremgangsmåden omfatter bestemmelse af bæreplansfladen ud fra konstruktionsdata i et vilkårligt udvalgt koordinatsystem, såsom cylindriske koordinater, og udvælgelse af representative koordinatpunkter på bæreplanet med 30 bestemte intervaller. Som et illustativt eksempel udvælges et sæt koordinatpunkter ved skæring mellem flere længdeakser, benævnt stringerakser, som hver ligger i et plan, der indeholder opviklingsaksen, og flere planer, benævnt snit- eller stationsplaner, som er vinkelrette på opviklingsaksen. I hvert koordinatpunkt konstrueres to 35 rette linjer, som er sammenfaldende med fiberopviklingsplanet, hvilken første rette linje begynder i det valgte koordinatpunkt og strækker 5 150972 sig i fiberopviklingsretningen og er sammenfaldende med fiberopvik-lingsplanet, og hvilken anden rette linje begynder i det valgte koordinatpunkt og strækker sig sammenfaldende med fiberopviklingsplanet, men modsat fiberopviklingsretningen, dvs. 180° fra den første rette 5 linjes retning. Begge disse rette linjer forlænges, indtil de skærer enten den næste nabostringerakse eller det næste nabosnitplan, som begge kan vælges. De to rette linjer forbinder derved det valgte koordinatpunkt med punkterne for skæring med nabostringerakserne eller nabosnitplanerne. Dersom en tredje ret linje nu konstrueres, 10 hvilken tredje rette linje forbinder de to yderpunkter i henseende til deres afstand fra opviklingsaksen, dvs. punkterne for skæring mellem opviklingsplanet og stringerakserne eller snitplanerne, som ligger op til det valgte koordinatpunkt, dannes der i det valgte koordinatpunkt en bro, dersom koordinatpunktet ligger nærmere ved opviklingsaksen 15 end den tredje rette linje. Den tredje linje konstrueres på en tegning i opviklingsplanet. Koordinatpunktet skal, dersom der i dette dannes en bro, hæves til den anden rette linjes niveau for at undgå brodannelse. Denne fremgangsmåde gentages derefter for hvert koordinatpunkt med undtagelse af grænsepunkter i bæreplanets aksiale ender.In accordance with the present invention, there is provided a method for determining where bridging will occur during the manufacture of a carrier surface by winding a composite fiber material onto a mandrel, and for modifying the contour of the carrier surface to eliminate bridging. The method comprises determining the carrier surface from design data in any selected coordinate system, such as cylindrical coordinates, and selecting representative coordinate points on the carrier at 30 specified intervals. As an illustrative example, a set of coordinate points is selected by intersecting several longitudinal axes, called stringer axes, each of which lies in a plane containing the winding axis, and several planes, called section or station planes, which are perpendicular to the winding axis. At each coordinate point two straight lines coincide with the fiber winding plane, which first straight line begins at the selected coordinate point and extends in the fiber winding direction and coincides with the fiber winding plane, and the second straight line begins at the selected coordinate point and extends coincident with the fiber winding plane, but opposite to the fiber winding direction, i.e. 180 ° from the first straight 5 line direction. Both of these straight lines are extended until they intersect either the next neighbor string axis or the next neighbor plane, both of which can be selected. The two straight lines thereby connect the selected coordinate point with the points of intersection with the neighboring string axes or neighboring sectional planes. If a third straight line is now constructed, that third straight line connects the two extremes with respect to their distance from the winding axis, i.e. the points of intersection of the winding plane with the stringer axes or the sectional planes which lie up to the selected coordinate point, a bridge is formed in the selected coordinate point if the coordinate point is closer to the winding axis 15 than the third straight line. The third line is constructed on a drawing in the winding plane. If a bridge is formed in this, the coordinate point must be raised to the level of the other straight line to avoid bridging. This procedure is then repeated for each coordinate point except for boundary points at the axial ends of the carrier.

20 Fremgangsmåden kan udføres manuelt ved brug af standardtegnetek-nikker eller fortrinsvis automatisk ved hjælp af standarddatabehand-lingteknikker. Stringerne og/eller stationsplanerne behøver ikke at være plane ej heller henholdsvis parallelle med eller vinkelrette på opviklingsaksen. Fremgangsmåden er beregnet til et vilkårligt koor-25 dinatsystem, som definerer bæreplansformen, eller en vilkårlig gyldig geometrisk beskrivelse af bæreplansfladen samt opviklingsbåndpassa-gen.The method can be performed manually using standard drawing techniques or preferably automatically using standard data processing techniques. The strings and / or station planes need not be planar nor parallel or perpendicular to the winding axis. The method is intended for any coordinate system defining the carrier shape, or any valid geometric description of the carrier surface as well as the winding band passage.

I overensstemmelse med den foretrukne udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter denne før konstruktion af dornen 30 følgende trin: bestemmelse af, hvorvidt højden af et vilkårligt af mangfoldigheden af koordinatpunkter er blevet forøget, fornyet udvælgelse, hvis højden er et vilkårligt af mangfoldigheden af koordinatpunkter er blevet forøget, af et første og et andet punkt for hvert sådan koordinat-35 punkt og bestemmelse for hvert sådant koordinatpunkt af tilstedeværelsen af en konkav del af fladen, og ændring af højden af hvert sådant koordinatpunkt, for hvilket en konkav del er blevet fastlagt.In accordance with the preferred embodiment of the method according to the invention, this prior to construction of the mandrel 30 comprises the following steps: determining whether the height of any of the plurality of coordinate points has been increased, re-selection if the height is any of the plurality of coordinate points has been increased, by a first and a second point for each such coordinate point, and determining for each such coordinate point by the presence of a concave portion of the surface, and changing the height of each such coordinate point for which a concave portion has been determined.

6 150972 I en udfønelsesform fon fremgangsmåden ifølge opfindelsen, i hvilken udførelsesform der eksisterer flere filamentopvikfingsbaner, kan fremgangsmåden fordelagtigt yderligere omfatte følgende trin: fastlæggelse for hvert koordinatpunkt af tilstedeværelsen af en kon-5 kav del af fladen i hver af mangfoldigheden af filamentopviklingsbaner og ændring af højden af hvert udvalgt koordinatpunkt, hvis der i en vilkårlig af filamentopviklingsbanerne forekommer en konkav flade.Advantageously, in one embodiment of the method of the invention, in which multiple filament winding paths exist, the method may further comprise the following steps: determining for each coordinate point of the presence of a concave portion of the surface in each of the plurality of filament winding paths the height of each selected coordinate point if there is a concave surface in any of the filament winding paths.

I overensstemmelse med et yderligere træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan trinet til afgrænsningen af flere stringere indeholde 10 et trin til afgrænsning af flere planer, som hvert indeholder opvik-lingsaksen, idet skæringen mellem planerne og fladen definerer strin-gerne.In accordance with a further feature of the method of the invention, the step of defining multiple strings may include a step of defining multiple planes, each containing the winding axis, the intersection of the planes and the surface defining the strings.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken 15 fig. 1 viser et repræsentativt bæreplan visende opviklingsaksen, stringere og stationsplaner, set i perspektiv, fig. 2 er et diagram over en del af det i fig. 1 viste bæreplan visende skæringen mellem stringere og stationsplanerne, fig. 3 er et snit efter linjen 3 - 3 i fig. 2, 20 fig. 4 er en skematisk tegning af en datamaskine, som er indrettet til at udføre fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og fig. 5 er et rutediagram, som viser de trin, der udføres ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen under brug af den i fig. 4 viste datamaskine.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which: FIG. 1 is a perspective view of a representative support plane showing the winding axis, stringers and station plans; FIG. 2 is a diagram of part of the embodiment of FIG. 1, showing the intersection between the stringers and the station planes; FIG. 3 is a sectional view taken along line 3--3 of FIG. 2, 20 FIG. 4 is a schematic drawing of a computer adapted to carry out the method according to the invention; and FIG. 5 is a flowchart showing the steps performed in carrying out the method of the invention using the one shown in FIG. 4.

25 Når et bæreplan konstrueres til et praktisk formål, såsom en rotorvinge til drift af en vindmotor, er visse betingelser givne for konstruktionen, f.eks. kontur, længde, aerodynamisk funktion, vægt, belastningsfordeling etc. Selv om vingens fremstilling også tages med i beregningen ved konstruktionen, er der mange konstruktionspara-30 metre, som ikke kan ændres, selv om den specielle form medfører vanskeligheder ved fremstilling af vingen.When a support plane is designed for a practical purpose, such as a rotor blade for operating a wind engine, certain conditions are given for the construction, e.g. contour, length, aerodynamic function, weight, load distribution, etc. Although the blade's manufacture is also taken into account in the design, there are many design parameters that cannot be changed, although the special shape causes difficulties in the blade production.

I forbindelse med store vindmotorvinger er konventionelle fremstillingsteknikker bekostelige og vanskelige, og det har vist sig, at en 7 150972 fiberopviklet vinge er optimal. Opviklingen medfører imidlertid uventede vanskeligheder, som følge af det ovenfor beskrevne brodannelsesproblem. Den foreliggende opfindelse overvinder disse vanskeligheder uden at gøre det nødvendigt helt at omkonstruere vingen eller at 5 modificere den dorn, på hvilken fibrene baseret på forsøgsresultater opvikles, uden samtidig at have nogen nævneværdig virkning på vingens aerodynamiske funktion. Den beskrevne fremgangsmåde kan på simpel måde tilpasses manuelle teknikker, dvs. den kan udføres med hånden ved brug af geometriske standardprocedurer, men er som 10 følge af sin iterative natur bedst egnet til datamaskinel behandling. Fremgangsmåden vil blive beskrevet med henvisning til de trin, som benyttes ved manuel udførelse af resultatet, men en datamaskine kan udføre de samme trin hurtigere og mere effektivt.In conjunction with large wind engine blades, conventional manufacturing techniques are costly and difficult, and it has been found that a 750972 fiber-wound blade is optimal. However, the winding up causes unexpected difficulties due to the bridging problem described above. The present invention overcomes these difficulties without the need to completely redesign the blade or to modify the mandrel on which the fibers based on test results are wound, without at the same time having any appreciable effect on the aerodynamic function of the blade. The described method can be adapted simply to manual techniques, ie. it can be done by hand using standard geometric procedures, but as a result iterative nature is best suited for computer processing. The method will be described with reference to the steps used to manually execute the result, but a computer can perform the same steps faster and more efficiently.

I fig. 1 er der i perspektiv vist en del af et typisk bæreplan, såsom 15 en rotorvinge 10. Selv om der ikke er vist nogen speciel form eller kontur, antages det, at vingen 10's tværsnit varierer i krumning og størrelse efter vingens aksiale længde, idet navenden almindeligvis er tykkere end udenbordsspidsen. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er anvendelig for en vilkårlig konventionel aerodynamisk bæreplansform 20 og er i virkeligheden ikke begrænset til bæreplaner, men kan benyttes til en vilkårlig formet plade.In FIG. 1 is a perspective view of a part of a typical support plane, such as a rotor blade 10. Although no special shape or contour is shown, it is assumed that the cross-section of the blade 10 varies in curvature and size according to the axial length of the blade, the hub end being is usually thicker than the outboard tip. The method of the invention is applicable to any conventional aerodynamic carrier form 20 and is not in fact limited to carriers, but can be used for any shaped plate.

Når først vingen er blevet beregnet eller konstrueret, er det for at kunne opvikle fibre eller filamenter i den ønskede aerodynamiske form nødvendigt at konstruere en dorn, på hvilken fibrene opvikles. Det 25 har vist sig, at konstruktion af dornen i overensstemmelse med vingens konstruktion normalt resulterer i vanskeligheder ved rotor-vmgefremstilling som følge af brodannelsesproblemet, hvilket resulterer i en utilfredsstillende vinge. Det er naturligvis muligt manuelt at inspicere dornen efter dens fremstilling, f.eks. ved brug af en lige 30 kant efter de baner, efter hvilke en fiber vil blive opviklet, og at korrigere vilkårlige konkave dele, men denne løsning er hel klart overordentlig langsommelig, og en vilkårlig korrektion af dornen vil kræve endnu en inspektion for at bestemme, om korrektion af én konkav del resulterer i dannelsen af en anden konkav del, når fibe-35 ren opvikles i en returbane. Denne fremgangsmåde er helt klart uacceptabelt.Once the blade has been calculated or constructed, it is necessary to construct a mandrel upon which the fibers are wound in order to unwind fibers or filaments in the desired aerodynamic form. It has been found that construction of the mandrel according to the construction of the blade usually results in difficulties in rotor heat production due to the bridging problem, resulting in an unsatisfactory blade. Of course, it is possible to manually inspect the mandrel after its manufacture, e.g. using an even 30 edge along the webs along which a fiber will be wound and correcting any concave parts, but this solution is clearly extremely slow and any correction of the mandrel will require another inspection to determine, whether correction of one concave portion results in the formation of another concave portion when the fiber is wound in a return path. This approach is clearly unacceptable.

8 1509728 150972

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen benytter geometriske standardteknikker til ud fra konstruktionsdataene før konstruktionen af dornen at bestemme, om der i fiberopviklingsbanerne findes nogen konkave dele, og formen af dornen kan korrigeres før dens konstruktion 5 for at undgå brodannelse.The method of the invention uses standard geometric techniques to determine from the design data prior to the construction of the mandrel whether any concave portions exist in the fiber winding webs and the shape of the mandrel can be corrected prior to its construction 5 to avoid bridging.

Vingekonstruktionen er ofte angivet i cylindriske koordinater, selv om koordinatsystemet er irrelevant, eftersom det blot kræver simpel matematik at konvertere koordinaterne fra ét koordinatsystem til et andet. Antag at der i et cylindrisk koordinatsystem er geometrisk 10 konstrueret flere stringere ved hjælp af manuelle eller datamaskin-teknikker sædvanligvis, men ikke nødvendigvis i planer, som også indeholder vingens opviklingsakse. I fig. 1 er der vist tre sådanne repræsentative stringere benævnt A, B og C, som er placeret i planer gennem opvikiingsaksen, selv om det er klart, at den aktuelle geome-15 triske udformning samt antallet af stringere kan varieres. Stringerne strækker sig langs hele bæreplansformens periferi. Stringerne kan være placeret med faste intervaller, såsom for hver 5°, eller kan variere, såsom for hver 10° langs relativt lige tværsnit af vingen og for hver ±° langs for- og bagkanterne, hvor den største kurvatur af 20 bæreplansformen forekommer. Selv om hver af stringerne almindeligvis, men ikke nødvendigvis ligger i et plan, som indeholder vingens opviklingsakse, er stringerne ikke parallelle med hinanden i deres skæringspunkter med bæreplansprofilen, som vist i fig. 2, og kan i virkeligheden være buede linjer afhængig af bæreplansformens 25 kurvatur. F.eks. vil en stringer langs bæreplansformens forkant bue i to dimensioner, når bæreplansformen bliver smallere ved sin spids og buer i længderetningen.The blade structure is often specified in cylindrical coordinates, although the coordinate system is irrelevant since it simply requires simple mathematics to convert the coordinates from one coordinate system to another. Suppose that in a cylindrical coordinate system, geometric 10 strings are constructed using manual or computer techniques usually, but not necessarily in planes which also include the blade's axis of winding. In FIG. 1, there are shown three such representative stringers, named A, B and C, which are placed in planes through the winding axis, although it is clear that the current geometrical design and the number of stringers can be varied. The strings extend along the entire circumference of the carrier. The strings may be located at fixed intervals, such as for every 5 °, or may vary, such as for every 10 ° along relatively equal cross-section of the wing and for each ± ° along the front and rear edges, where the greatest curvature of the carrier structure occurs. Although each of the strings generally, but not necessarily, lies in a plane containing the axis of winding, the strings are not parallel to each other in their points of intersection with the carrier profile, as shown in FIG. 2, and may in fact be curved lines depending on the curvature of the carrier 25. Eg. For example, a stringer along the leading edge of the carrier will arc in two dimensions as the carrier becomes narrower at its tip and longitudinal arches.

På tilsvarende måde er der i fig. 1 vist flere snit eller stationer, som benævnes 1, 2 ...9. Hvert snit ligger i et plan, som almindeligvis, 30 men ikke nødvendigvis står vinkelret på opvikiingsaksen. Opvikiingsaksen benævnes 8. Antallet af snit afhænger af vingens længde og kurvatur, idet en passende afstand er ca. 5% af vingens længde.Similarly, in FIG. 1 shows several sections or stations referred to as 1, 2 ... 9. Each section lies in a plane which generally, but not necessarily, is perpendicular to the axis of winding. The axis of winding is referred to as 8. The number of cuts depends on the length and curvature of the blade, with a suitable distance being approx. 5% of the wing length.

Koordinatpunkter 12 (fig. 1) bestemmes ved skæring mellem stringerne og tværsnittene.Coordinate points 12 (Fig. 1) are determined by intersecting the strings and the cross sections.

9 1509729 150972

Det i fig. 1 viste bæreplan kan indeholde en opviklingsring, som også benævnes en adapter- eller omviklingsring. F.eks. kan selve rotoren ende ved tværsnittet 3, idet tværsnittene 2 og 1 er dele af opviklings-ringen. Det er almindeligvis ved udøvelse af fremgangsmåden nødven-5 digt at inkludere opviklingsringen for at sikre en brodannelsesfri konstruktion af både bæreplanet og det buede område mellem opviklingsringen og bæreplanet.The FIG. 1, the support plane shown in the drawing may contain a winding ring, also called an adapter or winding ring. Eg. For example, the rotor itself may end at the cross section 3, the cross sections 2 and 1 being parts of the winding ring. In practicing the method, it is usually necessary to include the winding ring to ensure a bridging-free construction of both the support plane and the curved area between the winding ring and the support plane.

Den nedenfor beskrevne fremgangsmåde, som udføres ved hjælp af tegne- eller databehandlingsteknikker, gentages for hvert koordinat-10 punkt på bæreplansmatricen med undtagelse af grænsepunkterne.The procedure described below, which is carried out by drawing or data processing techniques, is repeated for each coordinate point on the carrier matrix except for the boundary points.

I fig. 2 er der udvalgt et koordinatpunkt 14, som er placeret i skæringspunktet mellem stringeren B og tværsnittet 3. Det skal bemærkes, at fig. 2 viser en todimentional plan afbildning af en udvalgt del af bæreplanet, og at bæreplanet i virkeligheden vil variere i tværs- 15 nitsform, dvs. hvert punkt i fig. 2 vil variere i højde og dybde nemlig ind i eller ud af papirets plan, som funktion af bæreplanets form.In FIG. 2, a coordinate point 14 is selected which is located at the intersection of the string B and the cross section 3. It should be noted that FIG. 2 shows a two-dimensional plane depicting a selected portion of the carrier plane and that the carrier plane will in fact vary in cross-sectional shape, ie. each point in FIG. 2 will vary in height and depth namely into or out of the plane of the paper as a function of the shape of the support plane.

Gennem det udvalgte koordinatpunkt 14 konstrueres to planer, 16 og 18, som benævnes opviklingsplaner, i vinkler svarende til de vinkler, 20 hvormed fiberen opvikles. Ved f.eks. at benytte planet 16 konstrueres to rette linjer, der er vist i fig. 3 og benævnes 15 og 17, og som falder sammen med opviklingsplanet 16, hvilken første rette linje 15 begynder i koordinatpunktet 14 og strækker sig, indtil den skærer enten tværsnittet 14 eller stringeren A, hvilket i fig. 2 er vist som 25 punkter henholdsvis B4 og Al, og af hvilke den anden rette linje 17 begynder i koordinatpunktet 14 og strækker sig i en retning modsat linjen 15, indtil den skærer enten tværsnittet 2 eller stringeren C, hvilket i fig. 2 er vist som punkter henholdsvis B2 og C1. Til det valgte koordinatpunkt kan der benyttes enten en nabostringer eller et 30 nabotværsnit. Linjerne 15 og 17 er normalt ikke sammenfaldende, selv om de som beskrevet ovenfor ligger i opviklingsplanet 16, eftersom bæreplanet er en tredimensional flade. Det skal også bemærkes, at andre geometriske modeller end planer kan benyttes til afgrænsning af opviklingsbanen, og at denne opfindelse omfatter en vilkårlig geome-35 trisk model.Through the selected coordinate point 14, two planes, 16 and 18, which are called coil planes, are constructed at angles corresponding to the angles at which the fiber is wound. For example, using the plane 16, two straight lines are shown, shown in FIG. 3 and referred to as 15 and 17, which coincides with the winding plane 16, which first straight line 15 begins at the coordinate point 14 and extends until it intersects either the cross-section 14 or the string A, which in FIG. 2 is shown as 25 points B4 and A1 respectively, of which the second straight line 17 begins at the coordinate point 14 and extends in a direction opposite to line 15 until it intersects either the cross section 2 or the string C, which in FIG. 2 are shown as points B2 and C1, respectively. Either a neighboring stringer or a neighboring cross-section can be used for the selected coordinate point. Lines 15 and 17 are not usually coincident, although as described above, they lie in the winding plane 16, since the support plane is a three-dimensional surface. It should also be noted that geometric models other than planes can be used to delineate the winding path, and that this invention includes any geometrical model.

150972 ίο150972 ίο

Med hensyn til opviklingsplanet 18 trækkes der yderligere to rette linjer i modsatte retninger fra koordinatpunktet 14 i opviklingsplanet til skæringspunkterne med nabostringerne eller nabotværsnittene, hvilke punkter i fig. 2 er vist som punkterne A2 eller C2 for den ene 5 linje og som punkterne D2 eller D4 for den anden linje. Eftersom alle punkterne ligger i det samme plan, er det igen uvæsentligt, hvilke punkter der benyttes. I det nedenfor beskrevne eksempel vil der som skæringspunkter blive benyttet skæringspunkter med stringere.With respect to the winding plane 18, two further straight lines are drawn in opposite directions from the coordinate point 14 of the winding plane to the points of intersection with the neighboring strings or neighboring cross-sections, which points in FIG. 2 is shown as points A2 or C2 for one line and as points D2 or D4 for the other line. Since all the points are in the same plane, it is again not important which points are used. In the example described below, intersection points with stringers will be used.

Skæringspunkternes afstand fra opviklingsaksen skal nu bestemmes.The distance of the intersection points from the winding axis must now be determined.

10 Denne afstand er kendt for koordinatpunkterne. Idet det antages, at linjerne mellem nabokoordinatpunkter er rette linjer, og at det er usandsynligt, at opviklingsplanerne skærer nabostringere eller nabotværsnit i koordinatpunkterne, trækkes der en tredje ret linje 20, som er vist i fig. 3, mellem punkterne Al og Cl, hvilken ret linjes 15 relative placering i forhold til koordinatpunktet 14 bestemmer, om der i koordinatpunktet 14 sker brodannelse. Hvis koordinatpunktet således er placeret som vist ved 14A, er koordinatpunktet tættere på opviklingsaksen end linjen mellem punkterne Al og Cl, og følgelig vil der ske brodannelse. Hvis koordinatpunktet er placeret som vist ved 14B, 20 er koordinatpunktet placeret længere væk fra opviklingsaksen end linjen mellem punkterne Al og Cl, og følgelig vil der ikke ske brodannelse. I et vilkårligt koordinatpunkt på eller over linjen 20 vil der ikke ske brodannelse, medens der i et vilkårligt koordinatpunkt under linjen 20 vil ske brodannelse.10 This distance is known for the coordinate points. Assuming that the lines between neighboring coordinate points are straight lines and that the winding planes are unlikely to intersect neighboring strings or neighboring cross-sections in the coordinate points, a third straight line 20, shown in FIG. 3, between points A1 and C1, which relative position of line 15 relative to coordinate point 14 determines whether bridging occurs at coordinate point 14. Thus, if the coordinate point is located as shown at 14A, the coordinate point is closer to the winding axis than the line between points A1 and C1, and consequently bridging will occur. If the coordinate point is located as shown at 14B, 20, the coordinate point is located further away from the winding axis than the line between points A1 and C1, and consequently no bridging will occur. At any coordinate point on or above line 20, bridging will not occur, while at any coordinate point below line 20 bridging will occur.

25 Hvis der i et koordinatpunkt sker brodannelse, skal det hæves til linjen 20's niveau for at undgå brodannelse.25 If bridging occurs at a coordinate point, it must be raised to the level of line 20 to avoid bridging.

Punkterne B2 eller B4, som er vist i fig. 3, kan benyttes i stedet for punkterne Al eller Cl, eftersom alle punkterne ligger på den samme linje og i det samme opviklingsplan.The points B2 or B4 shown in FIG. 3, can be used instead of points A1 or Cl, since all points are on the same line and in the same winding plane.

30 Den ovennævnte procedure gentages derefter ved brug af punkterne A2 eller D2 samt punkterne C2 eller D4 i opviklingsplanet 18.The above procedure is then repeated using points A2 or D2 as well as points C2 or D4 in the winding plane 18.

150972 n150972 n

Den ovennævnte fremgangsmåde gentages for hvert ikke-grænseko-ordinatpunkt på bæreplansmatricen. Herved afsluttes én iteration af fremgangsmåden.The above procedure is repeated for each non-boundary coordinate point on the carrier matrix. This concludes one iteration of the process.

Hvis opviklingsbanen defineres som andet end et plan, skærer linjen 5 20 ikke en linje, der strækker sig fra opviklingsaksen og vinkelret på denne gennem det valgte koordinat. For fremgangsmåden ifølge opfindelsen er dette imidlertid uden betydning, eftersom den relevante størrelse er forskellen, hvis der er nogen, mellem linjen 20's afstand fra opviklingsaksen og koordinatpunktets afstand fra opviklingsaksen.If the winding path is defined as anything other than a plane, line 5 20 does not intersect a line extending from the winding axis and perpendicular thereto through the selected coordinate. However, for the method according to the invention, this is of no importance since the relevant size is the difference, if any, between the distance of the line 20 from the winding axis and the distance of the coordinate point from the winding axis.

10 I stedet for at undersøge hvert udvalgt koordinatpunkt for eventuel brodannelse efter begge opviklingsplanerne 16 og 18 og derefter fortsætte med at undersøge det næste koordinatpunkt på samme måde kan det i visse tilfælde være ønskeligt først at undersøge hvert koordinatpunkt for brodannelse i rækkefølge efter én opviklingsbane, 15 f.eks. højreskrueopviklingsbanen, og derefter igen undersøge de samme koordinatpunkter for brodannelse i rækkefølge efter den anden opviklingsbane, f.eks. venstreskrueopviklingsbanen. En fordel ved at undersøge hvert koordinatpunkt i begge opviklingsbanerne', inden der fortsættes til det næste koordinatpunkt, er, at et koordinatpunkt, i 20 hvilket der sker brodannelse, under visse forhold ikke behøver at blive ændret. Hvis der f.eks. sker mindre brodannelse i den første eller den laveste fibers opviklingsbane, kan sådan brodannelse i visse tilfælde ignoreres, dersom den efterfølgende fibers opviklingsbane i den modsatte retning ikke danner nogen bro i koordinatpunktet, 25 eftersom den nederste fiber vil blive fysisk tvunget ned af den efterfølgende fiber i kontakt med dornen, hvorved brodannelsesproblemet i dette koordinatpunkt elimineres.Instead of examining each selected coordinate point for any bridging according to both winding plans 16 and 18 and then proceeding to examine the next coordinate point in the same way, it may in some cases be desirable to first examine each coordinate point for bridging in order of one winding path. E.g. the right screw winding path, and then re-examine the same coordinate points for bridging in order of the second winding path, e.g. venstreskrueopviklingsbanen. An advantage of examining each coordinate point in both coils before proceeding to the next coordinate point is that under certain conditions, a coordinate point, in which bridging occurs, does not need to be changed. For example, if if less bridging occurs in the first or lowest fiber winding path, such bridging can in some cases be ignored if the subsequent fiber winding path in the opposite direction does not form a bridge at the coordinate point, since the lower fiber will be physically forced down by the subsequent fiber in contact with the mandrel, thereby eliminating the bridging problem at this coordinate point.

Dersom et vilkårligt koordinatpunkt hæves for at eliminere brodannelse, er det nødvendigt at udføre en yderligere iteration ifølge 30 fremgangsmåden for at bestemme, om flytning af ét koordinatpunkt medfører brodannelse i et andet koordinatpunkt.If any coordinate point is raised to eliminate bridging, it is necessary to perform a further iteration according to the method to determine if moving one coordinate point causes bridging at another coordinate point.

Antallet af stringere og tværsnit og dermed antallet af koordinatpunkter er et konstruktionsvalg og vil afhænge af vingens kurvatur, 12 150972 dvs. at det for en vinge med store stigningsændringer og/eller krumning kan være ønskeligt at benytte flere koordinatpunkter end ved en mere simpel bæreplansform.The number of strings and cross sections and thus the number of coordinate points is a design choice and will depend on the curvature of the blade, 12 150972 ie. For a wing with large pitch changes and / or curvature, it may be desirable to use more coordinate points than with a simpler grid.

Fremgangsmåden er blevet beskrevet med hensyn til cylindriske 5 koordinater, men er ligeså anvendelig i forbindelse med andre koordinatsystemer ved simpel geometrisk og/eller matematisk transformation af bæreplanskonstruktionsdataene. I praksis behøver stringerne og tværsnittene heller ikke at være plane eller sammenfaldende med eller vinkelrette på opviklingsaksen. Efter eliminering af brodannelsespunk-10 terne benyttes de endelige koordinater til udformning af dornen til opvikling af bæreplanet og kan analyseres for aerodynamisk og strukturel funktion.The method has been described with respect to cylindrical 5 coordinates, but is equally applicable to other coordinate systems by simple geometric and / or mathematical transformation of the structural design data. In practice, the strings and cross sections also need not be planar or coincident with or perpendicular to the winding axis. After elimination of the bridging points, the final coordinates are used to design the mandrel for winding the support plane and can be analyzed for aerodynamic and structural function.

Fig. 4 viser en typisk datamaskine til udførelse af fremgangsmåden, hvorved fremgangsmåden simplificeres og forbedres.FIG. 4 shows a typical computer for carrying out the process, thereby simplifying and improving the method.

15 Fig. 5 viser et rutediagram over de instruktioner, som programmeres i datamaskinen for udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelse. Det er klart, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan realiseres i overensstemmelse med trinnene i rutediagrammet ved brug af en vilkårlig passende digital datamaskine eller en forud programmeret analog 20 datamaskine eller mikroprocessor. De aktuelle programtrin kan varieres afhængig af den foreliggende datamaskine og det foreliggende maskinsprog og er simple matematiske beregninger eller logiske trin, hvis realisation vil være indlysende for fagmanden. I praksis er der blevet benyttet program F143 i Hamilton Standard Division af United 25 Technologies Corporation på en IBM 370/168 datamaskine.FIG. 5 shows a flow chart of the instructions programmed in the computer for carrying out the method according to the invention. It is to be understood that the method according to the invention can be realized in accordance with the steps of the flowchart using any suitable digital computer or a pre-programmed analog computer or microprocessor. The actual program steps can be varied depending on the present computer and machine language and are simple mathematical calculations or logical steps, the realization of which will be obvious to one skilled in the art. In practice, program F143 in the Hamilton Standard Division has been used by United 25 Technologies Corporation on an IBM 370/168 computer.

Trinnene kan også udføres på mange kommercielt tilgængelige lommeregnere, såsom HP65, der fortrinsvis udfører trigometriske og logaritmiske funktioner for at lette beregningen. Selve datamaskinen udgør ikke nogen del af den foreliggende opfindelse og er blot vist 30 som eksempel på den type af kommercielt tilgængeligt apparatur, hvorpå opfindelsen på bedst måde kan udføres.The steps can also be performed on many commercially available calculators, such as HP65, which preferably perform trigometric and logarithmic functions to facilitate computation. The computer itself does not form part of the present invention and is merely shown as an example of the type of commercially available apparatus on which the invention can best be carried out.

13 150972 I fig. 4 er der vist grundelementerne af en digital datamaskine, som kan benyttes til udførelse af fremgangsmåden og indeholder en indlæseenhed 50, f.eks. en båndstation eller en hulkortlæser, der føder bæreplans konstruktionsdata samt programinstruktioner til en hukom-5 melse 52 samt en beregnings- og styreenhed 54. Efter udførelse af programinstruktionerne, fødes uddata til en udlæseenhed 56, som f.eks. en skriver. Hukommelsen 52 samt beregnings- og styreenheden 54 kommunikerer med hinanden efter behov via en ledning 58. Beregnings- og styreenheden 54 indeholder typisk styrelogik for det spe-10 cielle program, et instruktionsregister, der modtager instruktioner omfattende ordrer og adresser, fra hukommelsen en aritmetriks enhed, der tovejskommunikerer med hukommelsen, og i hvilken ordrerne udføres, samt et adresseregister, der efter behov føder data til hukommelsen. Indlæse- og udlæseenhederne kan indeholde ydre enhe-15 der til omsætning til og fra maskinsproget. Andre dele af datamaskiner er velkendte og behøver ikke at blive beskrevet detaljeret.In FIG. 4, there are shown the basic elements of a digital computer which can be used to carry out the method and contain an input unit 50, e.g. a tape drive or a hole card reader that feeds the carrier's construction data as well as program instructions to a memory 52 as well as a computing and control unit 54. After executing the program instructions, the output is fed to a readout unit 56, such as e.g. a writer. The memory 52 as well as the computing and control unit 54 communicate with each other as needed via a line 58. The computing and control unit 54 typically includes control logic for the special program, an instruction register that receives instructions including orders and addresses, from the memory of an arithmetic unit , which bi-directively communicates with the memory and in which the orders are executed, as well as an address register that feeds data to the memory as needed. The input and output units may contain external units for translating to and from the machine language. Other parts of computers are well known and do not need to be described in detail.

Fig. 5 viser i rutediagramform de programtrin, der udføres i den i fig. 4 viste datamaskine eller i et tilsvarende databehandlingsapparatur. Når fremgangsmåden ifølge opfindelsen automatiseres, er det 20 ønskeligt at sætte en begrænsning på den numeriske værdi af ændringer i koordinatpunktet, hvilken værdi er nødvendig for at undgå brodannelse, dvs. dersom der i et koordinatpunkt sker brodannelse som følge af en lille værdi som f.eks. 0,05 cm, kan brodannelsen ignoreres, eller også skal alle koordinatpunkter være omhyggeligt fri 25 for brodannelse. I praksis er det nærmest umuligt at konstruere en dorn med en nøjagtighed på 0,05 cm, så mindre brodannelse kan i virkeligheden sædvanligvis ignoreres. Således indeholder en blok 100 i fig. 5 en instruktion, ved hvilken en numerisk grænseværdi af ændringen i et koordinatpunkt til undgåelse af brodannelse bestemmes og 30 lagres i datamaskinens hukommelse. Det kan være, at grænseværdien er 0, dvs. der ikke tillades nogen brodannelse. En anden mulighed, som ikke er vist i fig. 5, er at fastsætte et maksimalt antal iterationer ifølge fremgangsmåden og at tælle hver iteration, hvorefter programmet standses, når det maksimale antal nås. I visse punkter kan der 35 stadig være brodannelse, men de fleste eller i det mindste størrelsesmæssigt de største vil være blevet korrigeret. På tilsvarende måde 14 150972 kan det være ønskeligt at ignorere brodannelse ved det første fiberlag, dersom der ikke sker brodannelse med det næste lag.FIG. 5 shows in flow chart form the program steps performed in the embodiment of FIG. 4 or in a corresponding data processing apparatus. When the process according to the invention is automated, it is desirable to limit the numerical value of changes in the coordinate point, which value is necessary to avoid bridging, i.e. if at a coordinate point bridging occurs due to a small value such as 0.05 cm, the bridging can be ignored or all coordinate points must be carefully clear of bridging. In practice, it is virtually impossible to construct a mandrel with an accuracy of 0.05 cm, so that less bridging can in fact usually be ignored. Thus, a block 100 of FIG. 5 is an instruction in which a numerical limit value of the change in a coordinate point to avoid bridging is determined and stored in the computer's memory. It may be that the limit value is 0, ie. no bridging is allowed. Another option not shown in FIG. 5, is to set a maximum number of iterations according to the method and to count each iteration, after which the program is stopped when the maximum number is reached. At some points, 35 may still be bridging, but most or at least the largest will have been corrected. Similarly, it may be desirable to ignore bridging at the first fiber layer if bridging with the next layer does not occur.

Efter fastsættelse af den numeriske grænseværdi for ændringer i koordinatpunktet fortsætter programmet til blok 102, hvor et lager-5 register i datamaskinens hukommelse nulstilles ved begyndelsen af hver iteration af programmet for hele vingen. I dette lagerregister lagres, efterhånden som programmet gennemløbes, den numeriske værdi af den maksimale koordinatpunktsændring, som kræves for at undgå brodannelse under én iteration. Til sidst sammenlignes værdien 10 i lagerregisteret med den i instruktionen i blok 100 fastsatte grænseværdi for bestemmelse af, om programmet er afsluttet, dvs. der ikke forekommer nogen brodannelse, eller det største brodannende koordinatpunkt er mindre end grænseværdien, eller om en anden iteration er nødvendig, eftersom ændringen i et koordinatpunkt for undgåelse 15 af brodannelse er større end grænseværdien.After setting the numerical limit for changes in the coordinate point, the program proceeds to block 102, where a memory register in the computer memory is reset at the beginning of each iteration of the program for the entire wing. In this repository, as the program runs, the numerical value of the maximum coordinate point change required to avoid bridging during one iteration is stored. Finally, the value 10 in the inventory register is compared with the limit value set in the instruction in block 100 to determine whether the program is completed, ie. there is no bridging, or the largest bridging coordinate point is less than the boundary value, or if another iteration is necessary, since the change in a bridging coordinate point 15 is greater than the boundary value.

Programmet vælger derefter det første koordinatpunkt, blok 104, og bestemmer i blok 106 ud fra konstruktionsdataene for vingen, hvilke data lagres i datamaskinhukommeisen, den numeriske værdi af koordinatpunktet, dvs. afstanden mellem det valgte koordinatpunkt og op-20 viklingsaksen. Det næste trin, blok 108, er beregning af den numeriske værdi af koordinatpunktet, som kræves for undgåelse af brodannelse, dvs. som vist i fig. 2 beregning af punkterne Al eller Cl samt B2 eller B4 og desuden punkterne A2 eller C2 samt D2 eller D4, om nødvendigt interpolation mellem koordinatpunkter og derefter, 25 som vist i fig. 3, beregning af den afstand, som koordinatpunktet skal flyttes fra opviklingsaksen for undgåelse af brodannelse. Kon-struktionsdataene for koordinatpunktet sammenlignes derefter i blok 106 ved hjælp af instruktionen i blok 110 med den værdi af koordinatpunktet, som i blok 108 er bestemt for undgåelse af brodannelse, og 30 dersom konstruktionsværdien er mindre end den beregnede værdi, vil der ske brodannelse, og programmet går derefter til blok 112. Blokken 112 instruerer programmet om at ændre koordinatpunktets konstruktionsværdi til den for undgåelse af brodannelse beregnede værdi.The program then selects the first coordinate point, block 104, and determines in block 106 from the wing construction data which data is stored in the computer memory, the numerical value of the coordinate point, i.e. the distance between the selected coordinate point and the winding axis. The next step, block 108, is to calculate the numerical value of the coordinate point required to avoid bridging, ie. as shown in FIG. 2 calculating the points A1 or C1 and B2 or B4 and in addition the points A2 or C2 and D2 or D4, if necessary interpolation between coordinate points and then, as shown in FIG. 3, calculating the distance at which the coordinate point must be moved from the winding axis to avoid bridging. The design data of the coordinate point is then compared in block 106 using the instruction in block 110 with the value of the coordinate point determined in block 108 for avoiding bridging, and if the construction value is less than the calculated value, bridging will occur. and the program then goes to block 112. Block 112 instructs the program to change the design value of the coordinate point to the value calculated for avoiding bridging.

15 15097215 150972

Den næste instruktion i blok 114 sammenligner den numeriske værdi af ændringen i koordinatpunktet, som kræves for undgåelse af brodan-nelse, med den værdi, der er lagret i hukommelsen som følge af instruktionen i blok 102. Eftersom blokken 102 stiller et lagerregister 5 på nul under hver iteration, og eftersom det første koordinatpunkt, i hvilket der sker brodannelse, vil få den numeriske værdi af den ændring i koordinatpunktet, der er nødvendig for undgåelse af brodannelse, til at være større end nul, vil denne værdi altid blive lagret. For efterfølgende koordinatpunkter, i hvilke der sker bro-10 dannelse, kan den numeriske værdi af koordinatpunktet være større eller mindre end værdien i lagerregisteret. Hvis ændringen i et efterfølgende koordinatpunkt er større end den i lagerregisteret, går programmet følgelig til blok 116, som instruerer programmet om at lagre den nye koordinatpunktsændringsværdi. Til sidst vil lagerregis-15 teret for hver iteration indeholde en værdi, som er lig med den største numeriske ændring i et vilkårligt koordinatpunkt. Dersom ændringen i koordinatpunktet er mindre end værdien i lagerregisteret, vil instruktionen i blok 116 blive forbigået, og programmet vil fortsætte til instruktionen i blok 118. På tilsvarende måde vil program-20 met, dersom der ikke sker brodannelse i koordinatpunktet, fortsætte fra blok 110 til blok 118.The next instruction in block 114 compares the numerical value of the change in coordinate point required for avoiding bridge formation with the value stored in memory as a result of the instruction in block 102. Since block 102 sets a storage register 5 to zero during each iteration, and since the first coordinate point at which bridging occurs will cause the numerical value of the change in the coordinate point needed to avoid bridging to be greater than zero, this value will always be stored. For subsequent coordinate points in which bridging occurs, the numerical value of the coordinate point may be greater or less than the value in the inventory register. Accordingly, if the change in a subsequent coordinate point is greater than that in the inventory register, the program goes to block 116, which instructs the program to store the new coordinate point change value. Finally, for each iteration, the inventory registers will contain a value equal to the largest numerical change at any coordinate point. If the change in the coordinate point is less than the value in the inventory register, the instruction in block 116 will be bypassed and the program will continue to the instruction in block 118. Similarly, if no bridging occurs in the coordinate point, the program will continue from block 110 to block 118.

Instruktionen i blok 118 kræver en iteration af instruktionerne fra blok 104, hvorfor programmet returnerer til blok 104 og vælger det næste koordinatpunkt efter den samme station. Når alle koordinatpunk-25 ter efter en station er blevet undersøgt for brodannelse, fortsætter programmet til blok 120, hvor det instrueres om at gentage hele processen for hver station med undtagelse af den første og den sidste. Efter at hvert koordinatpunkt på vingen med undtagelse af dem på den første og den sidste station er blevet undersøgt for 30 brodannelse, fortsætter programmet til instruktionen i blok 112, hvor værdien af den største ændring i et vilkårligt koordinatpunkt under hele iterationen, hvilken værdi er lagret i registeret, sammenlignes med den af instruktionen i blok 110 fastsatte grænseværdi. Dersom den største ændring i et vilkårligt koordinatpunkt er mindre end 35 denne grænseværdi, afsluttes programmet. Hvis den største ændring i et vilkårligt koordinatpunkt er større end denne grænseværdi, fort- 16 150972 sætter programmet imidlertid til instruktionen i blok 124, som kræver en returnering til blok 102 og endnu en iteration af processen for hele vingen. Som nævnt tidligere kan der være fastsat en grænseværdi for antallet af iterationer.The instruction in block 118 requires an iteration of the instructions from block 104, so the program returns to block 104 and selects the next coordinate point for the same station. When all coordinate points after a station have been examined for bridging, the program proceeds to block 120, where it is instructed to repeat the entire process for each station except the first and last. After each coordinate point on the wing with the exception of those at the first and last stations has been examined for bridging, the program proceeds to the instruction in block 112, where the value of the largest change in any coordinate point throughout the iteration, which value is stored in the register, is compared with the limit value set by the instruction in block 110. If the largest change in any coordinate point is less than 35 this limit value, the program is terminated. However, if the largest change in any coordinate point is greater than this limit value, the program proceeds to the instruction in block 124, which requires a return to block 102 and another iteration of the entire wing process. As mentioned earlier, a limit value may be set for the number of iterations.

5 Selv om opviklingsbanen for fibrene er blevet beskrevet, som om den var plan, er dette ikke den eneste mulige geometriske model for opviklingsbanen. Det er muligt at afgrænse opviklingsbanen ved hjælp af andre geometriske konstruktioner. Den foreliggende opfindelse angår primært en fremgangsmåde til bestemmelse af og korrektion for 10 forekomsten af brodannelse på overfladen af en opviklet kontur og begrænses ikke til det specielt benyttede koordinatsystem eller den specielle geometriske model, som benyttes for afgrænsning af fiberop-viklingsbanen.5 Although the winding web of the fibers has been described as being flat, this is not the only possible geometric model for the winding web. It is possible to delineate the winding path using other geometric constructions. The present invention primarily relates to a method for determining and correcting the occurrence of bridging on the surface of a wound contour and is not limited to the specially used coordinate system or the particular geometric model used for defining the fiber winding path.

Claims

150972150972

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en vindmotorvinge ved opvikling af harpiksimprægneret filamentmateriale på en dorn, kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter følgende 5 trin: afgrænsning af en flade, der er repræsentativ for en opviklingsdorn, afgrænsning af flere stringere (A, B, C) langs den nævnte flade, idet hver af disse har i alt væsentligt samme retning som den akse, hvorom fladen vikles, 10 afgrænsning af flere stationer (1-9) langs den nævnte flade, idet hver af disse står i alt væsentligt vinkelret på de nævnte stringere, idet skæringen mellem hver af de nævnte stringere og hver af stationerne definerer en mangfoldighed af koordinatpunkter på fladen, og idet skæringerne danner et net af koordinatpunkter, og for hvert af 15 koordinatpunkterne: bestemmelse af højden af det nævnte koordinatpunkt fra opviklings-aksen, udvælgelse af et første punkt på fladen på den til koordinatpunktet grænsende stringer eller station på den ene side af koordinatpunktet 20 og et andet punkt på fladen på den til koordinatpunktet grænsende stringer eller station på den modsatte side af koordinatpunktet, bestemmelse af tilstedeværelsen af en konkav del af fladen ved sammenligning af højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen og en ret linjes højde fra opviklingsaksen, hvilken linje forbinder de to 25 udvalgte punkter, idet fladen er konkav mellem disse udvalgte punkter, når højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen er mindre end den nævnte linjes højde fra opviklingsaksen, korrektion af eventuelle fastlagte konkaviteter ved justering af højden af koordinatpunktet fra opviklingsaksen til at være i alt væsentligt lig 30 med eller større end den nævnte linjes højde fra opviklingsaksen, tilvejebringelse af en dorn med en flade, der svarer til denne korrigerede flade, og opvikling af harpiksimprægneret filamentmateriale omkring dornfladen, hvorved den filamentopviklede vinge fremstilles. 150972A method of producing a wind engine wing by winding resin impregnated filament material onto a mandrel, characterized in that the method comprises the following 5 steps: delineating a surface representative of a winding mandrel, delimiting multiple stringers (A, B, C) along said surface, each having substantially the same direction as the axis about which said surface is wound, defining several stations (1-9) along said surface, each of which being substantially perpendicular to said surface. stringers, the intersection of each of said stringers and each of the stations defining a plurality of coordinate points on the surface, and the intersections forming a grid of coordinate points, and for each of the coordinate points: determining the height of said coordinate point from the winding axis; selecting a first point on the surface of the stringer or station adjacent to the coordinate point on one side of the coordinate point 20 and a second pu nct on the surface of the stringer or station adjacent to the coordinate point on the opposite side of the coordinate point, determining the presence of a concave portion of the surface by comparing the height of the coordinate point from the winding axis and a straight line height from the winding axis connecting the two selected two points, the surface being concave between these selected points when the height of the coordinate point from the winding axis is less than the height of said line from the winding axis, correction of any determined concavities by adjusting the height of the coordinate point from the winding axis to be substantially equal to or greater than the height of said line from the winding axis, providing a mandrel with a surface corresponding to this corrected surface, and winding of resin impregnated filament material around the mandrel surface, thereby producing the filament wound blade. 150972

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fremgangsmåden før konstruktion af dornen omfatter følgende trin: bestemmelse af, hvorvidt højden af et vilkårligt af mangfoldigheden af 5 koordinatpunkter er blevet forøget, fornyet udvælgelse, hvis højden er et vilkårligt af mangfoldigheden af koordinatpunkter er blevet forøget, af et første og et andet punkt for hvert sådan koordinatpunkt og bestemmelse for hvert sådant koordinatpunkt af tilstedeværelsen af en konkav del af fladen, og ændring af højden af hvert 10 sådant koordinatpunkt, for hvilket en konkav del er blevet fastlagt.Method according to claim 1, characterized in that the method prior to constructing the mandrel comprises the following steps: determining whether the height of any of the plurality of 5 coordinate points has been increased, re-selection if the height is any of the plurality of coordinate points is has been increased, by a first and a second point for each such coordinate point, and determining for each such coordinate point the presence of a concave portion of the surface, and changing the height of each such coordinate point for which a concave portion has been determined.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, ved hvilken der eksisterer flere filamentopviklingsbaner, kendetegnet ved, at den omfatter følgende trin: fastlæggelse for hvert koordinatpunkt af tilstedeværelsen af en kon-15 kav del af fladen i hver af mangfoldigheden af filamentopviklingsbaner og ændring af højden af hvert udvalgt koordinatpunkt, hvis der i en vilkårlig af filamentopviklingsbanerne forekommer en konkav flade.A method according to claim 1 or 2, wherein multiple filament winding paths exist, characterized in that it comprises the following steps: determining for each coordinate point the presence of a concave portion of the surface in each of the plurality of filament winding paths and changing the height of each selected coordinate point if any concave surface occurs in any of the filament winding paths.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at trinnet til afgrænsning af flere strin- 20 gere indeholder et trin til afgrænsning af flere planer, som hvert indeholder opviklingsaksen, idet skæringen mellem planerne og fladen definerer stringerne.Method according to any one of claims 1-3, characterized in that the step for defining several strands contains a step for defining several planes, each containing the winding axis, the intersection of the planes and the surface defining the strings.