JPS6236952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエーロフオイル形状、特に複合フアイ
バ巻回大形風力タービン用ロータブレードの設計
および製造に係る。一層詳細には、本発明は、エ
ーロフオイル形状を形成するため複合フアイバが
凹んだマンドレル表面に巻回されるときに生ずる
ブリツジ形成の問題を回避するための方法に係
る。巻回プロセス中に張力を受けているフアイバ
は表面の凹んだ輪郭あるいは谷部に従わず、ブリ
ツジを形成し、その結果ブレード構造を弱化する
空所が表面に生ずる。

プロペラおよびロータブレードのようなエーロ
フオイルの製造技術は当業者によく知られてお
り、木材、木材合板、種々の金属および最近では
フアイバガラスのような複合材料の使用を含んで
いる。非常に大形のロータブレード、たとえば風
力タービン発電機に用いられるものでは、直径
91.5ｍに達する非常に大きな寸法であるがゆえの
特別な問題がある。費用および重量を節減してこ
れらのブレードを製造するための好ましい方法
は、マンドレルの上にフアイバを巻回する工程を
含む方法である。平行な樹脂含浸フイラメントの
バンドあるいは群が、緩かに回転するマンドレル
の上に巻回される。このバンドは典型的に約５cm
幅であり、それぞれ別々のスプールから繰り出さ
れる複数本のロービングから成る。各ロービング
は多数のフイラメントから成るので、バンドは何
千本ものガラスフイラメントを含んでいる。マン
ドレルの回転中にマンドレル上に所望のバンド経
路を生ずるように繰り出しガイドが配置されてい
る。ブリツジ形成、すなわちマンドレルの凹部を
架橋する形の巻回は円筒形状の場合には生じない
けれども、風力タービンブレードの場合には、ブ
レードのねじれと根元付近で凹んだ根元−先端間
厚み特性とのために、ブリツジ形成が生じ得る。
30ないし40゜のフイラメント巻回角度により、凹
んだ形状がやはり所望のバンド経路に沿つて現わ
れる。あるセクシヨンがバンド経路に沿いカツト
されると、マンドレルとそこに張力の作用下に巻
回されたフアイバあるいはフイラメントとの間に
空所が存在すると、そのセクシヨンにブリツジ形
成が生ずる。

ブリツジ形成により生ずる最も顕著な問題は、
空所がブレード構造を弱化することである。空所
をガラスおよび樹脂により満たして中実の構造に
することはできるが、これは重量および費用にか
なりの追加を必要とする。ブリツジ形成はフアイ
バの稠密性を損うので、樹脂対ガラス比を大きく
しなければならず、その強度が低下する。また支
持されていないバンドはロープを形成する傾向あ
るいは分離する傾向がある。

フアイバの巻回角度はブレードの形状および荷
重の条件から定められ、この角度はブレードの長
手方向軸線に沿い変更されてよい。さらに、従来
の巻回方法は通常多重巻回パスを含んでおり、そ
れによりフアイバの層がエーロフオイルを形成す
るように積み上げられる。いくつかの用途では、
エーロフオイルあるいはブレードの特定の部分が
他の部分よりも多くのフアイバ層を含んでいてよ
く、たとえばロータブレードでは、構造的剛固性
を高めまた荷重を吸収するため外側端部よりも内
側あるいはハブ端部のフアイバ層を多くするのが
通常である。

多くの用途では、いわゆるワインデイングある
いはアダプタ・リングがブレードの端部に用いら
れ、フアイバは製造中リングのまわりに巻き付け
られ、製造後にブレードの端部においてカツトオ
フされる。この方法もよく知られている。

いくつかの用途では、異なるパスのフアイバは
異なる組成を有してよく、また異なるパスには厚
み、間隔または角度の異なるフアイバが用いられ
てよい。一般的な方法は１つの巻回パスを右ねじ
の経路で、次のパスを左ねじの経路で形成するこ
とである。

大形ブレードに対しては、フアイバを巻回する
マンドレルとして一般に固形表面が用いられる。
たとえばマンドレルはワイヤクロスおよびプラス
タフイラーで被われたプライウツド・フレームで
あつてよく、またアルミニウムまたはプラスチツ
クであつてよい。いくつかの用途では、スパー・
セクシヨンが強度向上のためにロータあるいはエ
ーロフオイルの内側に配置されており、マンドレ
ル・セクシヨンはスパーに隣接して配置されてい
る。製造が終ると、マンドルはエーロフオイルの
内側から除去されてもよいし、補強材として作用
するようにエーロフオイルの内側にそのまま残さ
れてもよい。

樹脂または他のエポキシ母材で被覆されたガラ
スフアイバを用いるものとして説明してきたが、
他の種類のフアイバおよび（あるいは）母材も同
様に使用可能であること、また単一または多重の
フアイバを用いて本発明を実施し得ることは明ら
かである。

ブリツジ形成を巻回角度の変更により防止し得
る場合もあるが、巻回角度の変更はロータの強度
および荷重吸収特性を変化させるので、この方法
は常に適用できるとは限らない。別の方法とし
て、エーロフオイルの設計を変更する方法もある
が、これは全システムの特性に著しく影響する
し、ブリツジ形成が特定の巻回角度において生じ
ないことを常に保証するものではない。一層良い
方法は、ブリツジ形成が生ずるであろうマンドレ
ルの局部的範囲を幾何学的形状から予め求めて、
ブリツジ形成を回避するようにエーロフオイルお
よびマンドレルの形状を調節することである。換
言すれば、バンドの経路に沿い凹部を生じないよ
うに形状をわずかに変更することである。それに
よりエーロフオイルが修整されるのは主に根元に
近い後縁であるから、空気力学的特性に与える影
響は無視し得る。

したがつて本発明の１つの目的は、フアイバ巻
回大形ロータブレードの製造中のブリツジ形成を
回避または減少する方法を提案することである。

本発明の他の目的は、複合フアイバがマンドレ
ルまたは他の輪郭表面上に巻回されるときにブリ
ツジ形成が生ずる位置を求める方法を提案するこ
とである。

本発明の別の目的は、ブリツジ形成を回避する
ように、複合フアイバが巻回されるマンドレルま
たは他の構造体の形状をわずかに変更するための
方法を提案することである。

本発明によれば、マンドレル上に複合フアイバ
材料の巻回によりエーロフオイル表面を製造する
際にブリツジ形成が生ずる位置を求め、ブリツジ
形成を回避するようにエーロフオイル表面の輪郭
を修整するための方法が得られる。この方法は任
意に選定された座標系たとえば円筒座標系で設計
データからエーロフオイル表面を表わすこと、一
定間隔でエーロフオイル上に代表的な座標点を選
定することとを含んでいる。たとえば座標点の集
合が、それぞれ巻回軸線を含む長手方向の平面と
エーロフオイルとの交わりである複数本の曲線
（ここではストリンガと呼ぶ）と、それぞれ巻回
軸線に対して垂直な平面とエーロフオイルとの交
わりである複数本の曲線（ここではステーシヨン
と呼ぶ）との交点により定められる。各座標点に
おいて、フアイバ巻回平面内に次のような２本の
直線が引かれる。第１の直線は被選定座標点から
出発してフアイバ巻回平面内をフアイバ巻回方向
に延び、第２の直線は被選定座標点から出発して
フアイバ巻回平面内をフアイバ巻回方向と反対の
方向、すなわち第１の直線から180゜の方向に延
びる。両直線は隣接するストリンガもしくは隣接
するステーシヨンと交わるまで延びる（そのいず
れをとるかは選択される）。それにより２本の直
線は被選定座標点と隣接ストリンガもしくは隣接
ステーシヨン上の交点とを接続する。第３の直線
が、被選定座標点の両側に隣接するストリンガも
しくはステーシヨンと巻回平面との交点を互いに
接続するように引かれる。もしも被選定座標点が
第３の直線よりも巻回軸線に近ければ、その被選
定座標点ではブリツジ形成が生ずると判定され
る。そのように判定された座標点は、ブリツジ形
成を回避するように、第３の直線のレベルまで高
められなければならない。続いて、この方法が、
エーロフオイルの軸線端部における境界点を除く
すべての座標点に対して繰り返される。この方法
は手作業によつても実施可能であるが、計算機に
より高速かつ効率的に実施することが好ましい。
ストリンガおよび（あるいは）ステーシヨンは平
面内にある必要はないし、それぞれ巻回軸線に対
して平行または垂直である必要もない。この方法
はエーロフオイル形状を表わす任意の座標系ある
いはエーロフオイル表面および巻回バンド経路の
任意の幾何学記述において適用し得る。

エーロフオイルが特定の目的たとえば風力ター
ビン駆動用ロータブレードに対して設計されると
き、その設計パラメータたとえば輪郭、長さ、空
気力学的特性、重量、荷重分布などには本質的な
制約条件が課せられる。ブレードの製造上の都合
も考慮には入れられるが、多くの設計パラメータ
はたといブレードの製造にとつて望ましくないと
しても変更不可能である。

大形風力タービンブレードでは従来の従来方法
は費用がかさみかつ困難であり、フアイバ巻回ブ
レードが最適であることが判明している。しか
し、その巻回には前記のブリツジ形成の問題のた
めに予期しない困難が生じた。これらの困難は、
本発明によれば、ブレードを完全に再設計した
り、フアイバが試験結果に基づいて巻回されるマ
ンドレルを変更したりすることなく、また同時に
ブレードの空気力学的特性に著しい影響を及ぼす
ことなく克服される。

第１図を参照すると、エローフオイルの代表例
としてロータブレード１０の一部分が斜視図で示
されている。特殊な輪郭形状は図示されていない
が、ブレード１０の横断面はその軸線方向に形状
および寸法が変化しており、またハブ端部は一般
に外側先端よりも厚くなつている。本発明の方法
は従来の空気力学的エーロフオイル形状のいずれ
にも適用可能であり、またエーロフオイルに限ら
ず任意の輪郭表面に対して適用し得るものであ
る。

いつたんブレードが設計されると、フアイバあ
るいはフイラメントを所望の空気力学的形状に巻
回するため、フアイバを巻回するマンドレルを製
作する必要がある。設計に従つてマンドレルを製
作することは一般にブリツジ形成の問題のために
ロータブレードの製造に困難を生じ、満足なブレ
ードを得られないことが判明している。もちろ
ん、たとえばフアイバが巻回される経路に沿い直
線エツジを用いてマンドレルをその製作後に手作
業で検査し、もし凹部があればそれを修整するこ
とは可能であるが、この方法は明らかに著しく時
間がかかり、また１つの凹部の修整により他の個
所に凹部が生じなかつたかどうかを検査する必要
がある。この方法は明らかに受け入れられない。

本発明の方法は、マンドレルの製作に先立つて
設計データからフアイバ巻回経路に沿う凹部位置
を探索し、ブリツジ形成を回避するようにマンド
レルの形状をその製作以前に修整するものであ
る。

座標変換は簡単な数学により可能であるから、
どのような座標系をとるかは重要なことではない
が、ブレードの設計に多く用いられているのは円
筒座標系である。円筒座標系をとる場合、複数本
のストリンガが手作業または計算機手法により幾
何学的に引かれる。これらのストリンガは、それ
に限定する必要はないが、一般にはブレードの巻
回軸線を含む平面内に位置する。このようなスト
リンガが第１図には、図面を簡明にするために、
３つの平面Ａ，ＢおよびＣ内に位置する３本のス
トリンガＡ，ＢおよびＣとして示されている。ス
トリンガの実際の幾何学的形状および本数がこれ
と相違することは言うまでもない。ストリンガは
エーロフオイルの表面をその全長にわたり延びて
いる。ストリンガはたとえば５゜の一定間隔であ
つてもよいし、ブレードの比較的直線状の断面に
沿つては10゜間隔、曲率が大きい前縁および後縁
に沿つては1/2゜間隔というように間隔を変更さ
れてもよい。各ストリンガは一般にブレードの巻
回軸線を含む平面内にあるが、その平面とエーロ
フオイルとの交わりであるストリンガは、第２図
に示されているように、互いに平行ではなく、エ
ーロフオイルの曲率に関係した曲線となる。たと
えば、エーロフオイルの前縁に沿うストリンガ
は、エーロフオイルがその先端で狭くなるにつれ
て二次元に湾曲する。

同様に複数本のステーシヨンが第１図にステー
シヨン１，２………９により代表して示されてい
る。これらのステーシヨン、それに限定される必
要はないが、一般には巻回軸線に対して垂直な平
面内に位置する。巻回軸線は参照数字８により示
されている。ステーシヨンの数はブレードの長さ
および曲率に関係し、代表的な間隔はブレードの
長さの約５％である。

座標点１２（第１図は各ストリンガと各ステー
シヨンとの交点として定められている。

第１図に示されているエーロフオイルはワイン
デイング・リング（アダプタあるいはターンアラ
ンド・リングともいう）を含んでいてよい。たと
えば、実際のロータはステーシヨン３において終
端し、ステーシヨン２および１はワインデイン
グ・リングの部分であつてよい。本発明を実施す
るにあたつては、エーロフオイルでもワインデイ
ング・リングとエーロフオイルとの間の混合範囲
でもブリツジ形成の生じない設計を保証するた
め、ワインデイング・リングも含めて凹部位置を
探索する必要がある。

以下の方法は、手作業または計算機手法によ
り、境界点を除くエーロフオイル・マトリクス上
のすべての座標点に対して繰り返される。

第２図を参照すると、ストリンガＢとステーシ
ヨン３との交点に位置する座標点１４が選定され
ている。なお第２図はエーロフオイルの被選定部
分の二次元平面図であり、実際にはエーロフオイ
ルの設計の関数としてエーロフオイルの断面は変
化するので、第２図中の各点は紙面の表側または
裏側に高さまたは深さの異なる位置にある。

被選定座標点１４を通つて、フアイバが巻回さ
れる角度と等しい角度で２つの平面（巻回平面と
呼ぶ）１６および１８が引かれる。巻回平面１６
を例として説明すると、第３図に直線１５および
１７として示されている２本の直線が巻回平面１
６の面内に引かれ、そのうち第１の直線１５は座
標点１４から出発して、第２図にそれぞれ点Ｂ４
またはＡ１として示されているステーシヨン４ま
たはストリンガＡとの交点まで延びており、また
第２の直線１７は座標点１４から出発して、直線
１５とは反対の方向に第２図にそれぞれ点Ｂ２ま
たはＣ１として示されているステーシヨン２また
はストリンガＣとの交点まで延びている。被撰定
座標点に隣接するストリンガを用いるか、被選定
座標点に隣接するステーシヨンを用いるかは選択
による。直線１５および１７は共に巻回平面１６
の面内にあるが、エーロフオイルが三次元表面な
ので、一般的に同一直線ではない。巻回経路を定
めるのに平面以外の幾何学的モデルを用い得るこ
と、また本発明は任意の幾何学的モデルにより実
施し得ることも理解されよう。

巻回平面１８の面内にも、２本の直線が座標点
１４から両方向に隣接ストリンガまたは隣接ステ
ーシヨンとの交点まで引かれる。これらの交点は
第２図に一方の直線に対しては点Ａ２またはＤ
２、他方の直線に対しては点２ＣまたはＤ４とし
て示されている。さらに、これらすべての点は同
一平面内にあるので、いずれの点を使用するかは
重要な問題ではない。ここに示す例ではストリン
ガとの交点Ａ２およびＣ２が用いられている。

いま巻回軸線からの交点の距離が求められなけ
ればならない。この距離は座標点については既知
である。隣接する座標点の間の線が直線であると
仮定し、かつ巻回平面が座標点において隣接スト
リンガまたは隣接ステーシヨンと交わることはあ
りそうもないことを認識すると、第３図に示す第
３の直線２０が点Ａ１と点Ｃ１との間に引かれ、
座標点１４に対する第３の直線２０の相対的位置
により、座標点１４においてブリツジ形成が生ず
るかどうかが判定される。かくしてもし座標点が
図に於いて符号１４ａにて示される位置に位置す
るならば、その座標点は点Ａ１と点Ｃ１との間の
直線よりも巻線軸線により近くなり、ブリツジが
形成される。逆にもし座標点が図に於いて符号１
４ｂにて示される位置に位置するならば、その座
標点は点Ａ１と点Ｃ１との間の直線よりも巻回軸
線より離れた位置に位置することとなり、ブリツ
ジは形成されない。即ち座標点が直線２０に沿つ
て或いはそれより上方に位置する場合にはブリツ
ジは形成されないが、座標点が直線２０の下方に
位置する場合にはブリツジが形成される。

もしある座標点においてブリツジ形成が生ずる
と判定されたならば、その座標点はブリツジ形成
を回避するように直線２０のレベルまで高められ
なければならない。

点Ａ１，Ｃ１のかわりに点Ｂ２，Ｂ４を第３図
に用いることもできる。なぜならば、これらの点
はすべて同一の線上にありかつ巻回平面内にある
からである。

以上の過程は巻回平面１８の面内の点Ａ２およ
びＣ２またはＤ２およびＤ４を用いて繰り返され
る。

以上の方法はエーロフオイル・マトリクス上の
境界点以外のすべての座標点に対して繰り返され
る。これで本発明の１サイイクルが完了する。

もし巻回経路が平面以外として定められていれ
ば、線２０は巻回軸線からそれに対して垂直に被
選定座標点を通つて延びる線と交わらないであろ
う。このことは本発明の方法にとつて重要ではな
い。なぜならば、重要なデータは巻回軸線からの
線２０の距離と巻回軸線からの座標点の距離との
差であるからである。

１つの被選定座標点について両巻回平面１６お
よび１８に沿いブリツジ形成の有無を調べた後に
次の座標点に進むという手順のかわりに、用途に
よつては、一方の巻回経路たとえば右ねじ巻回経
路に沿い各座標点におけるブリツジ形成の有無を
調べた後に他方の巻回経路たとえば左ねじ巻回経
路に沿い再び各座標点におけるブリツジ形成の有
無を調べるという手順が望ましい場合もあろう。
記の座標点に進む前に１つの座標点で両巻回経路
に沿いブリツジ形成の有無を調べるという手順の
利点は、ある条件のもとでは、ブリツジ形成を生
ずると判定された座標点で修整を行わずにすむこ
とである。たとえば、もし比較的小さなブリツジ
形成が最初のフアイバあるいは最も下側のフアイ
バの巻回経路に生ずると判定されても、かかるブ
リツジ形成は無視し得る場合がある。なぜなら
ば、その上側に反対方向に巻回されるフアイバに
より下側のフアイバが下向きの力を受けてマンド
レルに接触し、それによりその座標点におけるブ
リツジ形成の問題がなくなる場合があるからであ
る。

もし１つの座標点がブリツジ形成を回避するた
めに高められたならば、それにより他の座標点に
ブリツジ形成が惹起されなかつたかどうかを調べ
るために本方法を反復する必要がある。

ストリンガおよびステーシヨンの数したがつて
また座標点の数はブレードの曲率に関係して選定
される。たとえばピツチ変化および（あるいは）
傾斜が大きいブレードでは直線状に近いエーロフ
オイル形状の場合の座標点にくらべて多くの座標
点を用いることが望ましい。

本方法を円筒座標系に関して説明してきたが、
エーロフオイル設計データの簡単な幾何学的およ
び（あるいは）数学的変換により他の座標系にも
同様に適用可能である。また、実際上、ストリン
ガおよびステーシヨンは平面内にある必要はな
く、巻回軸線を含む平面またはそれに対して垂直
な平面内にある必要もない。ブリツジ形成座標点
をなくした後に、最終的な座標点がエーロフオイ
ル巻回用のマンドレルまたはそのテンプレートを
適正に設計するのに用いられ、また空気力学的ま
たは構造的特性を解析するのに用いられる。

本方法は計算機を用いて最も簡単かつ良好に実
施されるので、そのための典型的な計算機を第４
図に示す。

また本発明の方法を実行する計算機のプログラ
ム・フローチヤートを第５図に示す。本方法がこ
のフローチヤートのステツプに従つて任意の適当
なデイジタル計算機またはプログラムド・アナロ
グ計算機またはマイクロプロセツサにより実行さ
れ得ることは明らかである。実際のプログラム・
ステツプは使用する計算機および計算機言語に応
じて変更されてよく、また当業者に明らかな簡単
な数字計算あるいは論理ステツプである。実際に
使用されたプログラムはIBM370／168計算機に対
するユナイテツド・テクノロジーズ・コーポレー
シヨンのハミルトン・スタンダード・デイビジヨ
ンのプログラムF143である。

これらのステツプは市販の多くの卓上計算機た
とえば好ましくは三角関数および対数関数の計算
が容易なHP65により実行され得る。計算機自体
は本発明の一部を成すものではなく、本発明を最
も良好に実施し得る市販の装置の形式を例示する
にとどめる。

第４図を参照すると、本発明を実施するのに用
いられ得るデイジタル計算機の基本要素が示され
ている。入力部５０、たとえばテープデツキまた
はパンチカード読取器、からエーロフオイル設計
データおよびプログラム命令が記憶装置５２なら
びに演算および制御装置５４に与えられる。プロ
グラム命令が実行された後、出力データが出力部
５６たとえばプリンタに与えられる。記憶装置５
２と演算および制御装置５４とは導線５８を介し
て必要な情報授受を行う。演算および制御装置５
４は典型的に、特定のプログラムに対する制御回
路と、コマンドおよびアドレスを含む記憶装置か
らの命令を受け入れる命令レジスタと、記憶装置
と情報授受を行いコマンドを実行する演算装置
と、要求されたデータを記憶装置に与えるアドレ
ス・レジスタとを含んでいる。入力部および出力
部は計算機言語を翻訳する周辺装置を含んでいて
よい。計算機の他の要素はよく知られており、こ
こに詳細に説明する必要はない。

第５図には、第４図の計算機あるいは類似の計
算装置により実行されるプログラム・ステツプが
フローチヤートで示されている。本発明の方法を
自動化するとき、ブリツジ形成を回避する必要の
ある座標点の変化の限界値をセツトすることが望
ましい。なぜならば、たとえば0.05cmの小さなブ
リツジ形成は無視してよい場合もあるし、そのよ
うに小さなブリツジ形成も無視してはいけない場
合もあるからである。実際には0.05cmの精度でマ
ンドレルを製作することはほとんど不可能なの
で、そのように小さいブリツジ形成は通常無視す
ることができる。したがつて第５図のブロツク１
００は、ブリツジ形成を回避すべき座標点の変化
の限界値を定めて記憶装置に入れる命令を含んで
いる。いかなるブリツジ形成も許容しない場合に
は、この限界値は零にセツトされてよい。第５図
に示されていないが、本方法を反復する最大回数
をセツトしておき、反復のつど計数して、最大回
数に達したならばプログラムを停止することもで
きる。いくつかの点ではまだブリツジ形成が生じ
てよいか、大部分の点または少なくとも最大のブ
リツジ形成が生ずる点がそれまでに修整される。
同様に、次のフアイバ層でブリツジ形成が生じな
いならば、最初のフアイバ層によりブリツジ形成
は無視することが望ましい場合もある。

座標点における変化の限界値をセツトした後、
プログラムはブロツク１０２に進行し、そこで記
憶装置内の記憶レジスタがブレード全体に対する
各反復の開始時に零にセツトされる。この記憶レ
ジスタには、プログラムの進行につれて、１回の
反復中にブリツジ形成を避けるために必要な最大
座標点変化の値が記憶される。最後に記憶レジス
タ内の値がブロツク１００内の命令によりセツト
された限界値と比較されて、プログラムが完了し
てよいか、すなわちブリツジ形成が生じなかつた
か、または最大ブリツジ形成座標点が限界値より
も小さいか、またはブリツジ形成回避のための座
標点の変化が限界値よりも大きかつたので反復が
必要かが決められる。

ブロツク１０４では最初の座標点が選定され、
ブロツク１０６では記憶装置内に記憶されている
ブレードの設計データから座標点の値、すなわち
巻回軸線からの被選定座標点の距離、が定められ
る。次のステツプ、ブロツク１０８、ではブリツ
ジ形成の回避に必要な座標点の値が計算される。
すなわち、点Ａ１およびＣ１またはＢ２およびＢ
４と点Ａ２およびＣ２またはＤ２およびＤ４（第
２図）が計算され、必要な補間が行われ、ブリツ
ジ形成の回避のために必要な巻回軸線からの座標
点の距離（第３図）が計算される。次いで、ブロ
ツク１０６内の設計データからの座標点の値がブ
ロツク１１０内の命令によりブロツク１０８内の
ブリツジ形成回避に必要な座標点の計算値と比較
され、もし設計値が計算値よりも小さければ、ブ
リツジ形成が生ずると判定され、プログラムはブ
ロツク１１２に分岐する。ブロツク１１２では、
座標点の設計値をブリツジ形成回避に必要な計算
値に変更することがプログラムにより命令され
る。次のブロツク１１４内の命令により、ブリツ
ジ形成の回避のための座標点の値の変化が、ブロ
ツク１０２内の命令により記憶レジスタ内に記憶
された値と比較される。ブロツク１０２で記憶レ
ジスタは各反復の間は零にセツトされており、ま
たブリツジ形成を生ずる第１の座標点はブリツジ
形成の回避のために必要な座標点まで零よりも大
きい変更を受けるので、この変化の値は常に記憶
レジスタ内に記憶される。それ以後のブリツジ形
成を生ずる座標点では、座標点変化の値が記憶レ
ジスタ内の値よりも大きい場合もあるし、小さい
場合もある。したがつて、もし以後の座標点にお
ける変化の値が記憶レジスタ内の値よりも大きけ
れば、プログラムはブロツク１１６に分岐し、そ
こで新しい座標点変化の値を記憶レジスタ内に記
憶することがプログラムにより命令される。最終
的に、各反復に対して記憶レジスタはすべての座
標点変化の値のなかで最大の値を記憶することに
なる。もし座標点の変化が記憶レジスタ内の値よ
りも小さければ、ブロツク１１６内の命令はバイ
パスされ、プログラムはブロツク１１８内の命令
に進行することになる。同様に、もし座標点がブ
リツジ形成を生じないものであれば、プログラム
はブロツク１１０からブロツク１１８に進行す
る。

ブロツク１１８内の命令がブロツク１０４から
の命令の反復を要求するので、プログラムはブロ
ツク１０４に復帰し、同一のステーシヨンに沿う
次の座標点を選定する。１つのステーシヨンに沿
うすべての座標点についてブリツジ形成を調べ終
ると、プログラムはブロツク１２０に進行し、そ
こで最初および最後以外の各ステーシヨンに対し
て上記の全過程を繰り返すことが命令される。最
初および最後のステーシヨン上の座標点を除き、
ブレード上のすべての座標点についてブリツジ形
成を調べ終ると、プログラムはブロツク１２２内
の命令に進行し、そこで全反復中に記憶レジスタ
内に記憶された座標点の最大変化の値が、ブロツ
ク１００内の命令によりセツトされた限界値と比
較される。もし最大変化の値が限界値よりも小さ
ければ、プログラムは完了する。しかし、もし最
大変化の値が限界値よりも大きければ、プログラ
ムはブロツク１２４内の命令に進行し、そこでブ
ロツク１０２への復帰が要求され、ブレード全体
について上記の全過程が反復される。前記のよう
に、１つの限界値が多数回の反復に対してセツト
されていてよい。

フアイバの巻回経路が平面内にあるものとして
説明してきたが、これだけが巻回経路に対して可
能な幾何学的モデルではない。他の幾何学的モデ
ルにより巻回経路に定めることも可能である。本
発明は巻回される輪郭表面上のブリツジ形成を調
べて、それを回避するための方法を一般的に開示
するものであり、輪郭表面を定めるために用いら
れる特定の座標系またはフアイバ巻回経路を定め
るために用いられる特定の幾何学的モデルに限定
されるものではない。

本発明をロータブレードに関連して説明してき
たが、輪郭形状がなんらかの材料で巻回されると
きにブリツジ形成の問題を回避することが望まし
い任意の輪郭形状に対して本発明は適用し得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的なエーロフオイルについて巻回
軸線、ストリンガおよびステーシヨンを例示する
斜視図である。第２図は第１図のエーロフオイル
の一部分についてストリンガおよびステーシヨン
の交さを示す概要図である。第３図は第２図の線
３−３に沿い横から見た概要図である。第４図は
本発明の方法を実行するのに適した計算機の基本
構成図である。第５図は第４図の計算機を用いて
本発明の方法を実行するステツプを示すフローチ
ヤートである。 ８〜巻回軸線、１０〜ロータブレード、１２，
１４〜座標点、１５〜第１の直線、１６〜巻回平
面、１７〜第２の直線、１８〜巻回平面、２０〜
第３の直線、５０〜入力部、５２〜記憶装置、５
４〜演算および制御装置、５６〜出力部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フイラメントを巻回された風力タービンブレ
   ードを製造する方法にして、 (a) 巻回用マンドレルを表わす表面を郭定し、前
   記表面に沿つて各々が前記表面の巻回軸線と実
   質的に同じ方向に延在する複数個のストリンガ
   を郭定し、前記表面に沿つて各々が前記複数個
   のストリンガに実質的に垂直である複数個のス
   テーシヨンを郭定し、前記ストリンガと前記ス
   テーシヨンの各々の交点により前記表面上に複
   数個の座標点を郭定し、前記座標点による格子
   を郭定することと、 (b) 前記複数個の座標点の選択された一つについ
   て、前記巻回軸線に直角に交差し且該選択され
   た座標点を通る第一の直線に沿つて前記巻回軸
   線より前記の選択された座標点までの高さを求
   めることと、 (c) 前記表面上にあつて前記の選択された座標点
   に隣接しその一方の側にある一つのストリンガ
   又はステーシヨン上にある第一の点と前記表面
   上にあつて前記の選択された座標点に隣接しそ
   の他方の側にある他の一つのストリンガ又はス
   テーシヨン上にある第二の点であつて、前記第
   一の直線に交わり且前記の選択された座標点上
   に巻回されるフイラメントに実質的に平行に延
   在する第二の直線上にある第一及び第二の点を
   選択することと、 (d) 前記第一の直線に沿つて前記巻回軸線に対す
   る前記第二の直線の高さを求めることと、 (e) 前記の選択された座標点についての前記高さ
   と前記第二の直線についての前記高さとを比較
   し、前記の選択された座標点についての前記高
   さが前記第二の直線についての前記高さより小
   さいとき、前記の選択された座標点の部分に窪
   みが存在することを認定することと、 (f) 前記窪みの存在が認定されたとき前記の選択
   された座標点の前記高さを前記第二の直線の前
   記高さに実質的に等しいかこれより大きい値に
   調整することと、 (g) かくして修正された表面を有する巻回用マン
   ドレルを作ることと、 (h) 前記マンドレルの前記表面上にフイラメント
   材を巻き付けてフイラメントを巻回された風力
   タービンブレードを製造することを特徴とする
   方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の方法にして、前記(b)
   〜(f)の過程は前記(g)の過程に先立つて他の座標点
   について繰返されることを特徴とする方法。