NL7909018A - METHOD FOR MANUFACTURING WIND TURBINE BLADES - Google Patents

Description

- 1 - t- 1 - t

Werkwijze voor het vervaardigen van windturbinebladen.Method for manufacturing wind turbine blades.

De uitvinding heeft betrekking op het ontwerpen en vervaardigen van vleugelprofielen en in het bijzonder op grote windturbinerotorbladen verkregen door het wikkelen van vezels. Meer in het bijzonder verschaft 5 de uitvinding een werkwijze voor het vermijden van de moeilijkheid van brugvorming, die optreedt wanneer vezels worden gewikkeld over een concaaf doornoppervlak voor het vormen van het vleugelprofiel. Daar de vezels zich tijdens het wikkelproces onder spanning bevinden zullen 10 zij een concaaf oppervlak ofwel een holte in het oppervlak niet volgen maar een brug daar overheen vormen, wat resulteert in de aanwezigheid van holten in het oppervlak, waardoor de bladconstructie wordt verzwakt.The invention relates to the design and manufacture of airfoils and in particular to large wind turbine rotor blades obtained by winding fibers. More particularly, the invention provides a method of avoiding the difficulty of bridging that occurs when fibers are wound over a concave mandrel surface to form the airfoil. Since the fibers are under tension during the winding process, they will not follow a concave surface or a cavity in the surface but form a bridge over it, resulting in the presence of cavities in the surface, thereby weakening the blade construction.

Technieken voor het vervaardigen van vleugelprofielen 15 zoals schroeven en rotorbladen zijn bekend en omvatten het gebruik van hout, houtlaminaten, verschillende metalen en momenteel ook samengestelde materialen zoals die versterkt met glasvezels.Techniques for manufacturing airfoils 15 such as screws and rotor blades are known and include the use of wood, wood laminates, various metals and currently composite materials such as those reinforced with glass fibers.

Zeer grote rotorbladen, zoals die welke worden gebruikt 20 in door de lucht aangedreven turbinegenerators leveren bijzondere moeilijkheden op ten gevolge van hun zeer grote afmetingen, tot aan 91,5 m diameter. Een techniek, die bij voorkeur wordt gebruikt voor het vervaardigen van deze bladen, ter besparing van kosten en gewicht, omvat een 25 werkwijze waarbij de vezels op een doorn worden gewikkeld.Very large rotor blades, such as those used in air-powered turbine generators, present particular difficulties due to their very large dimensions, up to 91.5 m in diameter. A technique, which is preferably used to manufacture these blades, to save costs and weight, involves a method in which the fibers are wound on a mandrel.

Een band of groep van evenwijdige hars-geïmpregneerde filamenten wordt gewikkeld op een langzaam draaiende doorn.A band or group of parallel resin impregnated filaments is wound on a slowly rotating mandrel.

De band heeft meestal een breedte van ongeveer 5 cm en is samengesteld uit een aantal voorspinsels, elk vanaf 30 een afzonderlijke spoel. Elk voorspinsel bestaat uit een groot aantal filamenten, zodat de band vele duizenden afzonderlijke glasfilamenten bevat. Tijdens het draaien van de doorn wordt gebruik gemaakt van een afgiftegeleider, voor het verkrijgen van de gewenste baan van de band op de 35 doorn. Brugvorming, ofwel wikkeling over een concaaf gebied van de doorn zal niet optreden bij cilindrische vormen maar kan wel' worden verwacht bij een windturbineblad, vanwege 79 0 9 0 18 “•fi it.The tape usually has a width of about 5 cm and is composed of a number of rovings, each from a separate reel. Each prediction consists of a large number of filaments, so that the tape contains many thousands of individual glass filaments. During the turning of the mandrel, a dispensing guide is used to obtain the desired path of the belt on the mandrel. Bridging, or winding over a concave region of the mandrel, will not occur with cylindrical shapes but can be expected with a wind turbine blade because of 79 0 9 0 18 • fi it.

- 2 -V- 2 -V

de wrong van het blad en de zich wijzigende dikte vanaf de voet naar de top van het blad, waardoor het blad bij de voet concaaf is. Bij een filament-wikkelhoek van 30 tot 40° zal de concave vorm eveneens optreden langs de gewenste 5 baan van de band. Indien een doorsnede wordt gemaakt langs de baan van de band zal overbrugging optreden indien er een ruimte aanwezig is tussen de doorn en strak daarover gespannen vezel of filament.the blade's curd and the changing thickness from the base to the top of the blade, making the blade concave at the base. At a filament winding angle of 30 to 40 °, the concave shape will also occur along the desired band path. If a section is made along the path of the belt, bridging will occur if there is a space between the mandrel and tightly stretched fiber or filament.

Het meest in het oog vallende probleem, veroorzaakt door 10 brugvorming, is het optreden van holle ruimten, waardoor de constructie wordt verzwakt. De ruimten kunnen worden gevuld met glas en hars voor het verkrijgen van een sterke constructie, maar hierdoor wordt het gewicht ervan vergroot en ontstaan extra kosten. Bij brugvorming kan een slechte 15 vezelverdichting optreden, waardoor de hars-glasverhouding wordt vergroot en de sterkte wordt verkleind. Verlies aan vezel-beheersing betekent dat een niet ondersteunde band zal trachten een koord te vormen, of zich af zal scheiden.The most obvious problem caused by bridging is the occurrence of voids, weakening the construction. The spaces can be filled with glass and resin to obtain a strong construction, but this increases their weight and creates additional costs. Poor fiber compaction can occur during bridging, increasing the resin-glass ratio and decreasing the strength. Loss of fiber control means that an unsupported tire will attempt to form a cord or separate.

De wikkelhoek van de vezels wordt bepaald aan de hand 20 van de eisen gesteld aan de specifieke vorm van het blad en de daarop uitgeoefende belastingen en de hoek kan variëren over de langsas van het blad. Verder omvatten de bekende wikkeltechnieken normaal een aantal windings-passages, waarbij lagen vezels worden opgebouwd, voor het 25 vormen van het vleugelprofiel. Bij bepaalde toepassingen zullen specifieke delen van het vleugelprofiel of van het blad meer lagen vezels bevatten dan andere delen. Zo worden gewoonlijk bij rotorbladen veel meer lagen vezels aangebracht bij het binnenliggende ofwel het naafeinde dan bij het 30 buitenliggende einde, voor het verbeteren van de structurele stijfheid en voor het opnemen van de belastingen.The winding angle of the fibers is determined by the requirements of the specific shape of the blade and the loads applied to it, and the angle may vary along the longitudinal axis of the blade. Furthermore, the known winding techniques normally comprise a number of winding passes, in which layers of fibers are built up, to form the airfoil. In certain applications, specific parts of the airfoil or of the blade will contain more layers of fiber than other parts. For example, in rotor blades, much more layers of fiber are usually applied at the inner or hub end than at the outer end, to improve structural stiffness and to accommodate the loads.

Bij vele toepassingen wordt gebruik gemaakt van een zgn. wikkel- of verloopring bij het einde van de bladen, waarbij de vezels rond de ring worden gewikkeld tijdens 35 de fabricage en de vezels worden afgesneden aan het einde van het blad na fabricage. Ook deze techniek is algemeen bekend.In many applications, a so-called wrapping or reducing ring is used at the end of the blades, the fibers being wrapped around the ring during manufacture and the fibers being cut at the end of the blade after manufacture. This technique is also generally known.

Bij bepaalde toepassingen kunnen de vezels bij verschillende passages een andere samenstelling bezitten en bij 40 verschillende 'passages kunnen vezels worden gebruikt met 790 9 0 18 - 3 * * een variërende dikte of met andere onderlinge afstanden of verschillende hoeken. Een gebruikelijke techniek is om de ene wikkeling uit te voeren volgens een rechtse schroefgang terwijl de volgende wikkeling wordt uitgevoerd volgens 5 een linkse schroefgang.In certain applications, the fibers may have a different composition at different passes, and at 40 different passes, fibers may be used at 790 9 0 18-3 * * of varying thickness or with different spacing or angles. A common technique is to make one winding according to a right-hand screw while the next winding is carried out according to a left-hand screw.

Bij grote bladen wordt gewoonlijk een massief oppervlak gebruikt als doorn waarover de vezels worden gewikkeld.With large blades, a solid surface is usually used as the mandrel over which the fibers are wound.

De doorn kan bijv. bestaan uit een triplex frame, dat is bedekt met gaas en een gipsvulling, of de doorn kan worden 10 vervaardigd uit aluminium of kunststof. Bij sommige toepassingen wordt een ligger aangebracht binnen de rotor of het vleugelprofiel voor een grotere sterkte, waarbij doorn-secties zijn aangebracht nabij de ligger. Na de fabricage kan de doorn worden verwijderd uit het inwendige van het 15 vleugelprofiel, of de doorn kan ook op zijn plaats worden gelaten om te dienen als een structurele verstijving.The mandrel can, for example, consist of a plywood frame, which is covered with gauze and a plaster filling, or the mandrel can be made of aluminum or plastic. In some applications, a beam is fitted within the rotor or airfoil for greater strength, with mandrel sections located near the beam. After manufacture, the mandrel may be removed from the interior of the airfoil, or the mandrel may also be left in place to serve as a structural stiffener.

Hoewel de uitvinding zal worden beschreven aan de hand van glasvezels bedekt met hars of met een andere epoxymatrix, zal duidelijk zijn dat ook andere typen vezels en/of matrixen 20 toegepast kunnen worden en dat enkelvoudige of meervoudige vezels kunnen worden gebruikt bij toepassing van de uitvinding .Although the invention will be described with reference to glass fibers covered with resin or with another epoxy matrix, it will be clear that other types of fibers and / or matrices can also be used and that single or multiple fibers can be used when using the invention .

Brugvorming kan in bepaalde gevallen worden voorkomen door het variëren van de wikkelhoek, maar dit is niet altijd 25 praktisch, daar door variëring van de wikkelhoek de sterkte en belastingsabsorberende eigenschappen van de rotor worden gewijzigd. Een andere oplossing is het wijzigen van het ontwerp van het vleugelprofiel, maar dit heeft belangrijke invloed op het rendement van het totale stelsel en verzekert 30 niet altijd dat geen brugvorming zal optreden bij een bepaalde wikkelhoek. Een betere oplossing is om van tevoren bij het geometrische ontwerp de plaatsen vast te stellen van de doorn waar brugvorming zal optreden en om de vorm van het geometrische ontwerp en de doorn te wijzigen voor 35 het vermijden van brugvorming. Het vaststellen van een profiel voor het vermijden van brugvorming zal met andere woorden een geringe wijziging betekenen van de vorm, zodanig dat deze niet concaaf is langs elke baan van de band. Profielwijzigingen resulterend daaruit zullen primair aan-40 wezig zijn nabij de achterrand van delen bij de voet van 790 90 18 Λ.Bridging can in certain cases be prevented by varying the winding angle, but this is not always practical, since varying the winding angle changes the strength and load absorbing properties of the rotor. Another solution is to change the design of the airfoil, but this has an important influence on the efficiency of the overall system and does not always ensure that bridging will not occur at a certain winding angle. A better solution is to predetermine the locations of the mandrel where bridging will occur in the geometric design and to change the shape of the geometric design and mandrel to avoid bridging. In other words, establishing a profile to avoid bridging will mean a slight change in shape so that it is not concave along each track of the tire. Profile changes resulting therefrom will be primarily at-40 near the trailing edge of sections at the base of 790 90 18 Λ.

«r - 4 - het blad, wat resulteert in verwaarloosbare nadelige gevolgen voor wat betreft het aërodynamische gedrag van het blad. Een doel van de onderhavige uitvinding is daarom het verschaffen van een werkwijze waardoor brugvorming wordt 5 vermeden of verminderd bij. de fabricage van grote rotorbladen, verkregen door vezelwikkeling.«4 - the blade, resulting in negligible adverse effects in terms of the aerodynamic behavior of the blade. Therefore, an object of the present invention is to provide a method by which bridging is avoided or reduced at. the manufacture of large rotor blades obtained by fiber winding.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vaststellen van de plaats waar brugvorming zal optreden wanneer een samengestelde vezel 10 wordt gewikkeld over een doorn of een andere omtreks-struktuur.Another object of the invention is to provide a method of determining the location where bridging will occur when a composite fiber 10 is wound over a mandrel or other circumferential structure.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het aanbrengen van kleine wijzigingen in de vorm van de doorn of van de constructie waarop een 15 vezelsamenstelling wordt gewikkeld, zodanig dat brugvorming wordt vermeden.A further object of the invention is to provide a method for making minor changes in the shape of the mandrel or of the structure on which a fiber composition is wound, such that bridging is avoided.

De onderhavige uitvinding verschaft nu een werkwijze voor het vaststellen van de plaats waar brugvorming zal optreden bij de vervaardiging van een vleugelprofieloppervlak 20 door het wikkelen van een samengesteld vezelmateriaal op een doorn, en voor het wijzigen van de omtrek van het vleugelprofieloppervlak voor het opheffen van brugvorming.The present invention now provides a method for determining the location where bridging will occur in the manufacture of a wing profile surface 20 by winding a composite fiber material on a mandrel, and for modifying the circumference of the wing profile surface to eliminate bridging .

De werkwijze bestaat uit het definiëren van het vleugelprofieloppervlak aan de hand van ontwerpgegevens 25 in een bepaald gekozen coördinatenstelsel, zoals cilindercoördinaten, en het kiezen van representatieve coördinaten-punten op het profiel op vaste intervallen. Zo kan bijv. een stel coördinatenpunten worden gedefinieerd door het snijpunt van een aantal in lengterichting lopende vlakken, 30 aangeduid als "liggers", die zich elk bevinden in een vlak waarin zich de wikkelas bevindt, en een aantal vlakken aangeduid als secties of stations, die haaks op de wikkelas lopen. Bij elk coördinatenpunt worden twee rechte lijnen geconstrueerd samenvallend met het vezelwikkelvlak, waarbij 35 de eerste rechte lijn loopt vanaf het gekozen coördinatenpunt en zich uitstrekt in de richting van de vezelwikkeling en samenvalt met het vezelwikkelvlak, terwijl de tweede rechte lijn loopt vanuit het gekozen coördinatenpunt en zich uitstrekt in samenvalling met het vezelwikkelvlak maar in 40 tegengestelde richting als de vezelwikkeling, dat wil zeggen 790 9 0 18 Μ I* - 5 - 180° vanaf de richting van de eerste rechte lijn. De beide rechte lijnen strekken zich uit totdat zij ofwel de volgende naastliggende ligger snijden of het volgende naastliggende station, al naar dat het ene of het andere 5 is gekozen. De twee rechten lijnen verbinden daarbij het gekozen coördinatenpunt met de snijpunten van de naastliggende liggers of stations. Indien nu een derde rechte lijn wordt geconstrueerd, die de twee buitenste punten met elkaar verbindt voor wat betreft hun afstand vanaf de 10 wikkelas, dat wil zeggen de snijpunten van het wikkelvlak met de liggers of stations nabij het gekozen coördinaten-punt, zal het gekozen coördinatenpunt worden overbrugd indien het dichter bij de wikkelas ligt dan de derde rechte lijn. De derde lijn wordt geconstrueerd in het 15 wikkelvlak. Indien het coördinatenpunt wordt overbrugd moet dit omhoog worden gebracht tot het niveau van de tweede rechte lijn om brugvorming te voorkomen. Deze werkwijze wordt dan herhaald voor elk coördinatenpunt, met uitzondering van grenspunten bij de axiale einden van het 20 vleugelprofiel. De methode kan met de hand worden uitge-voerd met gebruikmaking van bekende technieken, maar bij voorkeur zal de methode geautomatiseerd worden door toepassing van standaard-computertechnieken. De liggers en/of stations behoeven niet vlak te zijn en ook niet evenwijdig 25 te lopen met of haaks op de wikkelas. De werkwijze kan geschikt worden gemaakt voor elk coördinatenstelsel waarmee de vorm van het vleugelprofiel wordt vastgelegd, of voor elke geometrische beschrijving van het vleugelprofielopper-vlak en baan van de wikkelband.The method consists of defining the airfoil surface based on design data in a given chosen coordinate system, such as cylinder coordinates, and choosing representative coordinate points on the profile at fixed intervals. For example, a set of coordinate points can be defined by the intersection of a number of longitudinal planes, referred to as "beams", each of which is located in a plane containing the winding axis, and a number of planes referred to as sections or stations, that run perpendicular to the winding shaft. At each coordinate point, two straight lines are constructed to coincide with the fiber winding plane, with the first straight line running from the selected coordinate point and extending in the direction of the fiber winding and coinciding with the fiber winding plane, while the second straight line is from the chosen coordinate point and extends coincident with the fiber winding face but in opposite direction to the fiber winding, i.e. 790 9 0 18 Μ I * - 5 - 180 ° from the direction of the first straight line. Both straight lines extend until they intersect either the next adjacent beam or the next adjacent station, whichever one is selected. The two straight lines connect the chosen coordinate point with the intersections of the adjacent beams or stations. If a third straight line is now constructed, which connects the two outer points with respect to their distance from the winding axis, that is to say the intersections of the winding plane with the beams or stations near the chosen coordinate point, the selected coordinate point is bridged if it is closer to the winding axis than the third straight line. The third line is constructed in the winding plane. If the coordinate point is bridged, it must be raised to the level of the second straight line to avoid bridging. This procedure is then repeated for each coordinate point, except for boundary points at the axial ends of the airfoil. The method can be performed manually using known techniques, but preferably the method will be automated using standard computer techniques. The beams and / or stations need not be flat nor parallel to or perpendicular to the winding axis. The method can be adapted for any coordinate system with which the shape of the airfoil is determined, or for any geometric description of the airfoil surface and web of the wrapping tape.

30 De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, weergegeven in de tekening, waarin: fig. 1 een perspectivisch aanzicht toont van een vleugelprofiel, waarin de wikkelas is weergegeven, de 35 liggers en de stations; fig. 2 een schematisch aanzicht toont van een deel van het vleugelprofiel van fig. 1 en wel van de doorsnijding van de liggers en de stations; fig. 3 een schematisch aanzicht toont volgens de 40 lijn III-III van fig. 2; 790 90 18 - 6 - fig. 4 een schema toont van een computer, geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding; en fig. 5 een schema toont van de stappen, die moeten 5 worden uitgevoerd bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding onder gebruikmaking van de computer van fig. 4.The invention is now further elucidated on the basis of an exemplary embodiment, shown in the drawing, in which: Fig. 1 shows a perspective view of an airfoil, in which the winding shaft is shown, the beams and the stations; Fig. 2 shows a schematic view of part of the airfoil of Fig. 1, of the section of the beams and the stations; fig. 3 shows a schematic view along line III-III of fig. 2; 790 90 18-6 - Fig. 4 shows a diagram of a computer suitable for carrying out the method according to the invention; and FIG. 5 shows a diagram of the steps to be performed using the method of the invention using the computer of FIG. 4.

Wanneer een profiel is ontworpen voor een bepaald doel, zoals voor een rotorblad dat een windturbine aandrijft, 10 zullen bepaalde ontwerp-gegevens vastliggen, zoals..bijv. de omtrek, de lengte, de aërodynamische eigenschappen, het gewicht, de belastingsverdeling enz. Hoewel bij het ontwerp van het blad ook rekening zal worden gehouden met de fabricage ervan, kunnen vele parameters van het ontwerp 15 niet worden gewijzigd, zelfs hoewel het bepaalde ontwerp moeilijkheden kan opleveren bij de vervaardiging van het blad.When a profile is designed for a particular purpose, such as for a rotor blade driving a wind turbine, 10 certain design data will be fixed, such as. the circumference, the length, the aerodynamic properties, the weight, the load distribution, etc. Although the design of the blade will also take into account its manufacture, many parameters of the design 15 cannot be changed even though the particular design difficulties in the manufacture of the blade.

Bij grote windturbinebladen zijn de bekende fabricage- . technieken kostbaar en moeilijk en gebleken is dat een 20 vezel-gewikkeld blad optimaal is. Het wikkelen heeft echter onverwachte moeilijkheden opgeleverd ten gevolge van de reeds bovenbeschreven brugvormingsproblemen. De onderhavige uitvinding heft deze problemen op zonder de noodzaak van een volledig opnieuw ontwerpen van het blad 25 of een wijziging van de doorn waarop de vezels worden gewikkeld op basis van beproevingsresultaten, terwijl toch geen aanmerkelijk effekt optreedt op de aërodynamische eigenschappen van het blad. De beschreven werkwijze kan gemakkelijk geschikt worden gemaakt voor uitvoering met de 30 hand, d.w.z. dat gebruik kan worden gemaakt van standaard-geometrische procedures, maar vanwege zijn iterative aard kan de methode het beste worden uitgevoerd met behulp van computerapparatuur. De methode zal worden beschreven aan de hand van de stappen zoals deze worden toegepast 35 bij het uitvoeren van de methode met de hand, maar een computer kan dezelfde stappen snel en op meer efficiënte wijze uitvoeren.With large wind turbine blades, the known manufacturing processes are. techniques expensive and difficult and it has been found that a fiber-wound sheet is optimal. Winding, however, has presented unexpected difficulties due to the bridging problems already described above. The present invention overcomes these problems without the need for a complete redesign of the blade 25 or a modification of the mandrel onto which the fibers are wound based on test results, while still not significantly affecting the aerodynamic properties of the blade. The described method can easily be made suitable for manual operation, i.e. standard geometric procedures can be used, but due to its iterative nature, the method is best performed using computer equipment. The method will be described by the steps as applied in performing the method manually, but a computer can perform the same steps quickly and more efficiently.

Fig. 1 toont in perspectief een.deel van een vleugel-profiel, zoals een rotorblad 10. Hoewel geen specifieke 40 omtrek is weergegeven, kan worden aangenomen dat de dwars- 790 9 0 18 * - 7 - doorsnede van het blad 10 in vorm en afmetingen over de axiale lengte ervan varieert, waarbij het naadeinde in het algemeen dikker zal zijn dan de top. De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan bij elke bekende 5 aërodynamische vleugelvorra worden toegepast en is in feite niet beperkt tot vleugelprofielen, maar kan voor elk oppervlak worden gebruikt.Fig. 1 shows in perspective a part of a wing profile, such as a rotor blade 10. Although no specific circumference is shown, it can be assumed that the cross section of the blade 10 in shape and dimensions is 790 9 0 18 * - 7. varies along its axial length, the seam end generally being thicker than the crest. The method of the present invention can be used with any known aerodynamic wing shapes and is in fact not limited to wing profiles, but can be used for any surface.

Na ontwerp van het blad is het noodzakelijk een doorn te vervaardigen waarop de vezels kunnen worden 10 gewikkeld, teneinde de vezels of filamenten in de gewenste aërodynamische vorm te brengen. Gebleken is dat de vervaardiging van de doorn overeenkomstig het ontwerp normaal resulteert in moeilijkheden bij de vervaardiging van het rotorblad ten gevolge van brugvorming, waardoor niet 15 bevredigende resultaten worden verkregen. Natuurlijk is het mogelijk de doorn na fabricage te inspecteren, bijv. onder gebruikmaking van een lineaal, die wordt gelegd over de baan waar een vezel zal worden gewikkeld en kunnen concave delen worden gecorrigeerd, maar deze oplossing 20 is uiteraard bijzonder tijdrovend en elke correctie van de doorn zal een volgende inspectie vereisen om vast te stellen of niet de correctie van het ene concave deel een ander concaaf deel heeft veroorzaakt bij wikkeling van de vezel volgens een teruggaande baan. Het zal duidelijk 25 zijn dat deze methode niet acceptabel is.After blade design, it is necessary to produce a mandrel on which the fibers can be wound to bring the fibers or filaments into the desired aerodynamic shape. It has been found that the manufacture of the mandrel according to the design normally results in difficulties in the manufacture of the impeller due to bridging, resulting in unsatisfactory results. Of course, it is possible to inspect the mandrel after manufacture, e.g. using a ruler, which is laid over the web where a fiber will be wound and concave parts can be corrected, but this solution 20 is of course particularly time consuming and any correction of the mandrel will require a subsequent inspection to determine whether the correction of one concave portion has caused another concave portion upon winding the fiber in a return path. It will be clear that this method is not acceptable.

Bij de methode volgens de onderhavige uitvinding worden standaard-geometrische technieken gebruikt voor het vaststellen vanaf de ontwerp-gegevens en voorafgaand aan de constructie van de doorn of er eventuele concave 30 delen aanwezig zijn in de vezelwikkelbanen en de vorm van de doorn kan worden gecorrigeerd voorafgaand aan de vervaardiging ervan om brugvorming te voorkomen.In the method of the present invention, standard geometric techniques are used to determine from the design data and prior to the construction of the mandrel whether any concave parts are present in the fiber wrapping webs and the shape of the mandrel can be corrected prior to to its manufacture to prevent bridging.

Het bladontwerp wordt vaak gedefinieerd volgens cilindercoördinaten, hoewel het coördinatenstelsel als 35 zodanig niet van belang is, daar slechts eenvoudige behandelingen noodzakelijk zijn om het ene coördinatenstelsel om te zetten in het andere. Onder gebruikmaking van een cilindercoördinatenstelsel kunnen een aantal liggers geometrisch worden geconstrueerd hetzij met de 40 hand of met behulp van computertechnieken, gewoonlijk maar 790 9 0 18 - 8 - niet noodzakelijkerwijs in een vlak dat eveneens de wikkelas van het blad bevat. Drie van dergelijke representatieve liggers zijn weergegeven in fig. 1 en aangeduid met A, B en C en de liggers bevinden zich in vlakken 5 gaande door de wikkelas, hoewel duidelijk zal zijn dat de geometrische vorm en het aantal liggers variabel kan zijn. De liggers strekken zich uit over de gehele omtrek van het profiel. De liggers kunnen zijn aangebracht op vaste intervallen, zoals bijv. na elke 5° of zij kunnen zijn 10 aangebracht na elke 10° bij relatief rechte dwarsdoorsneden van het blad en na elke 0,5° langs de tfoor- en achterranden waar grote krommingen optreden. Hoewel elke ligger gewoonlijk maar niet noodzakelijkerwijs ligt in een vlak waarin zich de wikkelas van het blad bevindt, zullen de liggers 15 bij hun snijpunt met het profiel niet evenwijdig met elkaar lopen, zoals weergegeven in fig. 2 en in werkelijkheid zullen de snijlijnen gebogen zijn, afhankelijk van de welving van het profiel. Zo zal bijv. een ligger langs de voorrand van het profiel in twee richtingen zijn gebogen, 20 daar het profiel naar de top van het blad toe smaller wordt en het profiel in lengterichting van het blad wordt verdraaid.The blade design is often defined according to cylinder coordinates, although the coordinate system as such is not important as only simple operations are required to convert one coordinate system into another. Using a cylinder coordinate system, a number of beams can be geometrically constructed either by hand or by computer techniques, usually only 790 9 0 18-8 - not necessarily in a plane that also includes the winding axis of the blade. Three such representative beams are shown in Figure 1 and denoted A, B and C and the beams are in planes 5 passing through the winding axis, although it will be appreciated that the geometric shape and the number of beams may be variable. The beams extend over the entire perimeter of the profile. The beams can be arranged at fixed intervals, such as after every 5 ° or they can be arranged after every 10 ° at relatively straight cross-sections of the blade and after every 0.5 ° along the front and back edges where large curves occur . Although each beam usually but not necessarily lies in a plane in which the winding axis of the blade is located, the beams 15 at their intersection with the profile will not be parallel to each other as shown in Fig. 2 and in reality the cut lines will be curved , depending on the curvature of the profile. For example, a beam will be bent in two directions along the front edge of the profile, since the profile narrows towards the top of the blade and the profile is turned in the longitudinal direction of the blade.

Op gelijke wijze is een aantal secties of stations weergegeven in fig. 1 en aangeduid met 1, 2, ...... 9.Likewise, a number of sections or stations are shown in Fig. 1 and indicated by 1, 2, ... 9.

25 Elk station ligt in een vlak dat gewoonlijk, maar niet noodzakelijkerwijs, haaks op de wikkelas staat. De wikkelas is aangeduid met 8. Het aantal stations zal afhankelijk zijn van de lengte en de kromming van het blad, waarbij een representatieve afstand ongeveer 5 % van de bladlengte 30 bedraagt.25 Each station is in a plane that is usually, but not necessarily, perpendicular to the winding axis. The winding shaft is indicated by 8. The number of stations will depend on the length and curvature of the blade, a representative distance being about 5% of the blade length.

Coördinatenpunten 12 (fig. 1) zijn gedefinieerd bij de snijpunten van elke ligger en elk station.Coordinate points 12 (Fig. 1) are defined at the intersections of each beam and station.

Het profiel weergegeven in fig. 1 kan een wikkelring omvatten, die ook wel wordt aangeduid als verloopring of 35 draairing. Zo kan bijv. de rotor eindigen bij het station 3, waarbij de stations 2 en 1 deel uitmaken van een wikkelring. In het algemeen is het bij toepassing van de uitvinding noodzakelijk de wikkelring op te nemen voor het verzekeren van een brugvormingsvrij ontwerp van zowel het 40 profiel als: het gebied tussen de wikkelring en het profiel.The profile shown in Fig. 1 may include a wrap ring, also referred to as an adapter ring or rotary ring. For example, the rotor can end at station 3, stations 2 and 1 being part of a wrapping ring. In general, in the practice of the invention, it is necessary to incorporate the wrap ring to ensure a bridging-free design of both the profile and the area between the wrap ring and the profile.

790 9 0 18 «i - 9 -790 9 0 18 «i - 9 -

De volgende werkwijze, die al dan niet met de computer kan worden uitgevoerd, wordt herhaald voor elk coördinatenpunt op de vleugelprofielmatrix, met uitzondering van de grenspunten.The following procedure, which may or may not be computer-performed, is repeated for each coordinate point on the airfoil matrix, excluding the boundary points.

5 Voor de toelichting is in fig. 2 het coördinatenpunt 14 gekozen, dat zich bevindt in het snijpunt van de ligger B en het station 3. Opgemerkt zal worden dat fig. 2 een twee-dimensionaal bovenaanzicht toont van een uitgekozen deel van het profiel en dat in het werkelijkheid het 10 profiel in dwarsdoorsnede zal variëren, d.w.z. dat elk punt in fig. 2 in hoogte of diepte zal variëren, nl. in of buiten het vlak van tekening liggen als funktie van het ontwerp van het profiel.For the explanation, in Fig. 2 the coordinate point 14 has been chosen, which is located at the intersection of the beam B and the station 3. It will be noted that Fig. 2 shows a two-dimensional top view of a selected part of the profile and that in reality the profile will vary in cross-section, ie each point in fig. 2 will vary in height or depth, ie lie in or outside the plane of the drawing as a function of the design of the profile.

Door het gekozen coördinatenpunt 14 worden twee 15 vlakken 16 en 18 geconstrueerd, die aangeduid worden als wikkelvlakken en waarvan de hoeken corresponderen met de hoeken waaronder de vezels moeten worden gewikkeld. Onder gebruikmaking van vlak 16 kunnen twee rechte lijnen, in fig. 3 aangetoond als de lijnen 15 en 17, worden gecon-20 strueerd, liggend in het wikkelvlak 16, waarbij de eerste rechte lijn 15 begint in het coördinatenpunt 14 en zich uitstrekt tot aan zijn doorsnijding met hetzij station 4 of de ligger A als weergegeven in fig. 2 met resp. de punten B4 of Al, en de tweede rechte lijn 17 begint in het 25 coördinatenpunt 14 en strekt zich uit in een richting tegenovergesteld aan die van de lijn 15, totdat hij hetzij station 2 of de ligger C snijdt, welke punten in fig. 2 resp. zijn aangeduid met B2 of Cl. Ook kunnen naastliggende liggers of stations worden gebruikt, liggend bij het 30 gekozen coördinatenpunt. Hoewel de lijnen 15 en 17 beide in het wikkelvlak 16 liggen, lopen zij niet in eikaars verlengde daar het profiel een driedimensionaal oppervlak heeft. Opgemerkt zal worden dat ook andere geometrische modellen dan vlakken kunnen worden gebruikt voor hèt 35 definiëren van de wikkelbaan, en dat de uitvinding ook elk ander geometrisch model omvat.By the chosen coordinate point 14, two planes 16 and 18 are constructed, which are referred to as winding planes and whose angles correspond to the angles at which the fibers are to be wound. Using plane 16, two straight lines, shown in Fig. 3 as lines 15 and 17, can be constructed lying in the winding plane 16, the first straight line 15 starting at the coordinate point 14 and extending up to are intersection with either station 4 or beam A as shown in Fig. 2 with resp. points B4 or A1, and the second straight line 17 begins at the coordinate point 14 and extends in a direction opposite that of the line 15, until it intersects either station 2 or the beam C, which points in fig. 2 resp. are indicated by B2 or Cl. Adjacent beams or stations can also be used, lying at the chosen coordinate point. Although the lines 15 and 17 both lie in the winding surface 16, they do not run in line, since the profile has a three-dimensional surface. It will be noted that geometrical models other than planes can also be used to define the winding path, and that the invention also includes any other geometrical model.

Voor wat betreft het wikkelvlak 18 worden twee aanvullende rechte lijnen getrokken in tegengestelde richtingen vanaf het coördinatenpunt 14 in het wikkelvlak, naar het 40 snijpunt met de naastliggende liggers of stations, welke 790 9 0 18 - 10 - punten in fig. 2 aangeduid zijn als A2 of C2 voor de ene lijn en als D2 of D4 voor de andere lijn. Dit weer daar alle punten worden gebruikt. Voor het beschreven voorbeeld worden alle doorsnijdingen met de liggers gebruikt als 5 snijpunten.Regarding the wrapping plane 18, two additional straight lines are drawn in opposite directions from the coordinate point 14 in the wrapping plane, to the intersection with the adjacent beams or stations, which 790 9 0 18 - 10 points in Fig. 2 are indicated as A2 or C2 for one line and as D2 or D4 for the other line. This again as all points are used. For the example described, all intersections with the beams are used as 5 intersections.

De afstand van de snijpunten tot de wikkelas moet nu worden vastgesteld. Deze afstand is bekend voor de coördinatenpunten. Aannemende dat de lijnen tussen naastliggende coördinatenpunten rechte lijnen zijn en daar het 10 onwaarschijnlijk is dat de wikkelvlakken de naastliggende liggers of stations zullen snijden in coördinatenpunten, wordt een derde rechte lijn 20 getrokken als weergegeven in fig. 3, tussen de punten Al en Cl, waarbij de relatieve plaats van de derde rechte lijn 20 ten opzichte van het 15 coördinatenpunt 14 bepaalt of het coördinatenpunt 14 wordt overbrugd. Wanneer zoals weergegeven is het coördinatenpunt ligt op de plaats 14a, zal het coördinatenpunt onder de lijn 20 worden overbrugd.The distance from the intersections to the winding shaft should now be determined. This distance is known for the coordinate points. Assuming that the lines between adjacent coordinate points are straight lines and since the winding planes are unlikely to intersect the adjacent beams or stations into coordinate points, a third straight line 20 is drawn as shown in Figure 3, between points A1 and C1, wherein the relative location of the third straight line 20 with respect to the coordinate point 14 determines whether the coordinate point 14 is bridged. When, as shown, the coordinate point is at the location 14a, the coordinate point below line 20 will be bridged.

Indien een coördinatenpunt wordt overbrugd, moet dit 20 punt omhoog worden gebracht tot aan het niveau van de lijn 20 om brugvorming te vermijden.If a coordinate point is bridged, this 20 point must be raised to the level of line 20 to avoid bridging.

In fig. 3 kunnen de punten B2 óf B4 worden gebruikt in plaats van de punten Al of Cl, daar alle punten zich op dezelfde lijn hevinden en in het wikkelvlak.In Fig. 3, points B2 or B4 can be used instead of points A1 or Cl, since all points are on the same line and in the winding plane.

25 De bovenbeschreven procedure wordt dan herhaald onder gebruikmaking van de punten A2 of D2 en de punten C2 of D4, in het wikkelvlak 18.The above-described procedure is then repeated using points A2 or D2 and points C2 or D4 in the winding plane 18.

De bovenbeschreven methode wordt herhaald voor elk coördinatenpunt van de vleugelprofielmatrix, dat zich niet 30 bij een begrenzing bevindt. Hierdoor is ëén iteratie van de werkwijze voltooid.The above-described method is repeated for each coordinate point of the airfoil matrix, which is not at a boundary. As a result, one iteration of the method has been completed.

Indien de wikkelbaan op andere wijze gedefinieerd is dan een vlak zal de lijn 20 geen snijpunt kunnen vormen met een lijn lopend vanaf de wikkelas en haaks daarop 35 door het gekozen coördinatenpunt. Bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is dit niet van belang, daar de relevante gegevens gevormd worden door het eventuele verschil tussen de afstand van de lijn 20 tot de wikkelas en de afstand van het coördinatenpunt vanaf de wikkelas.If the winding path is defined in a manner other than a plane, the line 20 cannot form an intersection with a line running from the winding axis and perpendicular thereto through the chosen coordinate point. This is not important in the method of the present invention, since the relevant data is formed by the possible difference between the distance of the line 20 from the winding axis and the distance of the coordinate point from the winding axis.

40 Als alternatief op het onderzoeken van elk uitgekozen 790 90 18 - 11 - coördinatenpunt op een mogelijke overbrugging volgens beide wikkelvlakken 16 en 18 en het daarna onderzoeken van het volgende coördinatenpunt op dezelfde wijze/ kan het bij bepaalde toepassingen gewenst zijn om eerst elk 5 coördinatenpunt te onderzoeken op brugvorming achtereenvolgens langs één wikkelbaan, bijv. de rechtsomgaande schroeflijnvormige wikkelbaan, en het daarna opnieuw onderzoeken van dezelfde coördinatenpunten op overbrugging achtereenvolgens langs de andere wikkelbaan, zoals bijv.40 As an alternative to examining each selected 790 90 18 - 11 coordinate point for possible bridging according to both winding planes 16 and 18 and then examining the next coordinate point in the same manner / in certain applications it may be desirable to first select every 5 coordinate point examine for bridging successively along one winding path, e.g. the clockwise helical winding path, and then re-examining the same coordinate points for bridging successively along the other winding path, e.g.

10 de linksomgaande schroeflijnvormige wikkelbaan. Een voordeel van het onderzoeken van elk coördinatenpunt in beide wikkelbanen voordat men overgaat naar het volgende coördinatenpunt/ is dat onder bepaalde omstandigheden een overbrugd coördinatenpunt niet behoeft te worden 15 gewijzigd. Indien bijv. een relatief geringe overbrugging optreedt in de wikkelbaan van de eerste of onderste vezels kan een dergelijke overbrugging in bepaalde gevallen worden gewaarloosd indien de wikkelbaan van de volgende vezel in tegengestelde richting het coördinatenpunt niet over-20 brugd/ daar dan de onderste vezel naar beneden toe zal worden gedrukt door de volgende vezel om in aanraking te komen met de doorn/ waardoor het overbruggingsprobleem van dat betreffende coördinatenpunt zal worden geëlimineerd.10 the counterclockwise helical winding path. An advantage of examining each coordinate point in both winding webs before moving to the next coordinate point / is that under certain circumstances, a bridged coordinate point need not be changed. For example, if a relatively small bridging occurs in the winding path of the first or bottom fibers, such bridging may in certain cases be neglected if the winding path of the next fiber does not bridge the coordinate point in the opposite direction / then the bottom fiber to will be pushed down by the next fiber to contact the mandrel / thereby eliminating the bridging problem of that particular coordinate point.

Indien enkele coördinatenpunten omhoog werden gebracht 25 voor het elimineren van overbrugging zal het noodzakelijk zijn een aanvullende iteratie van de werkwijze uit te voeren om vast te stellen of het omhoog brengen van het ene coördinatenpunt geen overbrugging heeft veroorzaakt van een ander coördinatenpunt.If some coordinate points were raised to eliminate bridging, it will be necessary to perform an additional iteration of the method to determine if raising one coordinate point has not bridged another coordinate point.

30 Het aantal liggers en stations en dus het aantal coördinatenpunten is een kwestie van keuze en zal afhankelijk zijn van de kromming van het blad. Zo zal het bij een blad met grote spoedveranderingen en/of wrong, gewenst zijn om meer coördinatenpunten te gebruiken dan bij een 35 meer rechtlopende vorm van het vleugelprofiel.30 The number of beams and stations and thus the number of coordinate points is a matter of choice and will depend on the curvature of the blade. For example, with a blade with large pitch changes and / or curves, it will be desirable to use more coordinate points than with a more straight-running shape of the airfoil.

De werkwijze is beschreven aan de hand van cilindercoördinaten, maar kan op gelijke wijze worden gebruikt bij andere coördinatenstelsels door eenvoudige geometrische en/of mathematische overbrenging van de gegevens van het 40 vleugelprofielontwerp. In de praktijk behoeven ook de liggers 790 9 0 18The method has been described using cylinder coordinates, but can be similarly used in other coordinate systems by simple geometric and / or mathematical transfer of the airfoil design data. In practice, beams 790 9 0 18 are also required

Aa

4 .4.

τ 12 - en stations niet vlak te zijn of samen te vallen met of haaks te lopen op de wikkelas. Na het elimineren van overbrugde punten worden de uiteindelijke coördinaten dan gebruikt voor het ontwerp van de geschikte doorn of 5 mallen daarvoor, voor het wikkelen van het profiel en deze doorn kan geanalyseerd worden op aërodynamische en sterkte-eigenschappen.τ 12 - and stations are not flat or coincide with or perpendicular to the winding axis. After eliminating bridged points, the final coordinates are then used to design the appropriate mandrel or 5 templates therefor, to wrap the profile and this mandrel can be analyzed for aerodynamic and strength properties.

Fig. 4 toont een voorbeeld van een computer voor het uitvoeren van de werkwijze, daar door het gebruik van een 10 computer de werkwijze aanzienlijk wordt vereenvoudigd en als de beste methode kan worden beschouwd.Fig. 4 shows an example of a computer for carrying out the method, since the use of a computer simplifies the method considerably and can be regarded as the best method.

Fig. 5 toont een schema van de opeenvolgende instructies bij het programmeren van de computer, die de methode volgens de uitvinding uitvoert. Het zal duidelijk zijn 15 dat de werkwijze volgens de uitvinding toegepast kan worden .in overeenstemming met de opeenvolgende stappen als aangegeven in het schema onder gebruikmaking van een geschikte digitale computer of een voorgeprogrammeerde analoog-computer of microprocessor. De werkelijke programma-20 fasen kunnen worden gevarieerd in afhankelijkheid van de beschikbare computer en zijn eenvoudige mathematische berekeningen of logische stappen, waarvan de uitvoering aan de deskundige duidelijk zal zijn. In de praktijk kan worden gebruik gemaakt van het "programma F143" van de 25 "Hamilton Standard Division of United Technologies Corporation" op een IBM 370/168-computer.Fig. 5 shows a schematic of the successive instructions in programming the computer executing the method of the invention. It will be appreciated that the method of the invention can be applied in accordance with the successive steps indicated in the scheme using a suitable digital computer or a preprogrammed analog computer or microprocessor. The actual program phases can be varied depending on the available computer and are simple mathematical calculations or logic steps, the implementation of which will be apparent to those skilled in the art. In practice, use can be made of the "program F143" of the "Hamilton Standard Division of United Technologies Corporation" on an IBM 370/168 computer.

De stappen kunnen eveneens worden uitgevoerd op vele in de handel verkrijgbare rekenmachines, zoals de HP 65, die trigonometrische en logarithmische funkties 30 kan uitvoeren, waardoor de berekening wordt vergemakkelijkt. Uiteraard vormt de computer als zodanig geen deel van de onderhavige uitvinding, maar is slechts weergegeven als voorbeeld van het type inrichting dat in de handel beschikbaar is en waarop de uitvinding in de praktijk het beste 35 kan worden uitgevoerd.The steps can also be performed on many commercially available calculators, such as the HP 65, which can perform trigonometric and logarithmic functions 30, facilitating the calculation. Obviously, the computer as such does not form part of the present invention, but is shown only as an example of the type of device that is commercially available and on which the invention is best practiced.

Fig. 4 toont de basiselementen van een digitale computer, die kunnen worden gebruikt voor het uitvoeren van de uitvinding en deze inrichting omvat een ingangseenheid 50, zoals bijv. een band-dek of ponskaartafleesihrichting, 40 waarmee de ontwerp-gegevens van het vleugelprofiel en 790 9 0 18 - 13 - prograimneerinstructies worden meegedeeld aan een geheugen 52 en aan een berekenings- en besturingseenheid 54. Na uitvoering van de programmeringsinstructies worden de uitgaande gegevens toegevoerd aan de uitgangseenheid 56, zoals een drukinrichting.Fig. 4 shows the basic elements of a digital computer that can be used to practice the invention, and this device includes an input unit 50, such as, for example, a tape deck or punch card reader, 40 providing the design data of the airfoil and 790 90 18 - 13 programming instructions are communicated to a memory 52 and to a calculation and control unit 54. After execution of the programming instructions, the outgoing data is supplied to the output unit 56, such as a printer.

5 Het geheugen 52 en de berekenings- en besturingseenheid 54 staan met elkaar in verbinding via de leiding 58, indien dit vereist is. De berekenings- en besturingseenheid 54 bevat de besturingslogica voor het bepaalde programma, een in-structieregister voor het opnemen van de instructies vanaf IQ het geheugen omvattende commando's en ingangsgegevens, een rekenkundige eenheid die in twee richtingen in verbinding staat met het geheugen en waarin de commando's worden uitgevoerd, en een ingangsgegevensregister dat al naar wens gegevens aan het geheugen kan toevoeren. De ingangs- en 15 uitgangseenheden kunnen verdere inrichtingen omvatten voor het vertalen van gegevens in en vanuit de computertaal.The memory 52 and the calculation and control unit 54 communicate with each other via line 58 if required. The calculation and control unit 54 contains the control logic for the particular program, an instruction register for recording the instructions from IQ the memory comprising commands and input data, a two-way arithmetic unit in which the commands are and an input data register which can supply data to the memory as desired. The input and output units may include further devices for translating data into and from the computer language.

Andere onderdelen van de computer zijn algemeen bekend en behoeven niet in detail te worden beschreven.Other parts of the computer are well known and need not be described in detail.

Fig. 5 toont het schema van de programmestappen, uitge-2Q voerd in de computer van fig. 4, of in een soortelijke inrichting. Bij automatisering van de werkwijze volgens de uitvinding is het gewenst een grens te stellen aan de numerieke waarde van veranderingen in het coördinatenpunt vereist om brugvorming te vermijden, d.w.z. dat indien 25 in een bepaald coördinatenpunt slechts een geringe brugvorming optreedt zoals bijv. van 0,05 cm, deze brugvorming verwaarloosd kan worden, ofwel dat alle coördinatenpunten zorgvuldig vrij moeten zijn van overbrugging. In de praktijk is het genoeg onmogelijk om een doorn te vervaardigen met 30 een nauwkeurigheid van 0,05 cm, zodat in feite een kleine overbrugging verwaarloosd zal kunnen worden. Het blok 100 van fig. 5 bevat dan ook een instructie waardoor een begrenzende numerieke waarde van de verandering in een coördinatenpunt om brugvorming te vermijden wordt vast-35 gesteld en opgeslagen in het geheugen van de computer. De grenswaarde kan 0 zijn, d.w.z. dat dan geen brugvorming is toegestaan. -Een andere benadering, niet weergegeven in fig. 5, is het instellen van een maximaal aantal iteraties van de werkwijze en het tellen van elke iteratie en het 4Q stilzetten van het programma wanneer het maximum aantal is 790 90 13 * - 14 - bereikt. Enkele punten kunnen dan nog worden overbrugd, maar het grootste aantal of tenminste de grootste afwijkingen zullen zijn gecorrigeerd. Eveneens kan het gewenst zijn om brugvorming te verwaarlozen bij de eerste laag vezels, 5 indien bij de volgende laag geen overbrugging optreedt.Fig. 5 shows the scheme of the program steps performed in the computer of FIG. 4, or in a similar device. In automating the method according to the invention it is desirable to set a limit to the numerical value of changes in the coordinate point required to avoid bridging, ie if only a slight bridging occurs in a given coordinate point such as eg 0.05 cm, this bridging can be neglected, or that all coordinate points must be carefully free of bridging. In practice, it is impossible enough to produce a mandrel with an accuracy of 0.05 cm, so that in fact a small bridging can be neglected. The block 100 of FIG. 5 therefore contains an instruction by which a limiting numerical value of the change in a coordinate point to avoid bridging is determined and stored in the memory of the computer. The limit value can be 0, i.e. no bridging is then allowed. Another approach, not shown in Fig. 5, is to set a maximum number of iterations of the method and count each iteration and freeze the program 4Q when the maximum number is 790 90 13 * - 14. Some points can still be bridged, but the largest or at least the largest deviations will be corrected. It may also be desirable to neglect bridging with the first layer of fibers if no bridging occurs with the next layer.

Na instelling van de begrenzende numerieke waarde van wijzigingen in het coördinatenpunt wordt het programma voortgezet in blok 102, waarin een opslagregister in het geheugen van de computer ingesteld is op 0 bij het begin 10 van elke iteratie van het programma voor het gehele blad.After setting the limiting numerical value of coordinate point changes, the program continues in block 102, wherein a storage register in the computer's memory is set to 0 at the beginning of each iteration of the program for the entire sheet.

Bij voortzetting van het programma wordt in dit opslag-register de numerieke waarde opgeslagen van de maximale wijziging in het coördinatenpunt, vereist voor het voorkomen van brugvorming tijdens ëën iteratie. Uiteindelijk wordt 15 de waarde in het opslagregister vergeleken met de grenswaarde ingesteld door de instructie in het blok 100 om vast te stellen of het programma beëindigd is, d.w.z. dat geen brugvorming is opgetreden of dat de grootste overbrugging van een coördinatenpunt kleiner is dan de grenswaarde of 20 dat een andere iteratie noodzakelijk is daar de wijziging in een coördinatenpunt om brugvorming te voorkomen groter was dan de grenswaarde. Het programma kiest dan het eerste coördinatenpunt, blok 104, en bepaalt in blok 106 uit de ontwerp-gegevens voor het blad, opgeslagen in het geheugen 25 van de computer, de numerieke waarde van het coördinatenpunt, d.w.z. de afstand van het gekozen coördinatenpunt tot de wikkelas. De volgende fase, blok 108, is het berekenen van de numerieke waarde van het coördinatenpunt vereist om brugvorming te voorkomen, d.w.z. dat de punten 30 Al en Cl, en B2 of B4 worden berekerid en eveneens de punten A2 of C2 en D2 en D4, zoals in fig. 2, waarna indien noodzakelijk tussen andere coördinatenpunten wordt geïnterpoleerd en dan als in fig. 3 de afstand berekend wordt die het coördinatenpunt moet afliggen van de wikkelas om 35 brugvorming te voorkomen. De ontwerp-gegevens voor het coördinatenpunt in blok 106 worden dan vergeleken met de instructies in het blok 110 en wel met de waarde van het coördinatenpunt om brugvorming te vermijden zoals vastgesteld in blok 108 en indien de ontwerp-waarde kleiner 40 is dan de berekende waarde zal brugvorming optreden en zal 790 9 0 1« - 15 - zich voortzetten naar blok 112. Het blok 112 geeft het programma de instructie om de ontwerp-waarde van het coordinatenpunt te wijzigen in de berekende waarde, noodzakelijk voor het vermijden van brugvorming. De volgende 5 instructie in het blok 114 vergelijkt de numerieke waarde van de wijziging in het coordinatenpunt ter vermijding van brugvorming, met de waarde opgeslagen in het geheugen met behulp van de instructie in het blok 102. Daar het blok 102 een opslagregister op 0 instelt tijdens elke iteratie 10 en daar het eerste overbrugde coordinatenpunt er voor zal zorgen dat de numerieke waarde van de wijziging in het coordinatenpunt, noodzakelijk om brugvorming te vermijden, groter is dan nul zal steeds deze waarde worden opgeslagen. Voor opvolgende overbrugde coördinatenpunten zal de 15 numerieke waarde van de wijziging van het coordinatenpunt al dan niet groter kunnen zijn dan de waarde in het opslagregister. Dientengevolge zal, indien de wijziging in een opvolgend coordinatenpunt groter is dan die in het opslagregister, het programma zich voortzetten naar het 20 blok 116, dat het programma zal instruéren om de nieuwe waarde in de wijziging in het coordinatenpunt op te slaan. Uiteindelijk zal voor elke iteratie het opslagregister een waarde bevatten gelijk aan de grootste numerieke wijziging in elk coordinatenpunt. Indien de wijziging in 25 het coordinatenpunt kleiner is dan de waarde opgeslagen in het register, zal de instructie in het blok 116 worden gepasseerd en het programma zal zich voortzetten naar het blok 118 toe. Op dezelfde wijze zal, indien het coordinatenpunt niet wordt overbrugd, het programma zich direkt vanaf 30 het blok 110 voortzetten naar het blok 118 toe.As the program continues, this storage register stores the numerical value of the maximum change in the coordinate point required to prevent bridging during iteration. Finally, the value in the storage register is compared to the limit value set by the instruction in block 100 to determine whether the program has ended, ie, that no bridging has occurred or that the largest bypass of a coordinate point is less than the limit value or 20 that another iteration is necessary since the change in a coordinate point to avoid bridging was greater than the limit value. The program then selects the first coordinate point, block 104, and in block 106 determines from the design data for the sheet stored in the memory of the computer the numerical value of the coordinate point, ie the distance from the selected coordinate point to the winding shaft. The next stage, block 108, is to calculate the numerical value of the coordinate point required to avoid bridging, ie that points 30 A1 and C1, and B2 or B4 are calculated and also points A2 or C2 and D2 and D4, as in fig. 2, after which if necessary interpolated between other coordinate points and then, as in fig. 3, the distance that the coordinate point must lie from the winding axis is calculated in order to prevent bridging. The design data for the coordinate point in block 106 is then compared with the instructions in block 110 with the value of the coordinate point to avoid bridging as determined in block 108 and if the design value is less than the calculated value bridging will occur and 790 will continue to block 112. Block 112 instructs the program to change the design value of the coordinate point to the calculated value necessary to avoid bridging. The next 5 instruction in block 114 compares the numerical value of the change in the coordinate point to avoid bridging with the value stored in memory using the instruction in block 102. Since block 102 sets a storage register to 0 during each iteration 10 and since the first bypassed coordinate point will cause the numerical value of the change in the coordinate point, necessary to avoid bridging, to be greater than zero, this value will always be stored. For subsequent bridged coordinate points, the numerical value of the coordinate point change may or may not be greater than the value in the storage register. As a result, if the change in a subsequent coordinate point is greater than that in the storage register, the program will continue to block 116, which will instruct the program to store the new value in the change in the coordinate point. Ultimately, for each iteration, the storage register will contain a value equal to the largest numerical change in each coordinate point. If the change in the coordinate point is less than the value stored in the register, the instruction will be passed at block 116 and the program will continue to block 118. Likewise, if the coordinate point is not bridged, the program will continue directly from block 110 to block 118.

De instructies in het blok 118 vereisen een iteratie van de instructies vanuit het blok 104, zodat het programma terugkeert naar het blok 104 en het volgende coordinatenpunt kiest langs hetzelfde station. Wanneer alle coördinaten-35 punten langs een station zijn onderzocht op brugvorming, zet het programma zich voort naar het blok 120, waar instructie wordt gegeven om het gehele proces te herhalen voor elk station met uitzondering van het eerste en het laatste. Nadat elk coordinatenpunt van het blad, met uit-40 zondering van die bij het eerste en het laatste station, zijn 790 9 0 18 - 16 -t onderzocht op overbrugging, zet het programma zich voort naar de instructie in het blok 112, waar de waarde van de grootste wijziging in een coördinatenpunt tijdens de gehele iteratie, opgeslagen in het register, wordt verge-5 leken met de grenswaarde ingesteld door de instructies in het blok 100. Indien de grootste wijziging in een bepaald coördinatenpunt kleiner is dan de grenswaarde wordt het programma beëindigd. Indien echter de grootste wijziging in een coördinatenpunt groter is dan de grenswaarde wordt 10 het programma voortgezet naar de instructies in het blok 124, die een terugkeer naar het blok 102 eisen en een andere iteratie van de werkwijze voor het totale blad. Zoals eerder uiteengezet kan aan het aantal iteraties een grens worden gesteld.The instructions at block 118 require iteration of the instructions from block 104 so that the program returns to block 104 and selects the next coordinate point at the same station. When all coordinates-35 points along a station have been examined for bridging, the program proceeds to block 120, where instruction is given to repeat the entire process for each station except the first and the last. After each coordinate point of the sheet, with the exception of those at the first and last stations, has been examined for bridging 790 9 0 18 - 16-t, the program proceeds to the instruction in block 112, where the value of the largest change in a coordinate point during the entire iteration, stored in the register, is compared to the limit value set by the instructions in block 100. If the largest change in a given coordinate point is less than the limit value, it becomes program ended. However, if the largest change in a coordinate point is greater than the limit value, the program proceeds to the instructions at block 124, which require a return to block 102 and another iteration of the total sheet method. As explained earlier, the number of iterations can be limited.

15 Hoewel de wikkelbaan van de vezels zodanig is beschreven dat deze in één vlak zou liggen, is dit niet slechts het enige mogelijke geometrische model voor de wikkelbaan.Although the winding path of the fibers has been described to lie in one plane, this is not only the only possible geometric model for the winding path.

Het is mogelijk om de wikkelbaan vast· te stellen met andere geometrische constructies. De uitvinding is echter 20 primair gericht op een werkwijze voor het vaststellen en corrigeren van het optreden van brugvorming op het oppervlak van een bewikkelde omtrek en is niet begrensd tot het bepaalde gebruikte coördinatenstelsel of tot het bepaalde geometrische model, gebruikt voor het vaststellen 25 van de wikkelbaan van de vezels.It is possible to determine the winding path with other geometric constructions. However, the invention is primarily directed to a method of determining and correcting the occurrence of bridging on the surface of a wrapped circumference and is not limited to the particular coordinate system used or the particular geometric model used to determine the winding path of the fibers.

Hoewel de uitvinding is beschreven voor toepassing bij een rotorblad, zal duidelijk zijn dat de uitvinding toegepast kan worden bij elke omtreksvorm, waarbij het gewenst is brugvorming te vermijden wanneer de omtreksvorm 30 met een willekeurig materiaal wordt bewikkeld, - conclusies - 790 9 0 18Although the invention has been described for use with a rotor blade, it will be apparent that the invention can be applied to any circumferential shape, it being desired to avoid bridging when the circumferential shape 30 is wound with any material, - claims - 790 9 0 18

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vaststellen van concave delen langs een filamentwikkeIbaan van een driedimensionaal omtreksoppervlak, bestemd om bedekt te worden met een filamentwikkeling, gekenmerkt door de 5 volgende fasen: het vaststellen van een aantal liggers langs elk oppervlak, waarbij elk der liggers nagenoeg in dezelfde richting loopt als de as waarom het oppervlak wordt gewikkeld; het vaststellen van een aantal stations langs 10 het oppervlak, waarbij elk station nagenoeg haaks staat op de aangegeven liggers en de doorsnijding van elk der liggers en stations een coördinatenpunt vormt op het oppervlak en de doorsnijdingen een rooster van coördi-natenpunten vormen; het kiezen van één van de coördinaten-15 punten, het vaststellen van de afstand van het gekozen coördinatenpunt tot aan de wikkelas, het construeren van eerste en tweede rechte lijnsegmenten op het oppervlak langs de wikkelbaan waarbij elk recht lijnsegment het coördinatenpunt verbindt met respectievelijk een punt op 20 de ligger of het station nabij het coördinatenpunt aan tegenover liggende zijde van het coördinatenpunt; het vaststellen van de afstand van de punten op de liggers of stations verbonden door de eerste en tweede rechte lijnsegmenten vanaf de wikkelas; het construëren van een 25 derde rechte lijn tussen de verbindingspunten en het vergelijken van de afstand van het gekozen coördinatenpunt tot de wikkelas met de afstand van de derde rechte lijn vanaf de wikkelas, waarbij het oppervlak tussen de verbonden punten langs de wikkelbaan concaaf is wanneer 30 de afstand tussen het gekozen coördinatenpunt en de wikkelas kleiner is dan de afstand tussen de derde rechte lijn en de wikkelas.Method for determining concave parts along a filament winding path of a three-dimensional circumferential surface, intended to be covered with a filament winding, characterized by the 5 following phases: determining a number of beams along each surface, wherein each of the beams is substantially in the same direction runs as the axis around which the surface is wrapped; determining a plurality of stations along the surface, each station substantially perpendicular to the indicated beams and the intersection of each of the beams and stations forming a coordinate point on the surface and the intersections forming a grid of coordinate points; choosing one of the coordinate-15 points, determining the distance from the chosen coordinate point to the winding axis, constructing first and second straight line segments on the surface along the winding path, each straight line segment connecting the coordinate point to a point, respectively on the beam or station near the coordinate point on the opposite side of the coordinate point; determining the distance of the points on the beams or stations connected by the first and second straight line segments from the winding axis; constructing a third straight line between the junctions and comparing the distance of the selected coordinate point from the winding axis to the distance of the third straight line from the winding axis, the surface between the joined points along the winding path being concave the distance between the selected coordinate point and the winding axis is less than the distance between the third straight line and the winding axis. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aanvullend de volgende stappen worden toege-35 past: het vaststellen van de aanwezigheid van een concaaf deel in het oppervlak met inbegrip van het gekozen coördinatenpunt en het wijzigen van de afstand tussen het gekozen 790 90 18 4 - 18 - coördinatenpunt tot de wikkelas zodanig dat deze nagenoeg gelijk wordt aan of groter dan de afstand tussen de derde rechte lijn en de wikkelas.Method according to claim 1, characterized in that the following steps are additionally applied: determining the presence of a concave part in the surface including the selected coordinate point and changing the distance between the selected 790 90 18 4 - 18 - coordinate point to the winding axis such that it becomes approximately equal to or greater than the distance between the third straight line and the winding axis. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het 5 kenmerk, dat deze de aanvullende fase omvat van het kiezen van aanvullende coördinatenpunten van het rooster; het vaststellen van de aanwezigheid van concave delen van het oppervlak bij elk der aanvullende coördinatenpunten en het wijzigen van de afstand van elk der aanvullende 10 coördinatenpunten wanneer een concaaf oppervlak aanwezig is voor het elimineren van dit concave oppervlak.Method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises the additional phase of selecting additional coordinate points of the grid; determining the presence of concave parts of the surface at each of the additional coordinate points and changing the distance of each of the additional 10 coordinate points when a concave surface is present to eliminate this concave surface. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat deze de volgende fasen omvat: het vaststellen of de afstand van één van het aantal gekozen 15 coördinatenpunten vergroot is en indien de afstand van een coördinatenpunt inderdaad is vergroot het opnieuw kiezen van elk der coördinatenpunten en het vaststellen voor elk der coördinatenpunten van de aanwezigheid van een concaaf deel van het oppervlak en het wijzigen van de afstand 20 van elk coördinatenpunt waar een concaaf deel is vastgesteld.Method according to claim 3, characterized in that it comprises the following stages: determining whether the distance of one of the number of selected 15 coordinate points is increased and if the distance of a coordinate point is indeed increased, redialing of each of the coordinate points and determining for each of the coordinate points the presence of a concave part of the surface and changing the distance 20 of each coordinate point where a concave part is determined. 5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 - 3, m e t het kenmerk, dat een aantal filamentwikkelbanen aanwezig zijn en dat de werkwijze verder de volgende fasen omvat: het vaststellen voor elk gekozen coördinatenpunt van 25 de aanwezigheid van een concaaf deel in het oppervlak voor elk aantal filamentwikkelbanen en het wijzigen van de afstand van elk gekozen coördinatenpunt indien in één der filamentwikkelbanen een concaaf oppervlak aanwezig is. 1 790 9 0 18 Werkwijze volgens één of meer der voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat het driedimensionaal gevormde oppervlak het oppervlak van een vleugelprofiel is, terwijl de fase van het vaststellen van een aantal liggers de fase omvat van het vaststellen van een aantal vlakken over de omtrek van het oppervlak, waarbij elk der 35 vlakken door de wikkelas gaat. - 19 -Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a number of filament winding webs are present and that the method further comprises the following phases: determining for each selected coordinate point the presence of a concave part in the surface for each number of filament winding webs and changing the distance of each selected coordinate point if one of the filament winding webs has a concave surface. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the three-dimensionally formed surface is the surface of an airfoil, while the phase of determining a number of beams comprises the phase of determining a number of planes over the circumference of the surface, each of the 35 planes passing through the winding shaft. - 19 - 7. Werkwijze voor het vaststellen van concave delen langs een filamentwikkelbaan van een driedimensionaal omtreksoppervlak, dat moet worden bedekt met een filament-wikkeling als beschreven en toegelicht aan de hand van 5 de tekening. 790 90 187. Method for determining concave parts along a filament winding path of a three-dimensional circumferential surface to be covered with a filament winding as described and explained with reference to the drawing. 790 90 18