SE441823B - Forfarande for framstellning av vindturbinblad - Google Patents

Forfarande for framstellning av vindturbinblad

Info

Publication number
SE441823B
SE441823B SE7910361A SE7910361A SE441823B SE 441823 B SE441823 B SE 441823B SE 7910361 A SE7910361 A SE 7910361A SE 7910361 A SE7910361 A SE 7910361A SE 441823 B SE441823 B SE 441823B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
coordinate point
winding
height
coordinate
points
Prior art date
Application number
SE7910361A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7910361L (sv
Inventor
D H Blaney
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of SE7910361L publication Critical patent/SE7910361L/sv
Publication of SE441823B publication Critical patent/SE441823B/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/64Winding of balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/583Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features
    • B29C53/584Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features having a non-circular cross-section
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8041Measuring, controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H81/00Methods, apparatus, or devices for covering or wrapping cores by winding webs, tapes, or filamentary material, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/08Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076Aircrafts
    • B29L2031/3085Wings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/70Shape
    • F05B2250/71Shape curved
    • F05B2250/712Shape curved concave
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved
    • F05D2250/712Shape curved concave
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

7910561-0 ' z att vid kärnans rotation åstadkomma en önskad bandbana på kärnan. överbryggning eller lindning av en konkav yta på kärnen, sker ej på cylindriska konstruktioner men kan förväntas uppstå vidett vind- turbinblad p.g.a. vridning av bladet och detsammas rot- till -spets utförande, som är konkavt nära roten. Med en fiberlindningsvinkel på 30-400 erhålles den konkava formen också längs den önskade band- banan. Om en sektion skäres ut utmed bandbanan, överbryggas denna sektion ifall ett hålrum förefinnes mellan kärnan och fibern dragen tätt över densanna. _ Det mest uppenbara problemet vid överbryggning är hålrummen som försvagar strukturen. Dessa kan fyllas med glas och harts till bildande av en fast struktur, men detta ger ökad vikt till högre kostnad. överbryggning kan ge svag fibersammanpressning varvid harts/glas-förhållandet ökar och dess hållfasthet minskar. Förlust av fiberkontrollen innebär att ett icke uppburet band tenderar att bilda ett rep eller att skiljas åt.
Fibrernas lindningsvinkel bestämmes såsom erfordras av bladets form och belastningen därpå och vinkeln kan variera i blockets längdaxelriktning. Koventionell lindningsteknik innebär normalt flera lindningspassager, varvid lager av fibrer bygges upp för att bilda bärytan. I en del utföranden kan vissa delar av bärytan eller bladet uppvisa fler fiberlager än andra, i rotorblad är det t.ex. vanligt att applicera många flera fiberskikt vid den inre änden, eller nav- änden än vid den yttre änden i syfte att förbättra den strukturella hållfastheten och absorbera belastningar.
I många utföranden användes en s.k. lindnings- eller adopterring vid bladändarna, varvid fibrerna viras runt ringen vid tillverkningen och skäres av vid bladändarna efter tillverkningen. Denna teknik är också välkänd. _ I en del utföranden kan fibrerna i olika passager vara av olika sammansättning och olika passager kan använda fibrer av varierande tjocklek eller olika mellanrum eller vinklar. En vanlig teknik är att låta en lindningspassage gå i en åt höger riktad spiralbana och nästa passage i en vänsterriktad spiralbana.
För stora blad användes normalt en fast yta som kärna över vilken fibrerna lindas. Kärnan kan t.ex. vara en plywoodram täckt med metalltrådar och ett gipsfyllnadsmedel eller av aluminium eller plast. I en del utföranden är en ribbsektion anordnad inuti rotorn eller bärytan för ökad hâllfasthet och med kärnsektioner anordnade invid ribban. vid tillverkning kan kärnan avlägsnas från bärytans s 7910361-0 insida eller lämnas kvar som förstärkning. Även om uppfinningen beskrivas nedan i samband med glasfibrer täckta med harts eller en annan epoxidgrundmassa är det uppenbart att andra typer av fibrer och/eller grundmassor också kan användas och att enkla eller multipla fibrer även är användbara. överbryggning kan ibland förhindras genom att variera lindnings- vinkeln, men detta är inte alltid genomförbart enär ändring av denna också ändrar rotorns hållfasthet och belastninqsupptagande förmåga.
En annan lösning är att modifiera bäryteformen, men detta har stor effekt på hela systemets funktionsförmâga och medför inte alltid att överbryggning ej sker vid en bestämd lindningsvinkel. En bättre lösning är att bestämma i förväg, genom formgeometrin, de ytor på kärnan där överbryggning kommer att ske, och anpassa formgeometrin och kärnan därtill för att förhindra överbryggning. Med andra ord innebär anpassning av en bäryta för att förhindra överbryggning att formen ändras något så att den inte är konkavutmed någon bandbana.
Bäryteändringar p.g.a. överbryggningsproblem sker primärt nära bak- kanten till rotstationer och resulterar i en försumbar stöt mot den aerodynamiska prestandan.
Föreliggande uppfinning avser därför att åstadkomma ett för- farande som förhindrar eller minskar överbryggning vid framställ- ning av stora fiberlindade rotorblad.
Vidare avses ett förfarande för att bestämma var överbryggning kommer att ske då en sammansatt fiber lindas över en kärna eller annan profilerad struktur.
Vidare avses ett förfarande för mindre ändringar i kärnans eller strukturens form, varpå en fiberkomposit lindas, för att förhindra överbryggning.
Enligt uppfinningen åstadkommes ett förfarande för att bestämma var överbryggning kommer att ske vid framställning av en bäryta genom lindning av ett sammansatt fibermaterial kring en kärna, och för att modifiera bärytans profil för att undvika överbryggninq. Förfarandet innefattar att bärytans form bestämmes genom detta från ett bestämt koordinatsystem, t.ex. cylindriska koordinater, och att representa- tiva koordinatpunkter väljes på bärytan med bestämda intervall. Som exempel ges en sats koordinatpunkter av skärningen mellan ett fler- tal längdplan, benämnda stringers, var och en i ett plan innehållande lindningsaxeln, och ett flertal plan benämnda stringers eller statio- ner, som är vinkelräta mot lindningsaxeln. Vid varje koordinatpunkt är två raka linjer konstruerade sammanfallande med fiberlindningsplanet, där den första linjen börjar vid den valda koordinatpunkten och sträcker _ __ .__.._._._._._...___._.........._._._..-.-.. .79'iÜš61-0 4 sig i fiberlindningsriktningen samt sammanfaller med fiberlind- ningsplanet, och där den andra linjen börjar vid den valda koordinat- punkten och sträcker sig sammanfallande med fiberlindningsplanet men motsatt fiberlindningsriktningen, dvs. 1800 från den första linjen.
Båda linjerna förlängs tills de skär antingen nästa intilliggande stringer eller nästa intilliggande station; endera kan väljas. De tvâ linjerna sammanbinder därvid den valda koordinatpunkten med skärningspunkterna med intilliggande stringers eller stationer.
Om en tredje rak linje nu konstrueras sammanbindande de två ytter- punkterna i förhållande till deras avstånd från lindningsaxeln, dvs. lindningsplanets skärningspunkter med nämnda stringers, eller stationerna invid den valda koordinatpunkten, varvid den valda koordinatpunkten överbryggas om den ligger närmare lindningsaxeln än den tredje linjen. Den tredje linjen konstrueras på en skiss i lindningsplanet. Koordinatpunkten, om den överbryggas, måste höjas till nivå med den andra linjen för att undvika överbryggning. För- farandet upprepas för varje koordinatpunkt utom gränspunkter vid bär- ytans axiella ändar. Förfarandet kan utföras för hand på känt sätt eller automatiskt medelst datateknik. Nämnda stringers och/eller stationerna behöver inte vara plana eller parallella med respektive vinkelräta mot lindningsaxeln. Förfarandet är avpassat till varje koordinatsystem som ger bäryteform eller geometrisk beskrivning av bärytan och lindningsbandbanan.
Figur 1 är en perspektivvy av en bäryta med lindningsaxel, och sektioner. figur 2 är en diagrammatisk vy över en del av bärytan enligt figur 1 visande skärningen mellan stringers och stationer.
Figur 3 är en diagrammatisk vy längs linjejn 3-3 i figur 2.
Figur 4 är en schematisk ritning på en dator för det uppfinninge- enliga förfarandet.
Figur 5 är en flödesplan visande stegen vid förfarandets genom- förande medelst datorn enligt figur 4.
Då en bäryta utformats för ett speciellt ändamål, t.ex. som ett rotorblad för att driva en vindturbin, föreligger vissa formen begränsande faktorer såsom profillängd, aerodynamisk funktion, vikt, belastningsfördelning, etc. Fastän bladets framställning också med- tages i beräkningen kan många formparametrar inte ändras även om den speciella formen medför problem vid bladets tillverkning.
För stora vindturbinblad är konventionell framställningsteknik dyr och svår och ett fiberlindat blad ger optimalt resultat. Lind- s 7910361-0 ningen har emellertid företett oväntade svårigheter p.g.a. ovan- nämnda överbryggningsproblem. Föreliggande uppfinning eliminerar dessa problem utan att fullständigt omforma bladet eller modifiera kärnan på vilken fibrerna lindats baserade på testresultat utan att samtidigt få en betydande inverkan pâ bladets acrodynamiska funktion. Det angivna förfarandet kan lätt anpassas till manuell teknik, dvs. kan utföras för hand på känt sätt, men genom det- sammas iterativa natur mest lämpligt för en rotor. Förfarandet beskrives genom åtgärderna för att manuellt uppnå erforderligt resultat, men en dator gör samma arbete snabbare och effektivare.
Med vänsining till figur 1 visas här en del av en vanlig bär- yta, t.ex. ett rotorblad 10, i perspektiv. Emedan en speciell krökning eller profil ej visas, antages att bladets tvärsnitts- form varierar i krökning och storlek i axelriktningen, varvid navänden normalt är tjockare än den yttre spetsen. Uppfinnings- förfarandet kan användas för vilken som helst konventionell aero- dynamisk bäryta, och inte bara bäryta utan för varje profilerad yta.
Då bladet en gång utformats, är det för lindning av fibrer till önskad.aenodynamisk form nödvändigt att konstruera en kärna för lindning av fibrerna därpå. Det har visat sig att om kärnan konstrueras enligt formen, blir rotorbladframställningen problema- tisk p.g.a. överbryggningsproblemet. Det är naturligtvis möjligt att manuellt inspektera kärnan efter dess tillverkning, med t.ex. en rak kant längs de banor över vilka fibrer skall lindas, och korrigera konkava delar, men denna lösning är mycket tidsödande och varje korrigering kräver en ny undersökning för att avgöra om korrigeringen gett upphov till en annan konkav del då fibern lindas i en returbana. Detta förfarande är uppenbart oacceptabelt.
Förfarandet enligt uppfinningen utnyttjar kända geometriska tekniker för att av formdata och innan kärnan tillverkas avgöra om några konkava delar föreligger i fiberlindningsbanorna samt kan kärnans form ändras innan tillverkningen därav för undvikande av överbryggning.
Bladformen definieras ofta i cylindriska koordinater även om koordinatsystemet är irrelevant enär genom enkel matematik ett koordinatsystem kan omvandlas till ett annat. Under antagande av att ett cylindriskt koordinatsystem användes, konstrueras ett fler- tal stringers geometriskt, manuellt eller medelst dator, normalt men inte nödvändigtvis i ett plan också innefattande bladets lind- ningsaxel. Tre dylika representativa stringers visas i figur 1 och 7910361-0 6 betecknas A, B och C samt ligger i plan genom lindningsaxeln; dock är nämnda stringers verkliga geometriska form och antal variabelt.
Nämnda stringers sträcker sig helt kring bärytans omkrets, och kan vara anordnade med bestämda intervall, t.ex. med 50 mellanrum eller variera t.ex. 100 vid relativt raka tvärsektioner av bladet och 1/20 vid fram" och bakkanterna där större krökning föreligger.
Fastän varje stringer normalt men inte tvunget ligger i plan med lindningsaxeln för bladet, är dessa vid störningspunkterna med bär- ytan inte parallella med varandra, se figur 2, utan kan faktiskt vara krökta beroende på bärytans krökning. En stringer utmed bär- ytans framkant kommer t.ex. att krökas i två dimensioner dä bär- ytan blir smalare vid spetsen och krökes i längdriktningen.
Likaså visas i figur 1 ett flertal sektioner eller stationer, betecknade 1, 2 ... 9. Varje sektion ligger i ett plan som normalt men inte nödvändigtvis är vinkelrät mot lindningsaxeln. Lindnings- axeln betecknas med 8. Antalet stationer varierar i förhållande till bladets längd och krökning; ett lämpligt avstånd är ca. 5% av bladlängden.
Koordinatpunkter 12 (figur 1) erhålles vid skärningen mellan varje stringer och varje station.
Bärytan enligt figur 1 kan innefatta en lindningsring, också benämnd adapter eller vridning. T.ex. kan den riktiga rotorn sluta vid station 3 med stationerna 2 och 1 som delar av en lindnings- ring. Det är normalt nödvändigt vid utnyttjande av uppfinningen att inkludera vridningsringen för att garantera en bryggfri form på såväl bärytan som ytan mellan lindningsringen och bärytan.
Följande förfarande upprepas för varje koordinatpunkt på bärytematrisen utom vid gränspunkterna.
Med hänvisning till figur 2 har en koordinatpunkt 14 utvalts vid skärningen mellan stringer B och station 3. Vidare skall noteras att figur 2 är en tvådimensionell planvy över en bestämd del av bär- ytan, och att bärytan faktiskt varierar i tvärsnittsform, dvs. varje punkt i figur 2 varierar i höjd eller djup, nämligen in i eller ut ur papperets plan, som en funktion av bäryteformen.
Genom den utvalda koordinatpunkten konstrueras två plan 16 och 18, s.k. lindningsplan, med vinklar motsvarande fiberlindnings- vinklarna. Med plan 16 som exempel dras två raka linjer, betecknade ¿ och 17 i figur 3, som sammanfaller med planet 16, varvid den första linjen 15 börjar vid koordinatpunkten 14 och tills den skär antingen station 4 eller stringer A betecknade som punkter B4 respektive A1 i figur 2, och varvid den andra linjen 17 börjar vid 7910561-0 koordinatpunkten 14 och sträcker sig i motsatt riktning som linjen tills den skär antingen station 2 eller stringer C, visade i figur 2 som punkter B2 respektive C1. Intilliggande station eller stringer till den utvalda koordinatpunkten kan väljas. Emedan båda linjerna 15, 17 ligger i lindningsplanet 16, är desamma normalt inte i linje med varandra, då bärytan är en tredimensionell yta.
Vidare skall noteras att andra geometriska modeller än plan kan användas för att definiera lindningsbanan, och att uppfinningen innefattar alla sådana modeller.
Beträffande lindningsplanet 18 dras två ytterligare raka linjer i motsatta riktningar från koordinatpunkten 14 i lindnings- planet till skärningspunkten med intilliggande stringers eller stationer, varvid dessa punkter i figur 2 betecknas med A2 eller C2 för en linje och D2 eller D4 för den andra linjen. Igen, efter- som alla punkter befinner sig i samma plan, är det oväsentligt vilka punkter, som användes. I exemplet användes skärningen med nämnda stringers som skärningspunkter.
Skärningspunkternas avstånd från lindningsaxeln måste nu bestämmas. Avståndet för koordinatpunkterna är känt. Under an- tagande att linjerna mellan intilliggande koordinatpunkter är raka, och att det är osannolikt att lindningsplanen kommer att skära intilliggande stringers eller stationer vid koordinatpunk- terna, dras en tredje rak linje 20 (se figur 3) mellan punkterna A1 och C1, varvid den tredje linjens läge relativt koordinatpunkten 14 avgör om koordinatpunkten överbryggas. Om sålunda koordinat- punkten är lokaliserad vid 14a som visat, befinner sig koordinat- punkten närmare lindningsaxeln än linjen mellan punkterna A1 och C1 och överbryggas. Om kooridnatpunkten är lokaliserad vid 14b, befinner sig koordinatpunkten längre bort från lindningsaxeln än linjen mellan punkterna A1 och C1 och kommer ej att överbryggas.
Varje koordinatpunkt längs med eller över linjen 20 överbryggas ej, medan varje koordinatpunkt under linjen 20 överbryggas.
Om en koordinatpunkt överbryggas, måste den höjas till nivå med linjen 20 för att undvika överbryggning.
Punkter B2 eller B4 kan användas i figur 3 snarare än A1 eller C1, enär alla punkterna är på samma linje och i lindningsplanet.
Proceduren ovan upprepas med punkterna A2 eller D2, och punkterna C2 eller D4 i lindningsplanet 18.
Ovanstående förfarande upprepas för varje icke-gränspunkt på bärytematrisen. Härmed avslutas en iteration av förfarandet. 7910561-0 Om lindningsbanan är annan än ett plan, får linjen 20 inte skära en linje från lindningsaxeh1,vinkelrät därtill, genom den valda koordinatpunkten. Vid det uppfinningsenliga förfarandet är detta utan betydelse, enär relevanta data är skillnaden, om sådan finns, mellan linjens 20 avstånd från lindningsaxeln och koordinat- punktens avstånd från lindningsaxeln.
Som ett alternativ till att undersöka varje utvald koordi- natpunkt för möjlig överbryggning utmed båda lindningsplanen 16, 18 och sedan fortsätta med att undersöka nästa koordinatpunkt på samma sätt, kan det för en del utföranden vara önskvärt att först undersöka varje koordinatpunkt för överbryggning i följd utmed en lindningsbana, t.ex. den högervridna spirallindningsbanan, och därefter på nytt undersöka samma koordinatpunkter för överbrygg- ning i följd utmed den andra lindningsbanan, t.ex. den vänster- vridna spirallindningsbanan. En fördel med att undersöka varje koordinatpunkt i båda lindningsbanorna innan fortsättning sker med nästa koordinatpunkt, är att under vissa förhållanden en över- bryggad koordinatorpunkt inte behöver ändras. Om t.ex. en rela- tivt liten överbryggning sker i lindningsbanan för den första eller understa fibern, kan en sådan överbryggning ignoreras i en del fall,om lindningsbanan för efterföljande fiber, i motsatt riktning, inte överbryggar koordinatpunkten då den under fibern fysiskt tvingas nedåt av efterföljande fiber till kontakt med kär- nan, varvid överbryggningsproblemet vid koordinatpunkten elimi- neras.
Om någon koordinatpunkt höjes för eliminering av överbrygg- ning är det nödvändigt att upprepa förfarandet för att bestämma I om höjningen av koordinatpunkt har medfört överbryggning av en annan koordinatpunkt.
Antalet stringers eller stationer, och således antalet koordi- natpunkter, är ett formval och beror på bladkrökningen, d.v.s. för ett blad med stora stigvinkeländringar och/eller krökning kan det vara önskvärt att använda flera koordinatpunkter än vid en mera rak bäryteform.
Förfarandet har beskrivits för cylindriska koordinater, men gäller också för andra koordinatsystem genom enkel geometrisk och/eller matematisk transformering av bäryteformdatal I prakti- ken behöver ej heller südngers och stationer vara plana eller sammanfallande med eller vinkelräta mot lindningsaxeln. Efter elimi- nering av överbryggade punkter, användes de slutliga koordinaterna 7910361-0 för utformning av kärnan för lindning av bärytan, och kan analy- seras för aerodynamisk och strukturell funktion.
Fig. 4 visar en typisk dator för förfarandets utförande, var- med förfarandet förenklas och förbättras.
Fig. 5 visar med en flödesplan de instruktioner som programmeras i datorn för förfarandets enligt uppfimnxgenutförande. Det är uppen- bart att förfarandet kan fullföljas enligt stegen i flödesplanen medelst vilken som helst lämplig siffermaskin eller förprogramme- rad analogimaskin eller mikroprocessor. De faktiska programstegen kan variera beroende på dator och tillgängligt datorspråk, och utgör endast enkla matematiska beräkningar eller logiska steg, vars fullföljande är uppenbart för fackmannen. I praktiken är det använda programmet program Fl43 i Hamilton Standard Division av United Technologies Corporation på en IBM 370/l68 dator.
Stegen kan också utföras medelst en fickräknemaskin, t.ex. en HP65, som företrädesvis kan räkna med trryxmmetriska och logarit- miska funktioner. Själva datorn utgör ingen del av uppfinningen och visas bara i illustrativt syfte som exempel på en apparat för upp- finningens genomförande på bästa sätt.
Med hänvisning till fig. 4 visas här grundelementen i en siffer- maskin för uppfinningens genomförande och som innefattar ett inmat- ningsorgan 50, t.ex. en tape- eller hålkortsavläsare, som matar bäryteformdata till ett minne 52, och en beräknings- och kontroll- enhet 54. Efter utförande av programinstruktionerna matas data till ett utmatningsorgan 56, t.ex. en skrivare. Minnet 52 och kontroll- enheten 54 kommunicerar med varandra via en ledning 58. Enheten 54 innefattar normalt en kontrollogikkrets för det speciella program- met, ett instruktionsregister, som mottar instruktioner från minnet innefattande manöver och adresser,en aritmetikenhet i tvåvägsför- bindelse med minnet i vilken manöverna utföres, samt ett adress- register, som matar data till minnet. In- och utmatningsenheterna kan innefatta kringutrustning för översättning till och från data- språket. övriga komponenter är kända och beskrives därför ej i detalj.
Fig. 5 visar i flödesplanform de i datorn enligt fig. 4 utförda programstegen. Vid automatisering av det uppfinningsenliga för- farandet är det önskvärt att sätta en gräns för det numeriska vär- det för ändringar i koordinatpunkten för undvikande av överbrygg- ning, d.v.s. om en koordinatpunkt överbryggas endast lite, t.ex. 0,05 cm, kan överbryggningen ignoreras, eller måste alla koordinat- punkter noggrant frigöras från överbryggning. I praktiken är det 7910361-0 nästan omöjligt att konstruera en kärna med en noggrannhet på 0,05 cm, så mindre överbryggning kan faktiskt ignoreras. Block 100 i fig. 5 innehåller således en instruktion, varvid ett begränsande numeriskt värde för ändringen i koordinatpunkten för undvikande av överbrygg- ning bestämmes och lagras i datorns minne. Det kan vara så att gräns- värdet är noll, d.v.s. ingen överbryggning medges. Ett annat syfte, ej visat i fig. 5, är att sätta ett maximivärde för förfarandets iteration, räkna varje iteration och stoppa programmet då maximi- värdet uppnåtts. En del punkter kan fortfarande överbryggas, men flertalet eller åtminstone den största delen kommer att ha korri- gerats. Likaså kan det vara önskvärt att ignorera överbryggning genom det första fiberskiktet om nästa lager ej överbryggas.
Efter inställning av det numeriska värdet för ändringar i koordinatpunkten, fortsätter programmet till block 102, där ett lag- ringsregister i dataminnet nollställes i början av varje iteration av programmet för hela bladet. I registret lagras, då programmet fortskrider, det numeriska värdet för den maximala koordinatpunkt- ändring som krävs för att undvika överbryggning under en iteration.
Slutligen kommer värdet i lagringsregistret att jämföras med det inställda gränsvärdet enligt instruktionen i blocket 100 för att bestämma om programmet är avslutat, d.v.s ingen överbryggning skett eller den största överbryggade koordinatpunkten är mindre än gräns- värdet eller en annan iteration är nödvändig p.g.a. att ändringen i en koordinatpunkt för undvikande av överbryggning är större än gränsvärdet.
Programmet väljer därefter ut den första koordinatpunkten, block 104, och bestämmer i block 106 ur formdata för bladet lagrat i dataminnet, det numeriska värdet för koordinatpunkten,d.v.s. av- ståndet mellan koordinatpunkten och lindningsaxeln. Nästa steg, block 108, är att beräkna koordinatpunktens numeriska värde för att undvika överbryggning, d.v.s. beräkna punkterna Al eller Cl och B2 eller B4 och dessutom punkterna A2 eller C2 och D2 eller D4, som i fig. 2, och interpolera mellan andra koordinatpunkter om nöd- vändigt och sedan, som i fig. 3, beräkna avståndet för koordinat- punkten från lindningsaxeln för att undvika överbryggning. Form- data för koordinatpunkten i blocket 106 jämföres därefter av instuk- tionen i block 110 med värdet för koordinatpunkten för undvikande av överbryggning utförd i blocket l08 och om formvärdet är mindre än det beräknade värdet sker överbryggning och programmet vidare- föres till block 112. Blocket 112 instruerar programmet att ändra ll 7910361-0 formvärdet för koordinatpunkten till det beräknade värdet för und- vikande av överbryggning. Nästa instruktion i block 114 jämför koordinatpunktändringens numeriska värde för undvikande av över- bryggning med värdet lagrat i minnet genom instruktionen i blocket 102. Eftersom blocket 102 nollställer ett lagringsregister under varje iteration och den första överbryggade koordinatpunkten föror- sakar att det numeriska värdet för koordinatpunktändringen för und- vikande av överbryggning är större än noll, kommer detta värde all- tid att lagras. För efterföljande överbryggande koordinatpunkter blir eller blir inte koordinatpunktändringens numeriska värde större än värdet i lagringsregistret. Om således ändringen i en efterföl- jande koordinatpunkt är större än värdet i lagringsregistret, vidare- föres programmet i block 116, som instruerar programmet att lagra värdet för den nya koordinatpunktändringen. Slutligen kommer för varje iteration lagringsregistret att innehålla ett värde lika med den största numeriska ändringen i vilken som helst koordinatpunkt.
Om ändringen i koordinatpunkten är mindre än värdet i lagringsregist- ret, kommer instruktionen i blocket 116 att förbipasseras och program- met fortsätta till instruktionen i block 118. Likaså om koordinat- punkten inte överbryggas, fortsätter programmet från blocket 110 till blocket 118.
Instruktionen i blocket 118 kräver en iteration av instruk- tionerna från blocket 104, varför programmet återvänder till detta och nästa koordinatpunkt utmed samma station utväljes. Då alla koordinatpunkter längs en station undersökts för överbryggning, fortsätter programmet till block 120, där det instrueras att upp- repa hela processen, för varje station utom den första och den sista. Efter det varje koordinatpunkt på bladet, utom de vid de första och sista stationerna, undersökts för överbryggning, fort- sätter programmet till instruktionen i blocket 112, där värdet för den största koordinatpunktändringen under hela iterationen, lagrat i registret, jämföres med gränsvärdet enligt instruktionen i blocket 110. Om den största ändringen i någon koordinatpunkt är mindre än gränsvärdet avslutas programmet, men om den är större än gräns- värdet fortskrider programmet till instruktionen i block 124, vil- ket kräver ett tillbakavändande till blocket 102 och en annan itera- tion av förfarandet för hela bladet. Som tidigare noterats kan en gräns sättas för antalet iterationer.
Emedan fiberlindningsbanan beskrivits som om den var plan, är detta inte den enda möjliga geometriska modellen för lindnings-

Claims (4)

7910361-0 1? banan. Det är möjligt att definiera lindningsbanan med andra geo- metriska konstruktioner. Uppfinningen avser primärt ett förfarande för att bestämma och korrigera förekomsten av överbryggningar på ytan till en lindad profil och är ej begränsad till det här använda koordinatsystemet eller den här använda geometriska modellen för definiering av fiberlindningsbanan. Emedan uppfinningen beskrivits i samband med ett rotorblad, kan densamma också användas för vilken som helst profilform, där överbryggning skall undvikas då profilformen omlindas med något material. Patentkrav uuuuuunuuu
1. l. Förfarande för framställning av ett fiberlindat vindturbin- blad, k ä n n e t e c k n a t a v att en yta representerande en lindningskärna utformas; att ett flertal stringers utformas längs ytan, varvid varje stringer intar i huvudsak samma riktning som den axel kring vilken ytan lindas; att ett flertal stationer utformas utmed ytan, varvid respektive station är i huvudsak vinkelrät mot nämnda stringers och varvid skärningen mellan respektive stringer och station bildar ett flertal koordinatpunkter på ytan och skär- ningarna därvid ett rutsystem av koordinatpunkter; att för varje koordinatpunkt bestämmes dennas höjd från lindningsaxeln; att en första punkt på ytan väljes på stringern eller stationen invid koordinatpunkten på dennas ena sida och att en andra punkt på ytan väljes på stringern eller stationen invid koordinatpunkten på dennas motsatta sida; att förekomsten av ett konkavt parti på ytan bestäm- mes genom att jämföra koordinatpunktens höjd från lindningsaxeln med höjden från lindningsaxeln för en rak linje som sammanbinder de två utvalda punkterna, varvid nämnda yta är konkav mellan de utvalda punkterna_då koordinatpunktens höjd från lindningsaxeln är mindre än linjens som sammanbinder de utvalda punkterna höjd från lindningsaxeln; att bestämda konkava partier korrigeras genom att reglera koordinatpunktens höjd från lindningsaxeln så att den är i huvudsak lika med eller större än nämnda linjes höjd från lindningsaxeln; att en kärna med en yta motsvarande den korrige- rade ytan utformas; och att fibermaterial lindas kring nämnda kärn- i yta till bildande av nämnda fiberlindade blad.
2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att innan kärnan konstrueras, bestämmes om höjden för någon av koordinatpunkterna ökat, och att om så skett, väljes på nytt 13 7910561-0 första och andra punkter för respektive sådan koordinatpunkt, bestämmes för respektive koordinatpunkt förekomsten av ett kon- kavt parti på ytan samt ändras höjden för respektive koordinat- punkt för vilken ett konkavt parti bestämts.
3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, varvid flera fiberlindningsbanor förekommer, k ä n n e t e c k n a t a V att för varje koordinatpunkt bestämmes förekomsten av en kon- kav del av ytan i respektive fiberlindningsbana och att höjden för varje koordinatpunkt ändras om det i någon fiberlindnings- bana förekommer en konkav yta.
4. Förfarande enligt något av patentkrav 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t a v att utformningen av nämnda flertal stringers innefattar att ett flertal plan bildas, vilka respektive omfattar lindningsaxeln, varvid planens skärning med nämnda yta bildar nämnda stringers.
SE7910361A 1978-12-22 1979-12-17 Forfarande for framstellning av vindturbinblad SE441823B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97256778A 1978-12-22 1978-12-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7910361L SE7910361L (sv) 1980-06-23
SE441823B true SE441823B (sv) 1985-11-11

Family

ID=25519821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7910361A SE441823B (sv) 1978-12-22 1979-12-17 Forfarande for framstellning av vindturbinblad

Country Status (17)

Country Link
JP (1) JPS5598057A (sv)
KR (1) KR880001892B1 (sv)
AU (1) AU526900B2 (sv)
BR (1) BR7908386A (sv)
CA (1) CA1165104A (sv)
DE (1) DE2951795A1 (sv)
DK (1) DK150972C (sv)
FI (1) FI82296C (sv)
FR (1) FR2444562A1 (sv)
GB (1) GB2041324B (sv)
IL (1) IL58875A (sv)
IN (1) IN154454B (sv)
IT (1) IT1125927B (sv)
NL (1) NL188241C (sv)
NO (1) NO161058C (sv)
SE (1) SE441823B (sv)
ZA (1) ZA796555B (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA827460B (en) * 1981-12-28 1983-08-31 United Technologies Corp Method of manufacturing a filament wound article
CN102145354B (zh) * 2010-11-20 2012-11-14 无锡透平叶片有限公司 一种基于ug的叶片型面软件整形方法
DE102016006632A1 (de) * 2016-06-03 2017-12-07 Senvion Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Positionierung eines Rotorblattgurtes, Rotorblatt und Windenergieanlage

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3534396A (en) * 1965-10-27 1970-10-13 Gen Motors Corp Computer-aided graphical analysis
US4081220A (en) * 1976-12-17 1978-03-28 United Technologies Corporation Semi-spar wound blade

Also Published As

Publication number Publication date
IT1125927B (it) 1986-05-14
FI82296B (fi) 1990-10-31
NL188241B (nl) 1991-12-02
DE2951795A1 (de) 1980-07-03
JPS5598057A (en) 1980-07-25
KR830001120A (ko) 1983-04-29
JPS6236952B2 (sv) 1987-08-10
DK150972B (da) 1987-10-05
NL188241C (nl) 1992-05-06
DK541179A (da) 1980-06-23
GB2041324A (en) 1980-09-10
ZA796555B (en) 1980-11-26
FI793947A (fi) 1980-06-23
IN154454B (sv) 1984-10-27
NO161058B (no) 1989-03-20
GB2041324B (en) 1983-04-13
AU5342679A (en) 1980-06-26
BR7908386A (pt) 1980-07-22
FR2444562B1 (sv) 1982-02-19
NL7909018A (nl) 1980-06-24
NO161058C (no) 1989-06-28
IL58875A (en) 1984-01-31
DK150972C (da) 1988-06-06
FR2444562A1 (fr) 1980-07-18
IT7928112A0 (it) 1979-12-18
IL58875A0 (en) 1980-03-31
DE2951795C2 (sv) 1989-02-09
CA1165104A (en) 1984-04-10
KR880001892B1 (ko) 1988-09-27
SE7910361L (sv) 1980-06-23
FI82296C (sv) 1991-02-11
AU526900B2 (en) 1983-02-03
NO794184L (no) 1980-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4360871A (en) Method for fabricating wind turbine blades
EP2508423B1 (en) Aerofoil
CN106314791A (zh) 用于旋转机翼飞行器的旋翼桨叶的翼型
RU2015148945A (ru) Способ моделирования детали, в частности лопаточного колеса
US20090319224A1 (en) Method for characterising the profile of a surface
CN115655642B (zh) 一种有效评估直升机旋翼气动性能的试验方法
CN109902384A (zh) 一种基于气弹模型的风力机柔性叶片预弯预扭设计方法
SE441823B (sv) Forfarande for framstellning av vindturbinblad
CN113250755B (zh) 基于非均匀有理b样条曲线的叶型的设计方法及叶片
Jepson et al. Analysis and correlation of the test data from an advanced technology rotor system
CN106844966A (zh) 一种螺旋桨叶面叶背精确建模方法
KR100645342B1 (ko) 섬유 복합체 물품 성형 방법
CN108100195A (zh) 用于螺旋桨设计的方法和装置
Hasel et al. Aerodynamic Characteristics at Supersonic Speeds of a Series of Wing-body Combinations Having Cambered Wings with an Aspect Ratio of 3.5 and a Taper Ratio of 0.2: Effect at M
Komp et al. Investigation of active rotor design and control for performance improvement
Favier et al. A free wake analysis for hovering rotors and advancing propellers
CN114547808A (zh) 一种低速模拟叶型前缘确定方法
Li et al. Formation of a rotor tip vortex
CN111288016A (zh) 轴流压气机基元叶型造型方法
Heath Longitudinal Aerodynamic Characteristics of a High-subsonic-speed Transport Airplane Model with a Cambered 40° Sweptback Wing of Aspect Ratio 8 at Mach Numbers to 0.96
Thurman et al. Computational Study of Vortex-Induced Separation for a 5-Bladed Rotor
Radwan Masri et al. Simulating NACA Equations Used in Optimizing Wind Turbine Blade Design.
Shpund et al. Static and dynamic coefficients of a cross-type parachute
CN118153322A (zh) 一种考虑局部结构应力约束的结构拓扑优化方法
Hasson et al. Aerodynamic Characteristics at Mach Numbers From 1.6 to 2.8 of 740 Swept Arrow Wings With and Without Camber and Twist

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 7910361-0

Format of ref document f/p: F