DK172218B1 - Vindmøllevinge med anordning til støjbegrænsning og fremgangsmåde til fremstilling af en sådan vinge - Google Patents

Description

DK 172218 B1

Opfindelsen vedrører en anordning til begrænsning af støj ved vindmøllers vinger, som omfatter en forkant og en bagkant med derimellem liggende vingeprofil samt en vingespids.

Vindmøller tager energi fra den strømmende luft og ændrer 5 retningen på den luft, som forlader hvert vingeblad. Ved drift af vindmøller kan der konstateres en generende støj, som er sammensat af støj fra den udveksling, der er monteret mellem vingeakslen og den generator, der drives af vindmøllen og aerodynamisk støj, som tillige sommetider tager form af en 10 ren tone eller fløjt, som til den væsentligste grad stammer fra vindens virkning på vingebladene. Støj fra vingebladene opstår især på grund af trykforskelle, hvor to luftstrømme mødes, dvs. hvor strømningen fra vingebladets for- og bagside mødes ved bagkanten og ved vingespidsen. Trykforskellene gi-15 ver ophav til tværstrømninger og hvirvler, og disse kan blive hørbare ved strømning omkring skarpe kanter, hvilket er den traditionelle udformning af vingebladsbagkanter, Den samme hvirveldannelse, som medfører støjen får også indflydelse på vingebladets og hele møllens stabilitet og stall-20 karakteristik, ligesom der sker et effekttab ved at noget af energien udsendes som lydenergi.

Man har anset, at en del af støjen fremkommer ved, at den laminare turbulente strømning over vingens profil ved dens bagkant giver ophav til løsrivning af hvirvler. Disse kan på 25 grund af ulineariteter føde energi tilbage til strømning, som ligger nærmere vingens forkant, hvorved den laminare strømning ødelægges over et større areal af vingen. Dermed bliver vingen aerodynamisk et dårligere profil, og dels nedsættes virkningsgraden, dels udsættes vingen som sådan for vibratio-30 ner. Desuden får støjen et akustisk liniespektrum, hvilket høres som en kraftig hylelyd. Det har været foreslået at gribe ind i denne ulineære tilbagekoblingsmekanisme ved at give bagkanten særlige udformninger, med de bedste resultater har været ved den såkaldte "uglevinge", hvor forkanten på vinge-35 profilet er forsynes med en takket kant. Derved gribes tilsyneladende således ind i den laminare strømning, at virkningen af en ulineær tilbagekoblingsmekanisme kan reduceres. Imidlertid er forkanten udsat for slid, især på grund af nedbør DK 172218 B1 2 og sandflugt, og det ville være at foretrække at gribe ind i hvirvelafløsningen direkte ved bagkanten.

Det er formålet med opfindelsen at påvirke strømningen ved en vindmøllevinges bagkant på en sådan måde, at den ska-5 delige hvirveldanneIse undgås og et yderligere formål er at øge et vingeblads stabilitet.

Trykforskellene kan udlignes langsommere, dersom den opståede strømning enten bringes til at bidrage til arbejdet med at bevæge møllevingen eller kan bremses diffust. Det vil 10 ikke være tilstrækkeligt at forsøge at ændre retningen for strømningen, idet dette blot ville forøge tendensen for hvirveldannelse, og påvirke stallegenskaberne samt stabilitet og ydelse.

Opfindelsen baserer sig på den erkendelse, at det er mu-15 ligt at lade møllevingens bagkant bære et materiale, som er i stand til formmæssigt at føje sig efter trykforskellen mellem over- og underside ved bagkanten, eventuelt at lade dele af den opståede strømning passere igennem dette materiale. Som følge af denne erkendelse er en anordning til begrænsning af 20 en møllevinges støj særegen ved at bagkanten er forsynes med en flade, som er eftergivelig i det væsentlige langs hele bagkanten.

En fordelagtig udførelsesform opnås ved at lade denne flade bestå af et elastomert materiale, som kan føje sig ef-25 ter lokale trykforhold forårsaget af turbulensforholdene.

En yderligere fordelagtig udførelsesform opnås ved at lade fladen bestå af en strimmel af en vævet dug af et stærkt materiale, men en strikket strimmel vil som bekendt være mere eftergivelig, og dette er en yderligere udførelsesform.

30 En yderligere fordelagtig udførelsesform med endnu større eftergivelighed og en vis grad af strømningsdæmpende virkning fremkommer ved at lade fladen udgøre af et stort antal mindre strimler vinkelret på bagkanten, så de kan bevæge sig uafhængigt af hverandre og dermed yderligere kunne tilpasse sig lo-35 kale trykforhold.

Den maksimale bevægelighed som følge af lokale trykforhold opnås med en fordelagtig udførelsesform, hvor individuelle fibre tilsammen udgør den ønskede bagkant. Videre udfø- DK 172218 B1 3 relsesformer giver særlige fordele ved fibrenes udformning. Glatte fibre giver relativt set stor stivhed vinkelret på bagkanten for hver fiber, hvorimod korrugerede fibre giver forøget mulighed for at dæmpe de strømninger, som opstår som 5 følge af lokale trykvariationer.

Opfindelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 viser et tværsnit i et vingeprofil med en elastisk bagkant, 10 Fig. 2 viser et tværsnit i et vingeprofil med en lokal udbøjning af den elastiske bagkant,

Fig. 3 viser et forstørret billede af sammenføjning mellem vingeprofil og den elastiske bagkant,

Fig. 4 viser en vingeprofil med en fiberforsynet bag-15 kant, og

Fig. 5 viser et forstørret billede af sammenføjningen af vingeprofilen med en bagkant opbygget af fibre.

På Fig. 1 ses en hul vingeprofil, som består af to halvdele 1 og 2. De er hver for sig formet på traditionel vis ved 20 opbygning i en støbeform og eksempelvis af afvekslende lag af polyesterharpiks og glasvæv, med en glat gelcoat påført først, dvs. nærmest den glatte formdel. Ved samlingen påføres særlig lim ved forkanten 3 og ved bagkanten 4, og ifølge opfindelsen limes en strimmel elastomert materiale 5 ind samti-25 digt med samlingen af vingeprofilet. På Fig. 3 vises, hvorledes der sørges for tilstrækkelig stor limflade til at fastholde elastomerstrimmelen 5 sikkert. På Fig. 2 vises, hvorledes strimlen 5 lokalt bøjes opad som følge af et lokalt undertryk på oversiden, og idet der er intern friktion i strim-30 len vil en væsentlig del af den energi, som ville blive omsat til et hvirvelrør parallelt med bagkanten, blive omsat til varme i strimlen i stedet for. Dermed udgås det dels, at energi fødes tilbage langs vingeprofilen mod forkanten, dels at der opstår et kraftigt hvirvelrør.

35 Strimmelen 5 af elastomert materiale kan med fordel selv have en profil, som spidser bagtil, ligesom den kan være armeret, så den ikke slides til trævler ved brugen.

4 DK 172218 B1 På Fig. 4 vises tilsvarende, hvorledes en fiberstrimmel 6 fastholdes ved limning mellem de to halvdele 1 og 2 ved bagkanten 4, og på Fig. 5 vises denne indlimning i større detaille. Ved denne del af fremstillingen er det uvæsentligt, 5 om strimmelen er det sidste trin i fremstillingsprocessen, som f.eks. ved brug af en strikket strimmel eller om den færdige vinge bliver forsynet med indsnit i vævet eller om strimmelen bliver skilt helt ad til enkeltfibre. Den vigtige forankring af fibrene foregår her ved indlimning mellem de to 10 vingeprofilhalvdele, men kunne i og for sig foregå ved ilæg-ning som "øjenvipper" i forbindelse med lamineringen af enten den ene eller den anden profilhalvdel. Det vigtige er, at der ikke fremkommer en skarp kant, som fibrene kan knækkes over.

Dersom det er enkeltfibre, der ligesom børstehår skal af-15 slutte bagkanten, vil den stærkeste konstruktion opnås ved opskæring på længden af et vævet bånd, som indeholder stærke fibre, fortrinsvis aramidfibre. Dette består typisk af en trend af bomuldsvæv med islæt af aramidtråde. Opskæringen på længden muliggør, at en ægkant bliver limet eller lamineret 20 til vingen, hvorved der på grund af sløjfen sker en stærk forankring. Når strimmelen er monteret, skal trendtrådene fjernes ved optrævling, og tilbage står et meget stort antal aramidfibre, som hver har en svag korrugering. Dersom der benyttes en hårdere trend, vil korrugeringen blive kraftigere, 25 ligesom den efter vævningen kan påvirkes ved varmebehandling.

30 35

Claims (10)

1. Anordning til begrænsning af støj ved vindmøllers vinger, som omfatter en forkant og en bagkant med derimellem 5 liggende vingeprofil samt en vingespids, kendetegnet ved, at bagkanten er forsynet med en flade, som er eftergivelig i det væsentlige langs hele bagkanten.

2. Anordningen ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fladen udgøres af en tynd elastomerstrimmel.

3. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fladen udgøres af et vævet bånd, fortrinsvis af aramidvæv.

4. Anordning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at båndet er et strikket bånd, fortrinsvis af aramidtråd.

5. Anordning ifølge krav 2, kendetegnet ved, 15 at båndet langs i det mindste en del af sin længde er afbrudt af indsnit vinkelret på bagkanten.

6. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fladen udgøres af et meget stort antal aramidfibre, som er anbragt i det væsentlige vinkelret på bagkanten.

7. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at trådene er rette.

8. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at trådene er korrugeret.

9. Fremgangsmåde til fremstilling af en anordning til 25 støjbegrænsning ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at en strimmel af eftergiveligt materiale indlimes i forbindelse med samling af vingens to halvdele ved dens bagkant.

10. Fremgangsmåde til fremstilling af en anordning til 30 støjbegrænsning ifølge ethvert af kravene 1, 3-8, kendetegnet ved, at en strimmel skåret ud af vævet aramid-klæde lamineres ind i et eller flere af bagkantens mod oversiden vendende lag, og at skudtråde, henholdsvis kædetråde systematisk fjernes fra strimmelen til efterladelse af kæde- 35 tråde, henholdsvis skudtråde.