ЗАДНИЙ КОРПУС, ЛОПАСТЬ С ЗАДНИМ КОРПУСОМ И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ТАКОЙ ЛОПАСТЬЮ Российский патент 2016 года по МПК F03D1/06 

Изобретение относится к заднему корпусу для лопасти, в частности ветроэнергетической установки, имеющему поверхность с напорной стороны, поверхность со стороны разрежения, отделяющую обе поверхности заднюю кромку и противоположную задней кромке соединительную сторону, которая предназначена для размещения на ответной соединительной поверхности лопасти.

Также изобретение относится к лопасти ветроэнергетической установки, содержащей несущую часть, охватываемый несущей частью корень для размещения на роторе ветроэнергетической установки, поверхность с напорной стороны, поверхность со стороны разрежения и отделяющую обе поверхности заднюю кромку. Кроме того, изобретение относится к ветроэнергетической установке.

Благодаря усилиям в области генерирования тока регенеративными источниками энергии ветроэнергетические установки находят все более широкое применение.

При этом разработчики постоянно ищут новые пути выполнения известных ветроэнергетических установок более мощными и эффективными.

Например, известны ветроэнергетические установки, в которых, в отличие от традиционных форм лопастей, используются лопасти с обтекаемыми поверхностями. При этом максимальная ширина профиля лопасти, т.е. длина хорды между задней кромкой и самой передней точкой носа лопасти, достигает своего максимального значения в сечении не в средней части лопасти, а очень близко к ее концу на стороне ступицы ротора. За счет этого, вопреки многолетним предубеждениям в этой области, было достигнуто заметное повышение эффективности. Ветроэнергетическая установка с такой лопастью известна, например, из ЕР 1514023 В1.

Это расширение поверхности лопасти со стороны ступицы обеспечивается за счет размещения заднего кожуха на лопасти, который, в свою очередь, также имеет заднюю кромку, выравниваемую соосно с задней кромкой лопасти, когда задний кожух размещается на ней.

В частности, у крупных ветроэнергетических установок с башнями высотой более 80 м в уровне техники возникает та проблема, что лопасти с соответствующим задним кожухом имеют такую большую ширину профиля, что они транспортируются лишь с большими затратами.

Эта проблема до сих пор решалась за счет того, что задний кожух транспортировался к месту установки отдельно от лопасти и там размещался на ней. Из-за этого возникают дополнительные логистические затраты и затраты времени.

В основе изобретения лежит задача создания заднего кожуха, лопасти и ветроэнергетической установки, которая позволила бы уменьшить упомянутые недостатки.

Эта задача решается посредством заднего кожуха описанного выше рода за счет того, что он разделен на имеющий соединительную сторону нижний сегмент и один или несколько имеющих заднюю кромку, соединяемых с нижним сегментом верхних сегментов. В изобретении использован тот факт, что существенная экономия времени и повышение качества могут достигаться за счет того, что все те этапы работы или производства, которые связаны с высокими затратами, например поскольку они требуют высокой технологической точности, должны выполняться, по возможности, не на месте установки, а еще на заводе. Этапом, требующим высокой степени точности изготовления и монтажа, является соединение соединительной стороны заднего кожуха с соединительной поверхностью лопасти. Причиной этого, в первую очередь, является кривизна или конфигурация кромок поверхностей с напорной стороны и стороны разрежения на соединительной стороне заднего кожуха. Благодаря своему разделению на нижний и один или несколько верхних сегментов выполненный согласно изобретению задний кожух обеспечивает размещение нижнего сегмента на заводе. За счет выполнения нижнего и верхнего или верхних сегментов с возможностью соединения возможно последующее размещение верхнего или верхних сегментов на нижнем сегменте выборочно на заводе или на месте установки. За счет соединения, рассчитанного еще при изготовлении заднего кожуха, при последующем размещении верхнего или верхних сегментов на месте установки достигается заметная экономия времени и расходов, и одновременно с этим за счет предшествующего размещения нижнего сегмента на лопасти в качестве опции возможно дальнейшее повышение эффективности.

Изобретение предпочтительно усовершенствовано за счет того, что нижний сегмент имеет для каждого верхнего сегмента отдельную плоскость разделения, в которой верхний или верхние сегменты соединяются с ним. За счет выполнения отдельных плоскостей разделения для каждого верхнего сегмента упрощается соотнесение с участком нижнего сегмента, имеющим соответствующую плоскость разделения.

Согласно одному альтернативному предпочтительному варианту нижний сегмент имеет для нескольких или всех верхних сегментов одну сплошную плоскость разделения, в которой соответствующие верхние сегменты соединяются с нижним сегментом. Сплошная плоскость разделения, простирающаяся по нескольким или всем участкам соотнесения между нижним и верхними сегментами, дает то преимущество, что несколько сегментов могут сопрягаться друг за другом в общей плоскости разделения с нижним сегментом и при этом поддерживать друг друга. За счет этого заметно уменьшаются затраты на фиксацию положения нескольких верхних сегментов.

Согласно другому предпочтительному варианту одна или несколько плоскостей разделения расположены таким образом, что максимальная ширина профиля лопасти составляет 4 м или менее, когда нижний сегмент соединен с ней. За счет того, что выбрано продольное разделение, приводящее к максимальной ширине профиля на упомянутом участке, заметно улучшается транспортабельность лопасти вместе с предварительно размещенным нижним сегментом заднего кожуха.

Плоскости разделения выровнены преимущественно, в основном, в продольном направлении оси лопасти. Преимущественно между осью лопасти и плоскостью или плоскостями разделения образован угол 30є или менее.

Согласно другому предпочтительному варианту нижний и верхний или верхние сегменты выполнены с возможностью соединения между собой с геометрическим замыканием.

В одном особенно предпочтительном варианте заднего кожуха соединение с геометрическим замыканием между нижним и верхним или верхними сегментами происходит посредством шарнирообразного соединения.

Для соединения с геометрическим замыканием нижний сегмент преимущественно имеет множество отстоящих друг от друга выступов с первой выемкой, а верхний или верхние сегменты имеют соответственно множество отстоящих друг от друга выступов со второй выемкой, причем выступы нижнего и выступы верхнего или верхних сегментов выравниваются соосно друг другу. При этом термин «соосно» следует понимать как отнесенный к центрам обращенных друг к другу концов первых и вторых выемок, а расстояния выбраны преимущественно так, что выступ нижнего сегмента может входить в промежуток между двумя соседними выступами верхнего или верхних сегментов и наоборот. Выступ верхнего или верхних сегментов может соответственно входить в промежуток между двумя соседними выступами нижнего сегмента.

Преимущество такого шарнирообразного соединения нижнего сегмента с верхним или верхними сегментами заключается, в частности, в том, что выравнивать части по отношению друг к другу очень просто, а соединение большого числа выровненных по отношению друг к другу выступов с выемками обеспечивается единственным соединительным звеном, которое может быть выполнено по типу оси шарнира.

Согласно описанному выше варианту задний корпус усовершенствован предпочтительно посредством продолговатого тела, сечение которого соответствует сечению первых и вторых выемок и которое вводится во множество первых и вторых выемок, когда они выровнены, в основном, соосно друг другу. Преимущественно диаметр первых выемок, в основном, равен диаметру вторых выемок. Особенно предпочтительно диаметр продолговатого тела соответствует диаметру первых и вторых выемок таким образом, что оно размещается в них без зазора или максимально в значительной степени без зазора. Чем точнее припасовка между продолговатым телом и выемками, тем меньше зазор между верхним или верхними и нижним сегментами, что, в целом, положительно сказывается на стойкости лопасти.

В другом предпочтительном варианте продолговатое тело выполнено так, что оно в монтированном состоянии проходит через множество выступов нижнего и верхнего или верхних сегментов. За счет этого создается соединение, аналогичное рояльной петле.

Преимущественно продолговатое тело состоит из волокнистого композита, в частности из стеклопластика. Преимущество соответственно выполненного продолговатого тела заключается в том, что продолговатое тело обладает определенной упругостью, которая позволяет ему деформироваться вдоль криволинейной траектории и проходить даже через такие выступы, которые выровнены по отношению друг другу не строго коаксиально в отношении своих выемок, а расположены вдоль криволинейной траектории.

Преимущественно задний корпус выполнен так, что выступы нижнего и верхнего или верхних сегментов расположены вдоль криволинейной траектории. Особенно предпочтительно кривизна этой траектории соответствует конфигурации лопасти. В комбинации с упругим продолговатым телом это приводит к тому, что соединение с геометрическим замыканием может быть расположено непосредственно на наружной кромке соседних сегментов, т.е. нижнего и верхнего или верхних сегментов, например, прямо на их стенке. Возникающая за счет кривизны стенки кривизна является конфигурацией лопасти, одновременно заботясь о том, чтобы воспрепятствовать поворотному движению между нижним и верхним или верхними сегментами, которое обычно допускается у шарнира. Это дополнительно повышает стабильность лопасти.

Согласно другому предпочтительному варианту стенка первых и вторых выемок местами или полностью облицована пластиком. Преимущественно в качестве пластика предусмотрен полиэтилен. Особенно предпочтительно облицовка стенки первых и вторых выемок выполнена в форме полого цилиндра, который снаружи окружен слоем материала, более прочного по сравнению с материалом полого цилиндра, например слоем стеклопластика. Это улучшает поглощение выступами сжимающих усилий.

Согласно другому предпочтительному варианту выступы выполнены в виде лапок и содержат преимущественно многослойную нетканую структуру (NCF) из двух или более слоев волокнистого композита. В зависимости от размера лопасти и величины ожидаемой ветровой энергии выступы должны выдерживать разные растягивающие и сжимающие нагрузки. Размер лопасти и заднего корпуса можно учесть за счет соответствующей толщины NCF.

Далее выступы содержат преимущественно окруженное NCF пенное тело. Согласно первой предпочтительной альтернативе пенный клин выполнен из упругого пеноматериала. Это имеет то преимущество, что возможные, действующие на выполненные в виде лапок выступы сжимающие усилия могут демпфироваться. Согласно второй альтернативе пенный клин выполнен из неупругого, в частности отвержденного, пеноматериала. Это имеет то преимущество, что еще больше повышается жесткость выполненных в виде лапок выступов.

Для соединения с геометрическим замыканием особенно предпочтительно нижний сегмент содержит одну или несколько шин, а верхний или верхние сегменты содержат одну или несколько ответных шин, причем шины приводятся в зацепление между собой, преимущественно посредством надвигания. Оказалось, что применение системы шин, которая предусматривает создание соединения с геометрическим замыканием за счет надвигания, представляет собой особенно хороший компромисс между точностью позиционирования и манипулируемостью, что способствует этому виду соединения с геометрическим замыканием между нижним и верхним сегментами на месте установки ветроэнергетической установки.

В одном предпочтительном варианте каждая шина нижнего сегмента или ответная ей шина соответствующего верхнего сегмента имеет профиль «ласточкин хвост». Такие соединения с геометрическим замыканием из профилей «ласточкин хвост» и соответственно выполненных выемок с поднутрением обеспечивают высокую точность позиционирования. Опционально возможно расположение каждой отдельной шины с ответной частью для верхнего и нижнего сегментов или параллельное расположение нескольких шин.

Согласно особенно предпочтительной альтернативе шина или шины нижнего сегмента и ответная шина или шины верхнего или верхних сегментов выполнены идентичными. Преимущественно они имеют, в основном, L-образный профиль. Это позволяет расположить изготовленные с помощью единственного инструмента идентичные шинные элементы, как на стороне нижнего сегмента, так и на стороне верхнего или верхних сегментов, которые приводятся в зацепление между собой. При использовании таких идентично выполненных шинных элементов, в частности, предпочтительно придать нижнему сегменту для каждого верхнего сегмента две шины, а соответствующему верхнему сегменту - по две ответные шины. Шины выровнены преимущественно параллельно друг другу.

Согласно другому предпочтительному варианту нижнему сегменту приданы, по меньшей мере, два, преимущественно три или четыре, верхних сегмента.

Согласно предпочтительному варианту нижнему сегменту приданы один или несколько верхних сегментов длиной по 3 м или менее. При этом для предпочтительного варианта с несколькими верхними сегментами возникает следующее преимущество, поясненное на примере с тремя верхними сегментами на каждый нижний сегмент: при одинаковой длине (в продольном направлении) верхних сегментов самый большой поперек продольного направления и самый маленький поперек продольного направления верхние сегменты вставляются друг в друга. Таким образом, можно погрузить оба этих верхних сегмента вложенными друг в друга в закрытый 40-футовый контейнер на одной стороне, а оставшийся средний верхний сегмент - на другой стороне. Тем самым, преимущественно три из расположенных, как описано выше, групп верхних сегментов могут располагаться в 40-футовом контейнере в продольном направлении друг за другом. За счет этого предпочтительно все необходимые для ветроэнергетической установки с тремя лопастями верхние сегменты могут транспортироваться в компактном расположении. Это преимущество возникает аналогично также для других продольных разделений и других сочетаний верхнего и нижнего сегментов.

Преимущественно нижнему сегменту для каждого верхнего сегмента приданы две параллельные шины, а каждый верхний сегмент содержит две ответные параллельные шины для приведения в зацепление с шинами нижнего сегмента.

Задний корпус усовершенствован преимущественно за счет того, что поверхности с напорной стороны и со стороны разрежения ограничены в месте соединения соответственно кромкой, конфигурация которой соответствует контуру соединительной поверхности лопасти. За счет этого задний корпус оптимально и без шва прилегает к лопасти.

В предпочтительном варианте внутри заднего корпуса подготовлены один или несколько участков для нанесения улучшающих адгезию средств, преимущественно клея, такого как высокопрочная эпоксидная смола. Это обеспечивает приклеивание заднего корпуса к соединительной поверхности лопасти. В качестве опции или альтернативы участки кромок на соединительной стороне заднего корпуса подготовлены для нанесения улучшающих адгезию средств. За счет приклеивания заднего корпуса к лопасти по сравнению с болтовым или заклепочным соединением у традиционных лопастей достигается значительная экономия расходов. Она следует, в частности, из того, что, с одной стороны, можно сэкономить значительные материальные расходы на болты, гайки, заклепки и т.д., а, с другой стороны, уменьшается, если вообще не отпадает размещение усиливающих элементов. В случае традиционных видов соединений приходится просверливать большое число выемок, каждая из которых означает структурное ослабление, которое приходится компенсировать армированием, дополнительными подкосами и т.д. Этого можно теперь избежать.

Склеивание заднего корпуса с лопастью с удовлетворительной точностью обеспечивается только за счет возможности разделения согласно изобретению, поскольку больше не приходится монтировать весь задний корпус на месте установки. К тому же отпадает транспортировка требуемого затратного оборудования для получения точного и достаточно прочного клеевого соединения.

Предпочтительно нижний сегмент и/или верхний или верхние сегменты имеют в зоне разделения соответственно перемычку, проходящую от поверхности с напорной стороны к поверхности со стороны разрежения, причем шина или шины расположены на перемычках. Таким образом, перемычки служат, с одной стороны, для замыкания внутренних поверхностей нижнего и верхних сегментов, на выбор полностью закрытых или частично открытых, а, кроме того, выполняют стабилизирующую функцию. Шины могут предварительно монтироваться на перемычках, так что на месте установки приходится фактически лишь произвести надвигание или соединение верхнего или верхних сегментов с нижним сегментом.

Согласно другому предпочтительному варианту задний корпус содержит фиксаторы, которые предусмотрены для выборочного блокирования или освобождения относительного положения между нижним и, по меньшей мере, одним верхним сегментами в соединенном состоянии. Фиксаторы выполнены преимущественно в виде болтового соединения, особенно предпочтительно в виде срезного болтового соединения. В вариантах с несколькими верхними сегментами фиксируется только ближайший к корню лопасти верхний сегмент. За счет того, что верхние сегменты преимущественно опираются друг на друга, фиксированный, ближайший к корню лопасти верхний сегмент служит одновременно для фиксации остальных верхних сегментов.

В части лопасти описанного выше рода задача изобретения решается за счет того, что на ней размещен нижний сегмент заднего корпуса по одному из описанных выше предпочтительных вариантов.

Задача изобретения решается также посредством лопасти описанного выше рода, у которой нижний сегмент соединен с одним или несколькими верхними сегментами таким образом, что задний корпус по одному из описанных выше предпочтительных вариантов размещен на лопасти.

В части ветроэнергетической установки, содержащей башню, гондолу, ротор и, по меньшей мере, одну соединенную с ротором лопасть, задача изобретения решается за счет того, что лопасть выполнена по одному из описанных выше предпочтительных вариантов.

Изобретение подробно описано ниже на предпочтительных примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг. 1: ветроэнергетическая установка согласно изобретению;

- фиг. 2: участок лопасти в первом примере осуществления изобретения в первом монтажном положении;

- фиг. 3: участок лопасти из фиг. 2 во втором монтажном положении;

- фиг. 4: участок лопасти из фиг. 2 и 3 в третьем монтажном положении;

- фиг. 5: участок лопасти из фиг. 2-4 в четвертом монтажном положении;

- фиг. 6: задний корпус для лопасти во втором примере осуществления изобретения в первом монтажном положении;

- фиг. 7: задний корпус из фиг. 6 во втором монтажном положении;

- фиг. 8: задний корпус в монтажном положении из фиг. 7 в другой ориентации;

- фиг. 9: нижний сегмент заднего корпуса во втором примере осуществления изобретения;

- фиг. 10: подробный вид нижнего и верхнего сегментов предложенного заднего корпуса в разъединенном состоянии;

- фиг. 11: подробный вид нижнего и верхнего сегментов предложенного заднего корпуса в соединенном состоянии;

- фиг. 12: участок предложенной лопасти с задним корпусом в третьем примере осуществления изобретения;

- фиг. 13: подробный вид заднего корпуса из фиг. 12;

- фиг. 14: схематично часть заднего корпуса из фиг. 12 и 13.

Хотя определенные признаки предпочтительных вариантов описаны лишь в отношении отдельных примеров, изобретение распространяется также на комбинацию отдельных признаков различных примеров между собой.

На фиг. 1 изображена ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 и спиннером 110. Ротор 106 при работе приводится ветром во вращательное движение, приводя за счет этого генератор (не показан) в гондоле 104.

Лопасти 108 содержат соответственно задний корпус 112, посредством которого они выполнены обтекаемыми. Задний корпус 112 разделен на несколько сегментов, как это видно на фиг. 2-11.

Лопасть с задним корпусом в первом примере осуществления изобретения изображена на фиг. 2-5. Лопасть 108 содержит на примыкающем к ее корню 21 участке задний корпус 112. Он имеет поверхность 1 со стороны разрежения, поверхность 3 с напорной стороны и отделяющую поверхности 1, 3 заднюю кромку 5. Напротив задней кромки 5 расположена сторона соединения заднего корпуса 112 с лопастью 108. На стороне соединения проходит первая кромка 9а и вторая кромка 9b (фиг. 5), которая ограничивает поверхности 1, 3 заднего корпуса 112 и соответствует кривизне лопасти 108. Задняя кромка 5 заднего корпуса 112 выровнена в монтированном состоянии по задней кромке 7 лопасти 108 и плавно переходит в нее.

Задний корпус 112 содержит нижний сегмент 11 с соединительной стороной. Задний корпус 112 разделен и содержит в примере на фиг. 2-5 первый 13 и второй 15 верхние сегменты. Оба имеют соответственно часть задней кромки 5. Верхний сегмент 13 соединен с нижним сегментом 11 в первой плоскости 17 разделения, а верхний сегмент 15 - во второй плоскости 19 разделения. Обе плоскости 17, 19 расположены под небольшим углом друг к другу.

Как видно на фиг. 2-5, в зоне плоскостей 17, 19 разделения расположены шины для соединения с геометрическим замыканием соответствующего верхнего сегмента с нижним сегментом. В плоскости 17 разделения расположены две параллельные шины 23, 25, предназначенные для приведения в зацепление с соответственно расположенными шинами (не показаны) верхнего сегмента 13. В плоскости 19 разделения расположены две параллельные шины 27, 29, предназначенные для приведения в зацепление с ответными шинами (не показаны) верхнего сегмента 15. Как видно на фиг. 5, шины 27, 29 в плоскости 19 разделения расположены на меньшем расстоянии друг от друга, чем шины 23, 25 в плоскости 17 разделения. За счет этого имеющегося в распоряжении места достаточно, чтобы обеспечить для каждого из верхних сегментов 13, 15 максимально высокую стабильность. На фиг. 5 также видно, что для закрепления шин 23, 25 и 27, 29 в плоскостях разделения выполнены соответствующие перемычки 31, 33, которые закрывают нижний сегмент 11, по меньшей мере, частично, а в показанном примере - полностью.

Рассматривая фиг. 2-5, можно получить представление о происходящем монтаже верхних сегментов заднего корпуса 112 на лопасти 108 или их демонтаже с нее. При переходе из состояния на фиг. 2 к состоянию на фиг. 3, прежде всего, ближайший к корню 21 лопасти верхний сегмент 13 отсоединяется от нижнего сегмента 11 за счет того, что верхний сегмент 13 сдвигается вдоль шин 23, 25 после разблокирования (не показано). Затем, как показано на фиг. 4, верхний сегмент 15 сдвигается с нижнего сегмента 11 вдоль плоскости 19 разделения и шин 27, 29. Наконец на фиг. 5 показан нижний сегмент 11 заднего корпуса 112 на лопасти 108 с демонтированными (или еще не монтированными) верхними сегментами 13, 15. Для монтажа верхних сегментов, например на месте установки ветроэнергетической установки, действуют аналогично обратным образом, и, прежде всего, надвигается верхний сегмент 15. Вслед за этим надвигается верхний сегмент 13 и опционально фиксируется.

На фиг. 6-9 изображен задний корпус 112 для лопасти 108 во втором примере осуществления изобретения. Этот задний корпус 112 выполнен, в основном, так же, как и задний корпус 112 на фиг. 2-5. Существенные отличительные признаки описаны ниже. Нижний сегмент 11 заднего корпуса 112 имеет единственную сплошную плоскость 37 разделения. Ей приданы, в общей сложности, три верхних сегмента 13, 15, 35. Они имеют соответственно часть задней кромки 5 заднего корпуса 112. Плоскость 37 разделения проходит, как и в предыдущем примере на фиг. 2-5 для плоскостей 17, 19 разделения, от стороны разрежения 1 к напорной стороне 3. Задний корпус 112 на фиг. 6-9 показан без концевой крышки, что позволяет заглянуть внутрь него. Нижний сегмент 11 содержит, в основном, сплошную перемычку 31, на которой расположены попарно параллельные шины (фиг. 9). Верхние сегменты 13, 15, 35 содержат соответственно перемычку, по отношению к верхнему сегменту 13 показана перемычка 39, на которых на обращенной к нижнему сегменту 11 стороне расположена соответственно пара шин 41, 43. Шины 23, 25 соединены с ответными шинами 41, 43 для верхнего сегмента 13 в положении на фиг. 6 и находятся в зацеплении с геометрическим замыканием. В отношении кромок 9а, 9b на соединительной стороне заднего корпуса 112 следует сослаться на приведенные выше пояснения к первому примеру.

На фиг. 7, 9 задний корпус 112 во втором примере изображен опирающимся на каркас 201. Для наглядности на фиг. 8 каркас 201, как и на фиг. 6, отсутствует.

На фиг. 7 верхние сегменты 13, 15, 35 выведены из зацепления с соответствующими им шинами нижнего сегмента 11 (см. также фиг. 9). По отношению к верхнему сегменту 13 в качестве примера показаны шины 41, 43.

Как видно на фиг. 6 и 7, верхний сегмент 13 имеет уступ 45 на напорной стороне и стороне разрежения поверхностей заднего корпуса 112. Нижний сегмент 11 имеет в том же месте (по отношению к монтированному состоянию верхнего сегмента 13 на нижнем сегменте 11) соответственно выполненный уступ. Внешняя поверхность верхнего сегмента 13 накрывает до зоны уступа 45 нижележащую поверхность нижнего сегмента 11 для герметизации перехода между верхним 13 и нижним 11 сегментами. Уступ 45 выполнен в точке, в которой ширина верхнего сегмента 13 и соответственно этому ширина перемычки 31 максимальные. В зоне между уступом 45 и концом верхнего сегмента 13 со стороны ступицы его поверхность в монтированном состоянии накрывает поверхность нижнего сегмента 11, а в зоне уступа 45 и соседнего верхнего сегмента 15 поверхность нижнего сегмента 11 накрывает поверхность верхнего сегмента 13. Это препятствует при монтаже или демонтаже верхнего сегмента 13 повреждению его нижней кромки.

На фиг. 9 видно, что перемычка 31 в плоскости 37 разделения составлена из нескольких сегментов. Перекрывая каждый, по меньшей мере, один из этих сегментов, на нижнем сегменте 11 заднего корпуса 112 попарно расположены, в общей сложности, шесть шин. Шины 23, 25 приданы ответным шинам верхнего сегмента 13 (фиг. 6-8). Шины 27, 29, расположенные на меньшем расстоянии друг от друга, чем шины 23, 25, приданы ответным шинам верхнего сегмента 15. Шины 47, 49, расположенные на меньшем расстоянии друг от друга, чем шины 27, 29, даны ответным шинам верхнего сегмента 35. Расстояния выбраны преимущественно таким образом, что верхний сегмент 35 может быть соединен с нижним сегментом 11, не контактируя с шинами 27, 29 и 23, 25, а, кроме того, так, что верхний сегмент 15 может быть соединен с нижним сегментом 11, не соприкасаясь с шинами 23, 25.

На фиг. 10, 11 показано расположение шин на нижнем и соответствующем верхнем сегментах в предпочтительном примере осуществления изобретения. В этом примере все шины выполнены идентичными. Зацепление между собой с геометрическим замыканием, обеспечивающее восприятие поперечных сил во всех направлениях, достигается только за счет зеркального расположения шин. Подробно показано сечение заднего корпуса 112 согласно второму примеру. Аналогичным первому примеру является расположение соответствующих и выполненных идентичными шин. На перемычке 31 нижнего сегмента 11 (не показан) расположены шины 23, 25. Они имеют соответственно проходящий под прямым углом от перемычки 31 участок 51 и выровненный, в основном, параллельно ей участок 53. За счет этого возникает, в основном, L-образный профиль. Выровненные параллельно перемычке 31 участки 53 обращены друг к другу. На перемычке 39 верхнего сегмента 13 (не показан) расположены две ответные шины 41, 43. В отличие от шин 23, 25, расположенных на перемычке 31 нижнего сегмента 11, выровненные параллельно перемычке 39 участки 53 обращены друг от друга. На фиг. 10 шины показаны вне зацепления.

На фиг. 11 одна из обеих пар шин из фиг. 10 изображена в зацеплении. Горизонтальные участки 53 шин 25, 43 охватывают сзади друг друга, в результате чего воспринимается перпендикулярная обеим перемычкам 31, 39 силовая составляющая. Параллельная перемычкам 31, 39 силовая составляющая воспринимается в одном направлении шинами 25, 41, а в другом направлении - шинами 23, 43.

Альтернативной L-образному профилю шин формой является, например, С-образный профиль. В качестве альтернативы показанному применению идентичных шин по-прежнему предпочтительным является выполнение профиля «ласточкин хвост» или трапециевидного профиля с вставной и ответной приемной частями. Последнее обеспечивает также применение одношинной системы, т.е. лишь одной шины на каждый верхний сегмент или даже одной сплошной шины на нижнем сегменте и ответной ей шины на одном или нескольких верхних сегментах.

На фиг. 12 изображена лопасть 108 с задним корпусом 112 в третьем примере. Лопасть 108 и задний корпус 112 имеют структурную схожесть с первым и вторым примерами осуществления изобретения. В отношении одинаковых ссылочных позиций следует сослаться на предшествующее описание. Задний корпус 112 содержит единственный нижний сегмент 11, который вдоль сплошной плоскости 37 разделения соединен с несколькими, в данном случае тремя, верхними сегментами 13, 15, 35. Последние расположены рядом друг с другом и прилегают друг к другу в плоскостях 16, 18 разделения. Таким образом, возникает сплошная задняя кромка 5 между стороной разрежения 1 и напорной стороной 3 заднего корпуса 112.

На фиг. 13 изображена разновидность соединения с геометрическим замыканием верхних сегментов с нижним сегментом из фиг. 12. Как видно на фиг. 13 внизу справа, на внутренней стороне заднего корпуса 112 предусмотрено шарнирообразное соединение. Нижний сегмент 11 имеет множество выступов 303 соответственно с первой выемкой. Верхний сегмент 13 или верхние сегменты 13, 15, 35 имеют множество вторых выступов 301 соответственно со вторыми выемками. Выступы 303 расположены на расстоянии 309 друг от друга. Эти расстояния 309 соответствуют ширине выступов 301. Из этого следует, что расстояния необязательно должны быть одинаковыми, а могут отличаться друг от друга, если они рассчитаны в соответствии с противоположными ответными выступами 301. Последние расположены на расстоянии 307 друг от друга, к которому относится сказанное для расстояния 309 между выступами 303.

Чтобы достичь соединения с геометрическим замыканием между нижним 11 и верхним сегментом 13 или верхними сегментами 13, 15, 35, выступы 301, 303 выровнены соосно друг другу. После выравнивания в первые и вторые выемки вводится продолговатое тело 305, образующее, в принципе, ось шарнира, пока оно не пройдет преимущественно через них. В том примере, где выемки не строго коаксиальны, а следуют криволинейной траектории, соответствующей, например, контуру лопасти, ввод тела 305 в первые и вторые выемки обеспечивается его достаточной эластичностью.

Выступы 301, 303, выполненные в виде лапок, крепятся преимущественно к внутренней стороне краев нижнего 11 и верхних 13, 15, 35 сегментов, в частности посредством склеивания.

Расположение и точное выполнение выступов схематично изображены на фиг. 14 при виде сверху. Из показанного справа вверху сечения видно состояние соединения между двумя соседними выступами 301, 303. Оба образованы наружным слоем 311 многослойной нетканой структуры (NCF), состоящей из армированного волокном материала, в частности стеклопластика. Количество используемых слоев зависит от ожидаемой нагрузки на лапки или выступы. Внутри слоев 311 расположен соответственно клин 317 из пеноматериала. На соответствующем конце выступов 301, 303 предусмотрен соединительный участок, на котором выполнена дугообразная петля NCF.

Внутри этой петли расположена полая цилиндрическая стенка из пластика. Внутри этой стенки продолговатое тело 305 размещается преимущественно без зазора. Для улучшения восприятия действующих на выступы сжимающих сил амортизирующая полая цилиндрическая стенка 313 образована слоем из армированного волокном материала, преимущественно стеклопластика.

Особое преимущество соединения с геометрическим замыканием на фиг. 12-14 заключается в том, что соединительные средства, образованные выступами 301, 303, могут располагаться непосредственно на внутренней стенке на стороне разрежения 1 или на напорной стороне 3 заднего корпуса 112 или лопасти 108 без необходимости расположения внутри заднего корпуса 112 дополнительных перемычек. Использования дополнительных поперечных раскосов и перемычек для придания дополнительной жесткости не требуется. Соединительные средства на внутренней стороне заднего корпуса защищены от ветровой нагрузки и не влияют на профиль потока. Дополнительно они обеспечивают простой и быстрый монтаж при точном позиционировании частей по отношению друг к другу.

Изобретение относится к заднему корпусу для лопасти ветроэнергетической установки, имеющему поверхность с напорной стороны, поверхность со стороны разрежения, отделяющую обе поверхности, заднюю кромку и противоположную задней кромке соединительную сторону, которая предназначена для размещения на ответной соединительной поверхности лопасти. Изобретение относится, в частности, к заднему корпусу, разделенному на имеющий соединительную сторону нижний сегмент и один или несколько имеющих заднюю кромку, соединяемых с нижним сегментом верхних сегментов. Кроме того, изобретение относится к лопасти для ветроэнергетической установки, а также к ветроэнергетической установке. Изобретение направлено на снижение габаритов лопасти при транспортировке. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Задний корпус (112) для лопасти (108), в частности ветроэнергетической установки, имеющий поверхность (3) с напорной стороны, поверхность (1) со стороны разрежения, отделяющую поверхности с напорной стороны и со стороны разрежения заднюю кромку (5) и противоположную задней кромке (5) соединительную сторону, которая предназначена для размещения на ответной соединительной поверхности лопасти (108), отличающийся тем, что задний корпус (112) разделен на имеющий соединительную сторону нижний сегмент (11) и один или несколько имеющих заднюю кромку (5) верхних сегментов (13, 15, 35), соединяемых с нижним сегментом (11).

2. Задний корпус по п. 1, отличающийся тем, что нижний сегмент (11) имеет для каждого верхнего сегмента (13, 15) отдельную плоскость разделения (17, 19), в которой верхний или верхние сегменты (13, 15, 35) выполнены с возможностью соединения с нижним сегментом (11).

3. Задний корпус по п. 1, отличающийся тем, что нижний сегмент (11) имеет для нескольких или всех верхних сегментов (13, 15, 35) одну сплошную плоскость разделения (37), в которой соответствующие верхние сегменты (13, 15, 35) выполнены с возможностью соединения с нижним сегментом (11).

4. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что одна или несколько плоскостей разделения (17, 19, 37) расположены таким образом, что максимальная ширина профиля лопасти (108) составляет 4 м или менее, когда нижний сегмент (11) соединен с ней.

5. Задний корпус по п. 1, отличающийся тем, что нижний сегмент (11) и верхний или верхние сегменты (13, 15, 35) выполнены с возможностью соединения между собой с геометрическим замыканием.

6. Задний корпус по одному из пп. 3 или 5, отличающийся тем, что для соединения с геометрическим замыканием нижний сегмент имеет множество отстоящих друг от друга выступов с первой выемкой, а верхний или верхние сегменты имеют соответственно множество отстоящих друг от друга выступов со второй выемкой, причем выступы нижнего и выступы верхнего или верхних сегментов выполнены с возможностью выравнивания соосно друг другу.

7. Задний корпус по п. 6, отличающийся тем, что он содержит продолговатое тело, сечение которого соответствует сечению первых и вторых выемок и которое выполнено с возможностью ввода во множество первых и вторых выемок, когда они выровнены, в основном, соосно друг другу.

8. Задний корпус по п. 7, отличающийся тем, что в монтированном состоянии продолговатое тело проходит через множество выступов нижнего и верхнего или верхних сегментов.

9. Задний корпус по п. 7, отличающийся тем, что продолговатое тело состоит из волокнистого композита, предпочтительно из стеклопластика.

10. Задний корпус по п. 9, отличающийся тем, что выступы нижнего и верхнего или верхних сегментов расположены вдоль криволинейной траектории.

11. Задний корпус по п. 10, отличающийся тем, что кривизна траектории соответствует конфигурации лопасти.

12. Задний корпус по п. 6, отличающийся тем, что стенка первых и вторых выемок местами или полностью облицована пластиком.

13. Задний корпус по п. 6, отличающийся тем, что выступы выполнены в виде лапок и содержат предпочтительно многослойную нетканую структуру из двух или более слоев волокнистого композита.

14. Задний корпус по п. 13, отличающийся тем, что выступы содержат соответственно окруженное многослойной нетканой структурой пенное тело.

15. Задний корпус по п. 2, отличающийся тем, что для соединения с геометрическим замыканием нижний сегмент (11) содержит одну или несколько шин (23, 25, 27, 29, 47, 49), а верхний или верхние сегменты (13, 15, 25) содержат одну или несколько ответных шин (41, 43), причем шины выполнены с возможностью приведения в зацепление между собой, предпочтительно посредством надвигания.

16. Задний корпус по п. 15, отличающийся тем, что шина или шины (23, 25, 27, 29, 47, 49) нижнего сегмента (11) или ответная шина или шины (41, 43) соответствующего верхнего сегмента (13, 15, 35) имеет профиль «ласточкин хвост».

17. Задний корпус по п. 15, отличающийся тем, что шина или шины (23, 25, 27, 29, 47, 49) нижнего сегмента (11) и ответная шина или шины (41, 43) верхнего или верхних сегментов (13, 15, 35) выполнены идентичными, предпочтительно имеют, в основном, L-образный профиль.

18. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что для нижнего сегмента (11) предназначено, по меньшей мере, два, предпочтительно три или четыре, верхних сегмента.

19. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что для нижнего сегмента (11) для каждого верхнего сегмента (13, 15, 35) предназначено две параллельные шины, а каждый верхний сегмент (13, 15, 35) содержит две ответные параллельные шины для приведения в зацепление с шинами нижнего сегмента (11).

20. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что поверхность (3) с напорной стороны и поверхность (1) со стороны разрежения ограничены в месте соединения соответственно кромкой (9а, 9b), конфигурация которой соответствует контуру соединительной поверхности лопасти (108).

21. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что внутри него подготовлены один или несколько участков для нанесения улучшающих адгезию средств, предпочтительно клея.

22. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что нижний сегмент (11) и/или верхний или верхние сегменты (13, 15, 35) имеют в зоне разделения соответственно перемычку (31, 33, 39), проходящую от поверхности (3) с напорной стороны к поверхности (1) со стороны разрежения, причем шина или шины расположены на перемычках.

23. Задний корпус по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что он содержит фиксаторы, которые предусмотрены для выборочного блокирования или освобождения относительного положения между нижним сегментом (11) и, по меньшей мере, одним верхним сегментом в соединенном состоянии, предпочтительно в виде болтового соединения.

24. Лопасть (108) для ветроэнергетической установки (100), содержащая несущую часть, охватываемый несущей частью корень (21) для размещения на роторе (106) ветроэнергетической установки (100), поверхность с напорной стороны, поверхность со стороны разрежения и отделяющую поверхности с напорной стороны и со стороны разрежения заднюю кромку (7), отличающаяся тем, что на соединительной поверхности лопасти (108) размещен нижний сегмент (11) с соединительной стороной заднего корпуса (112) по одному из пп. 1-23.

25. Лопасть по п. 24, отличающаяся тем, что нижний сегмент (11) соединен с одним или несколькими верхними сегментами (13, 15, 35) таким образом, что задний корпус по одному из пп. 1-23 выполнен на лопасти (108).

26. Ветроэнергетическая установка (100), содержащая башню (102), гондолу (104) и ротор (106), отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, одну соединенную с ротором (106) лопасть (108) по одному из пп. 24 или 25.