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风力涡轮机叶片

阅读:578发布:2020-05-12

IPRDB可以提供风力涡轮机叶片专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种风力涡轮机叶片包括柔性外蒙皮和内部支撑结构,所述柔性外蒙皮和所述内部支撑结构一起限定所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。所述内部支撑结构的至少一部分能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。,下面是风力涡轮机叶片专利的具体信息内容。

1.一种风力涡轮机叶片,所述风力涡轮机叶片包括柔性外蒙皮和内部支撑结构,所述柔性外蒙皮和所述内部支撑结构一起限定所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓,其中,所述内部支撑结构的至少一部分能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构的所述至少一部分能调整以由此改变所述风力涡轮机叶片的、在穿过所述风力涡轮机叶片的与所述风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的截面中的空气动力学轮廓。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构的所述至少一部分能调整以沿所述风力涡轮机叶片的长度的至少10%来改变所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。

4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片,其中,所述柔性外蒙皮包括吸力表面和压力表面,所述吸力表面和所述压力表面二者均在所述风力涡轮机叶片的前缘与后缘之间延伸,所述吸力表面和所述压力表面各自形成所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的一部分。

5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构的所述至少一部分能调整以改变所述吸力表面的切线与所述压力表面的切线之间的角度。

6.根据权利要求4或5所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构的所述至少一部分能调整以改变所述后缘相对于所述前缘的取向。

7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构包括纵向结构支撑构件和至少一个铰接横向结构支撑构件,所述纵向结构支撑构件沿所述风力涡轮机叶片的至少大部分长度延伸,所述至少一个铰接横向结构支撑构件在与所述纵向结构支撑构件的纵向轴线大致垂直的方向上延伸,所述铰接横向结构支撑构件的至少一部分能移动以由此改变所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构包括多个横向结构支撑构件,每个横向结构支撑构件与所述纵向结构支撑构件的纵向轴线大致垂直地延伸,所述多个横向结构支撑构件包括所述至少一个铰接横向结构支撑构件。

9.根据权利要求7或8所述的风力涡轮机叶片,其中,所述内部支撑结构包括多个铰接横向结构支撑构件,每个所述铰接横向结构支撑构件的至少一部分能移动以由此改变所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的风力涡轮机叶片,其中,所述铰接横向结构支撑构件或每个铰接横向结构支撑构件包括固定部分和可移动部分,所述固定部分固定地附接至所述纵向结构支撑构件或与所述纵向结构支撑构件成一体,并且所述可移动部分联接至所述固定部分,使得所述可移动部分能相对于所述固定部分移动。

11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片,其中,所述可移动部分可旋转地联接至所述固定部分,使得所述可移动部分能相对于所述固定部分旋转。

12.根据权利要求11所述的风力涡轮机叶片,其中,所述可移动部分能在至少5°的总角度范围内旋转。

13.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片,包括远端区域和近端区域,所述远端区域能调整以改变所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓,所述近端区域不能调整,所述远端区域和所述近端区域中的每一者沿所述风力涡轮机叶片的长度的至少10%延伸。

14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片,进一步包括控制器,所述控制器能操作以控制所述内部支撑结构的所述至少一部分的调整,所述至少一部分能调整以改变所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。

15.根据从属于权利要求7至12中任一项的权利要求14所述的风力涡轮机叶片,其中,所述控制器联接至一个或多个可单独控制的铰接横向结构支撑构件。

16.根据权利要求14或15所述的风力涡轮机叶片,进一步包括一个或多个传感器,其中,所述控制器能操作以将来自所述一个或多个传感器的一个或多个传感器输出考虑在内来确定对所述内部支撑结构的一次或多次调整。

17.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片,其中,所述柔性外蒙皮包括张紧织物。

18.根据权利要求17所述的风力涡轮机叶片,其中,所述张紧织物沿所述风力涡轮机叶片的大部分长度由两个或更多个长形织物支撑构件支撑。

19.根据权利要求18所述的风力涡轮机叶片,其中,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个长形织物支撑构件可滑动地附接至所述内部支撑结构,使得所述两个或更多个长形织物支撑构件中的所述至少一个长形织物支撑构件能沿所述风力涡轮机叶片的至少一部分长度滑动。

20.一种风力涡轮机,所述风力涡轮机包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片。

说明书全文

风力涡轮机叶片

发明领域

[0001] 本发明涉及风力涡轮机和风力涡轮机叶片。
[0002] 发明背景
[0003] 现在,用于由大气气流产生电力的风力涡轮机是众所周知的。风力涡轮机典型地包括转子,所述转子具有从连接至可旋转轴的轮毂延伸的若干翼形叶片。转子定向于风中,这样使得当空气跨风力涡轮机叶片流动时,在每个叶片上施加升力,从而使转子和轴旋转,并且发电机由此生成电力。
[0004] 风力涡轮机所产生的功率直接取决于风力涡轮机叶片在其旋转时扫过的有效表面积。相应地,具有更长的叶片的风力涡轮机典型地产生更多功率。然而,随着叶片尺寸增大,叶片的重量也增大。因此,为了构建更大的叶片,需要开发由更轻材料制成但仍然足够坚固以经受施加在风力涡轮机叶片上的力的风力涡轮机叶片。对于当前技术水平的10MW至20MW风力涡轮机所需的大型低重量叶片的开发尤其如此。
[0005] 风力涡轮机所产生的功率还取决于风力涡轮机叶片的空气动力学形状。每个叶片的最佳空气动力学形状取决于风力条件和在运行期间施加在叶片上的载荷。因此,需要具有先进控制特征的叶片,所述控制特征允许响应于变化的风力条件主动地控制叶片的空气动力学形状和特性,以便进一步提高风力涡轮机的效率。
[0006] 具有后缘襟翼的刚性风力涡轮机叶片通常是已知的,所述后缘襟翼可以改变叶片的空气动力学形状。然而,由于蠕变损坏,这种风力涡轮机叶片典型地具有有限的寿命。还需要复杂的致动装置来控制传统的后缘襟翼,类似于飞机机翼中使用的后缘襟翼,这典型地降低了可靠性。传统的后缘襟翼还往往是重的并且对致动的响应慢。后缘襟翼的失效可能对风力涡轮机叶片的运行具有显著的负面影响。
[0007] 已经尝试了非传统的柔性后缘襟翼,但是再一次地,在运行期间任何这种襟翼的失效可能导致载荷的突然增大,所述载荷必须由风力涡轮机叶片的其余部分来支撑。还需要复杂且昂贵的致动机构。相应地,任何结合了后缘襟翼的风力涡轮机叶片必须被设计成用于经受在襟翼失效时所承受的最大可能的载荷,并且因此在叶片设计和制造方面的任何节省都是有限的。向现有风力涡轮机叶片添加后缘襟翼是困难的,并且通常需要完整的结构重新设计。
[0008] 相应地,提供一种具有用于在使用中控制叶片的空气动力学形状的更轻且更可靠的机构的风力涡轮机叶片将是有益的。

发明内容

[0009] 本发明的第一方面提供了一种风力涡轮机叶片,所述风力涡轮机叶片包括柔性外蒙皮和内部支撑结构,所述柔性外蒙皮和所述内部支撑结构一起限定所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓,其中,所述内部支撑结构的至少一部分能调整以由此改变所述空气动力学轮廓(例如在使用中)。
[0010] 风力涡轮机叶片的柔性外蒙皮和内部支撑结构典型地能够至少部分地彼此独立地移动(即,在内部支撑结构的所述至少一部分在使用中被调整时)。例如,柔性外蒙皮典型地能够在内部支撑结构的所述至少一部分在使用中被调整时围绕和/或沿着风力涡轮机叶片的风力涡轮机叶片的至少一部分滑动、弯曲或流动(典型地不会破坏或损坏柔性外蒙皮)。通过围绕和/或沿着风力涡轮机叶片的一部分滑动、弯曲或流动,柔性外蒙皮能够适应内部结构中的任何调整,从而由此改变空气动力学轮廓。
[0011] 可以的是,内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能移动以由此改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。可以的是,内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能控制的以改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。可以的是,内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能可控制地调整(例如能可控制地移动)以改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。
[0012] 柔性外蒙皮典型地由内部支撑结构支撑。
[0013] 可以的是,柔性外蒙皮是可变形的。可以的是,对内部支撑结构的所述至少一部分的调整引起通过可变形外蒙皮的变形而改变空气动力学轮廓。
[0014] 柔性外蒙皮典型地与内部支撑结构(例如大部分)的形状适形。柔性外蒙皮因此典型地折曲以顺应对内部支撑结构的所述至少一部分的调整(例如移动)。
[0015] 柔性外蒙皮典型地与内部支撑结构的变化中的(例如移动中的)的形状适形。相应地,在内部支撑结构的所述至少一部分被调整(例如移动)时,柔性外蒙皮中典型地不形成间隙或不连续。
[0016] 柔性外蒙皮典型地是张紧的。可以的是,柔性外蒙皮跨内部支撑结构张紧。可以的是,柔性外蒙皮通过内部支撑结构而(例如至少部分地)保持张紧。
[0017] 柔性外蒙皮典型地在内部支撑结构的所述至少一部分被调整时(即在空气动力学轮廓被调整时)保持绷紧的平滑轮廓。
[0018] 可以的是,内部支撑结构能调整以由此通过使柔性外蒙皮的至少一部分移动而改变空气动力学轮廓。可以的是,内部支撑结构能调整以由此通过使柔性外蒙皮的至少一部分滑动而改变空气动力学轮廓。
[0019] 在使用中,风力涡轮机叶片典型地连接至风力涡轮机的轮毂,轮毂自身固定至可旋转轴。可以的是,风力涡轮机叶片固定地附接至风力涡轮机的轮毂。可替代地,可以的是,风力涡轮机叶片通过叶片倾斜控制机构的方式连接至轮毂。风力涡轮机叶片倾斜控制机构典型地提供风力涡轮机叶片的可控制的倾斜。风力涡轮机叶片倾斜控制机构可以包括可调整的俯仰和/或偏摆机构。各自根据本发明的第一方面的多个风力涡轮机叶片(例如三个这种风力涡轮机叶片)典型地连接至(例如固定地附接至)轮毂。(多个)风力涡轮机叶片、轮毂以及轴一起限定风力涡轮机的转子。每个风力涡轮机叶片典型地被定向成使得朝向转子流动并且随后跨过所述风力涡轮机叶片的柔性外蒙皮的空气在所述风力涡轮机叶片上施加升力,从而引起风力涡轮机叶片、轮毂以及轴绕与轴平行并延伸穿过轴的中心的轴线旋转。风力涡轮机典型地由于所引起的轴旋转而产生电力,例如通过驱动发电机的轴。
[0020] 应理解的是,术语“风力涡轮机叶片”典型地指代风力涡轮机叶片结构的由于接收到的空气的流动而产生升力的一部分。“风力涡轮机叶片”典型地不涵盖风力涡轮机叶片结构的其他可能部分,例如连接部分(例如,风力涡轮机叶片结构的将风力涡轮机叶片结构连接至轮毂的部分)。相应地,“风力涡轮机叶片的长度”典型地指代风力涡轮机叶片结构的由于接收到的空气的流动而产生升力的所述部分的长度,并且典型地不指代风力涡轮机叶片结构的包括连接部分(例如,风力涡轮机叶片结构的将风力涡轮机叶片结构连接至轮毂的部分)的长度。
[0021] 风力涡轮机叶片典型地是用于水平轴线风力涡轮机的风力涡轮机叶片。可替代地,风力涡轮机叶片可以是用于竖直轴线风力涡轮机的风力涡轮机叶片。
[0022] 通过调整内部支撑结构的所述至少一部分,并且由此改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓,对于一组特定的风力条件,可以控制(例如提高,例如优化)风力涡轮机叶片的空气动力学性质、以及风力涡轮机(风力涡轮机叶片形成其一部分)的效率。
[0023] 内部支撑结构的所述至少一部分典型地能调整以改变所述风力涡轮机叶片的、在穿过所述风力涡轮机叶片的例如与所述风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的截面中的空气动力学轮廓。
[0024] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分能调整以改变风力涡轮机叶片(即在穿过风力涡轮机叶片的截面中)的升力轮廓。
[0025] 可以的是,风力涡轮机叶片在轮毂末端部分与叶片尖端部分之间纵向地延伸。在使用中,风力涡轮机叶片的轮毂末端部分可以连接至风力涡轮机的轮毂。风力涡轮机叶片尖端部分典型地是风力涡轮机叶片的在使用中时距轮毂最远的一部分。可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件朝向(即靠近)轮毂末端部分更宽或更广(例如,(例如长形)纵向结构支撑构件的截面积更大),并且所述(例如长形)纵向结构支撑构件朝向(即靠近)风力涡轮机叶片尖端部分更窄或更薄(例如,(例如长形)纵向结构支撑构件的截面积更小)。可以的是,风力涡轮机叶片尖端部分的长度小于风力涡轮机叶片的长度的(例如)5%或2.5%。
[0026] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分能调整以沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或甚至更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%来改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。
[0027] 可以的是,内部支撑结构的至少远端部分能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。可以的是,内部支撑结构的所述至少远端部分(即内部支撑结构的提供为比风力涡轮机叶片的轮毂末端部分更靠近风力涡轮机叶片的叶片尖端部分的一部分,例如内部支撑结构的叶片尖端部分)能调整以沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%来改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。
[0028] 可以的是,内部支撑结构的能调整的远端部分具有中心,所述中心位于(即所在点在)沿风力涡轮机叶片从轮毂到叶片尖端的距离(例如长度)的60%与90%之间、或70%与80%之间。可以的是,内部支撑结构的远端部分延伸至(例如顶接)叶片尖端部分。可以的是,内部支撑结构的远端部分延伸至(例如顶接)叶片尖端。可以的是,内部支撑结构的能调整的远端部分延伸至距叶片尖端在风力涡轮机叶片的长度的15%内、或10%内、5%内、或
2.5%内的某一距离。
[0029] 可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的部分(例如风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的能调整的部分)沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%延伸。
[0030] 可以的是,风力涡轮机叶片的远端部分能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的远端部分(例如风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的能调整的远端部分)沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%延伸。将理解的是,风力涡轮机叶片的远端部分是风力涡轮机叶片的提供为比风力涡轮机叶片的轮毂末端部分更靠近风力涡轮机叶片的叶片尖端部分的一部分。
[0031] 可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的远端部分具有中心,所述中心位于(即所在点在)沿风力涡轮机叶片从轮毂到叶片尖端的距离(例如长度)的60%与90%之间、或70%与80%之间。可以的是,风力涡轮机叶片的远端部分延伸至(例如顶接)叶片尖端部分。可以的是,风力涡轮机叶片的远端部分延伸至(例如顶接)叶片尖端。可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的远端部分延伸至距叶片尖端在风力涡轮机叶片的长度的15%内、10%内、5%内、或2.5%内的某一距离。
[0032] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分能沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%调整。
[0033] 可以的是,内部支撑结构的所述至少远端部分能沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、或更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%调整。
[0034] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分能调整以跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%来改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓(其中风力涡轮机叶片的广度在与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致垂直的方向上进行测量)。
[0035] 可以的是,内部支撑结构的所述至少远端部分能调整以跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%来改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓(其中风力涡轮机叶片的广度在与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致垂直的方向上进行测量)。
[0036] 可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的部分(例如风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的能调整的部分)跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%延伸。
[0037] 可以的是,风力涡轮机叶片的能调整的远端部分(例如风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的能调整的远端部分)跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%延伸。
[0038] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分能跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%调整。
[0039] 可以的是,内部支撑结构的所述至少远端部分能跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、或更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%调整。
[0040] 可以的是,仅内部支撑结构的远端部分能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓(并且内部支撑结构的其余部分是不能调整的,即具有固定结构)。可以的是,仅风力涡轮机叶片的远端部分能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓(并且风力涡轮机叶片的其余部分是不能调整的,即具有固定结构)。通过使内部支撑结构和/或风力涡轮机叶片的远端部分能调整(并且尤其是通过使仅内部支撑结构和/或风力涡轮机叶片的远端部分能调整),当风力涡轮机叶片作为风力涡轮机的一部分使用时可以实现对风力涡轮机叶片的空气动力学性质的控制,而无需使整个风力涡轮机叶片俯仰(即风力涡轮机叶片绕其纵向轴线旋转)。因此典型地不需要控制叶片俯仰所需的重型机械,从而减小了风力涡轮机上的载荷。可以通过修改风力涡轮机叶片的形状(这不能简单地通过使刚性风力涡轮机叶片俯仰来实现)来实现对升力产生的改善。
[0041] 可以的是,风力涡轮机叶片包括能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的远端区域和不能调整(即固定)的近端区域。柔性外蒙皮典型地在固定的近端区域和可调整的远端区域二者上延伸。在固定的近端区域和可调整的远端区域二者上延伸的柔性外蒙皮典型地包括连续的织物。固定的近端区域典型地沿(即具有的长度为)风力涡轮机叶片(即从轮毂至叶片尖端)的长度的至少10%延伸。可调整的远端区域典型地沿(即具有的长度为)风力涡轮机叶片(即从轮毂至叶片尖端)的长度的至少10%延伸。
[0042] 可以的是,柔性外蒙皮包括吸力表面和压力表面,所述吸力表面和所述压力表面二者均在风力涡轮机叶片的前缘与后缘之间延伸。吸力表面和压力表面中的每一者典型地形成风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的一部分。特别地,吸力表面和压力表面典型地形成风力涡轮机叶片的(例如整个)升力轮廓的主要部分。当时空气(即风)在风力涡轮机叶片的吸力表面和压力表面上从前缘向后缘流动时,典型地在所述吸力表面与所述压力表面之间产生压力梯度,从而引起作用在风力涡轮机叶片上的升力。转矩因此典型地施加在风力涡轮机的轮毂上,从而引起轮毂旋转。
[0043] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的一个或多个尺寸。例如,可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的广度(即在与风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的方向上)。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的曲率(即弯度)。
[0044] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变压力表面的一个或多个尺寸。例如,可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以由此改变压力表面的广度(即在与风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的方向上)。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变压力表面的曲率(即弯度)。
[0045] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的一个或多个尺寸与压力表面的一个或多个尺寸的比例。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的广度(即在与风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的方向上)与压力表面的广度(即在与风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直的方向上)的比例。
[0046] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面相对于压力表面的取向。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面与压力表面之间的角度。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变吸力表面的切线与压力表面的切线之间的角度。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变在后缘处吸力表面的切线与压力表面的切线之间的角度。
[0047] 可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变后缘相对于前缘的取向。可以的是,内部支撑结构的所述至少一部分(例如远端部分)能调整以改变后缘与前缘之间的距离。
[0048] 可以的是,内部支撑结构的所述一个部分(例如远端部分)能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。可以的是,内部支撑结构的多于一个部分(例如远端部分)能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。可以的是,内部支撑结构的多个部分(例如远端部分)能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。
[0049] 可以的是,内部支撑结构包括(例如长形)纵向结构支撑构件。可以的是,所述(例如长形)纵向结构支撑构件沿至少风力涡轮机叶片的大部分长度(例如纵向地)延伸。可以的是,所述(例如长形)纵向结构支撑构件沿风力涡轮机叶片的整个长度(例如纵向地)延伸。
[0050] (例如长形)纵向结构支撑构件可以是梁、杆、支杆、或圆柱体。可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件具有大致椭圆形截面。例如,可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件在与所述(例如长形)纵向结构支撑构件的纵向轴线垂直的平面中具有大致椭圆形截面。具有大致椭圆形截面的(例如长形)纵向结构支撑构件典型地是扭转刚性的。
[0051] 可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件的宽度和/或广度沿所述(例如长形)纵向结构支撑构件的长度改变。也就是说,(例如长形)纵向结构支撑构件的截面积(在与纵向轴线垂直的平面中截取)可以沿(例如长形)纵向结构支撑构件的长度改变。
[0052] 可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件的截面形状沿其长度改变。可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件朝向(即靠近)轮毂末端部分具有大致圆形截面并且朝向(即靠近)风力涡轮机叶片尖端部分具有大致椭圆形截面。
[0053] 可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件是中空的。
[0054] 可以的是,(例如长形)纵向结构支撑构件包括碳纤维或碳复合材料(例如由其形成)。
[0055] 可以的是,内部支撑结构包括至少一个横向结构支撑构件。
[0056] 可以的是,内部支撑结构包括多个横向结构支撑构件。
[0057] 每个横向结构支撑构件可以沿所述(例如长形)纵向结构支撑构件的长度布置。横向结构支撑构件可以沿(例如长形)纵向结构支撑构件的远端部分布置。
[0058] 所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件可以包括刚性横向支撑板。
[0059] 所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件(例如所述横向支撑板或每个横向支撑板)可以固定地附接至(例如长形)纵向结构支撑构件或与之成一体。例如,所述横向支撑板或每个横向支撑板可以包括中空孔口,使得所述横向支撑板可以在制造风力涡轮机叶片期间滑动到(例如长形)纵向结构支撑构件上。所述中空孔口可以被构造(例如确定尺寸)用于与(例如长形)纵向结构支撑构件的一部分进行过盈配合。所述横向支撑板或每个横向支撑板可以包括一个或多个凸缘,所述一个或多个凸缘可以接合和/或固定地附接至(例如长形)纵向结构支撑构件的表面。可替代地,所述横向支撑板或每个横向支撑板可以与(例如长形)纵向结构支撑构件一体形成。
[0060] 所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件典型地在与(例如长形)纵向结构支撑构件的表面大致垂直的方向上(即在与(例如长形)纵向结构支撑构件的纵向轴线大致垂直的方向上)(例如径向地)延伸。可以的是,所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件在与(例如长形)纵向结构支撑构件的纵向轴线大致垂直的平面中背离(例如长形)纵向结构支撑构件延伸。
[0061] 所述多个横向结构支撑构件中的每一个横向结构支撑构件典型地与其他横向结构支撑构件沿(例如长形)纵向结构支撑构件的长度彼此间隔开。例如,相邻的横向结构支撑构件之间的最短距离沿(例如长形)纵向结构支撑构件的长度可以是恒定的。
[0062] 所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件典型地影响风力涡轮机叶片的空气动力学形状(即轮廓)。所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件典型地在与(例如长形)纵向结构支撑构件垂直的对应平面中(即在每个所述横向结构支撑构件的平面中)影响风力涡轮机叶片的空气动力学形状(即轮廓)。所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件典型地影响(即部分地限定)风力涡轮机叶片的空气动力学形状(即轮廓)的局部部分。可以的是,所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件典型地影响(即部分地限定)风力涡轮机叶片的空气动力学形状(即轮廓)的远端部分。
[0063] 柔性外蒙皮典型地由所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件的支撑边缘(部分地)支撑。所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件的空气动力学形状(即轮廓)典型地包括每个支撑边缘的吸力边缘部分、压力边缘部分、前缘部分以及后缘部分。柔性外蒙皮典型地跨所述横向结构支撑构件或每个横向结构支撑构件的支撑边缘的一个或多个部分延伸。相应地,柔性外蒙皮的由支撑边缘的压力边缘部分所支撑的部分典型地限定柔性外蒙皮的压力表面。柔性外蒙皮的由支撑边缘的吸力边缘部分所支撑的部分典型地限定柔性外蒙皮的吸力表面。柔性外蒙皮的由支撑边缘的前缘部分所支撑的部分典型地限定柔性外蒙皮的前缘。柔性外蒙皮的由支撑边缘的后缘部分所支撑的部分典型地限定柔性外蒙皮的后缘。
[0064] 每个横向结构支撑构件(在与(例如长形)纵向结构支撑构件的纵向轴线垂直的平面中,即在每个横向结构支撑构件的对应平面中)的截面积典型地沿(例如长形)纵向结构支撑构件的长度改变。例如,可以的是,朝向(即靠近)(例如长形)纵向结构支撑构件的轮毂末端部分的那些横向结构支撑构件的截面积较大,并且朝向(即靠近)(例如长形)纵向结构支撑构件的风力涡轮机叶片尖端部分(即远端部分)的那些横向结构支撑构件的截面积较小。
[0065] 可以的是,所述多个横向结构支撑构件中的每一个横向结构支撑构件在与(例如长形)纵向结构支撑构件的纵向轴线垂直的相应平面中(即在每个横向结构支撑构件的平面中)的形状(即轮廓)沿(例如长形)纵向结构支撑构件的长度改变。所述多个横向结构支撑构件因此典型地沿风力涡轮机叶片的大部分(例如整个)长度影响风力涡轮机叶片的空气动力学形状(即轮廓)。
[0066] 通过以所述多个横向结构支撑构件和/或柔性外蒙皮围绕(例如长形)纵向结构支撑构件,(例如长形)纵向结构支撑构件不暴露于周围大气,并且(例如长形)纵向结构支撑构件被闪电击中的风险得以降低(相比于将结构支撑构件设置在其外表面上的风力涡轮机叶片)。
[0067] 可以的是,横向结构支撑构件的至少一部分、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件的至少一部分能移动以(即由此)改变风力涡轮机叶片的(例如局部)空气动力学轮廓。可以的是,横向结构支撑构件的单一部分(即仅一个部分)、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件的单一部分(即仅一个部分)能移动以(即由此)改变风力涡轮机叶片的(例如局部)空气动力学轮廓。横向结构支撑构件、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件可以是铰接横向结构支撑构件。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件的所述至少一部分或单一部分、或所述多个(例如铰接)横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件的至少一部分或单一部分能移动以改变风力涡轮机叶片在与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致垂直的平面中的截面中的空气动力学轮廓。
[0068] 可以的是,横向结构支撑构件、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个(例如每个)横向结构支撑构件由第一部分和第二部分形成(例如由其构成),所述第一部分是固定的(即不能调整或不能移动),所述第二部分可旋转地或铰接地安装在第一部分上。可以的是,横向结构支撑构件、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个(例如每个)横向结构支撑构件具有单一枢转点(例如旋转轴线或铰链),第二部分可以绕所述单一枢转点枢转。
[0069] 在横向结构支撑构件的或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件的单一(即仅一个)部分能移动的实施例中,内部支撑结构的构建得以简化,并且对所述(多个)可移动部分的移动的控制变得更简单。
[0070] 可以的是,横向结构支撑构件、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件包括固定部分和可移动部分。可以的是,横向结构支撑构件、或所述多个横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件包括固定部分和单一(即仅一个)可移动部分。固定部分典型地固定地(例如借助于中空孔口)附接至(例如长形)纵向结构支撑构件或与之成一体。(例如单一)可移动部分典型地可移动地联接至固定部分(例如安装在其上),使得所述可移动部分能相对于固定部分移动。(例如单一)可移动部分典型地能相对于固定部分可控制地移动。
[0071] (例如单一)可移动部分可以可旋转地联接至固定部分(例如安装在其上),使得所述可移动部分可以相对于固定部分旋转。(例如单一)可移动部分典型地能相对于固定部分可控制地旋转。(例如单一)可移动部分可以因此是所述横向结构支撑构件的可旋转部分。(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以在与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致垂直(即与横向结构支撑构件所处的平面大致平行)的平面中能旋转。
[0072] (例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以借助于枢轴安装在固定部分上,所述可移动部分(即可旋转部分)能绕所述枢轴旋转。枢轴可以是销或螺栓。
[0073] (例如单一)可移动部分可以在第一位置与第二位置之间能移动。(例如单一)可移动部分可以在所述第一位置与所述第二位置之间能连续移动。第一位置和第二位置可以限定(例如单一)可移动部分相对于固定部分的移动的范围的限制。可替代地,(例如单一)可移动部分可以在多于两个固定位置之间能移动。
[0074] (例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以在第一取向与第二取向之间能旋转。(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以在所述第一取向与所述第二取向之间能连续旋转。第一取向和第二取向可以限定(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)相对于固定部分的旋转的范围的限制。可替代地,(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以在多于两个固定取向之间能移动。
[0075] (例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以在至少5°、更典型地至少10°、甚至更典型地至少15°、或甚至更典型地至少20°的总角度范围内能移动(例如能旋转)。例如,(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)可以背离中性轴线(例如向上或向下)能移动(例如能旋转)至少2.5°、或更典型地至少5°、甚至更典型地至少7.5°、或甚至更典型地至少10°。(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)的旋转典型地是绕与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致平行的旋转轴线进行的。
[0076] 可以的是,所述(例如铰接)横向结构支撑构件或每个(例如铰接)横向结构支撑构件可旋转地联接至纵向结构支撑构件(例如可旋转地安装在其上),使得所述横向结构支撑构件或每个所述横向结构支撑构件能绕所述纵向结构支撑构件旋转。
[0077] 可以的是,每个铰接横向结构支撑构件的一部分能移动以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的对应部分。可以的是,每个铰接横向结构支撑构件的单一(即仅一个)部分能移动以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的对应部分。例如,可以的是,内部支撑结构包括沿风力涡轮机叶片的长度布置的多个铰接横向结构支撑构件,并且每个所述铰接横向结构支撑构件的一部分(例如单一部分)能移动以在沿风力涡轮机叶片的长度的相应位置处改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的对应部分。
[0078] 可以的是,每个铰接横向结构支撑构件由第一部分和第二部分形成(例如由其构成),所述第一部分是固定的(即不能调整或不能移动),所述第二部分可旋转地或铰接地安装在第一部分上。可以的是,每个铰接横向结构支撑构件具有单一枢转点(例如旋转轴线或铰链),第二部分可以绕所述单一枢转点枢转。
[0079] 可以的是,风力涡轮机叶片的一部分(即风力涡轮机叶片的铰接部分)是铰接的。可以的是,风力涡轮机叶片的远端部分(即风力涡轮机叶片的铰接远端部分)是铰接的。风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分典型地包括(例如是)风力涡轮机叶片的能(例如可控制地)能调整(即移动,例如旋转)的一部分。风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分典型地能相对于风力涡轮机叶片的其余部分(即相对于风力涡轮机叶片的非铰接部分)移动(例如旋转)。
[0080] 柔性外蒙皮典型地包裹在风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分和风力涡轮机叶片的非铰接部分二者周围。
[0081] 可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分包括至少一个(例如铰接)横向结构支撑构件(例如由其形成)。可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分包括多个(例如铰接)横向结构支撑构件(例如由其形成)。
[0082] 可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分沿风力涡轮机叶片的一部分长度延伸。可以的是,风力涡轮机叶片的铰接部分(即远端部分)被提供为朝向风力涡轮机叶片尖端部分。可以的是,风力涡轮机叶片的铰接部分(即远端部分)被提供为比轮毂末端部分更靠近风力涡轮机叶片尖端部分。叶片尖端典型地并不形成风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分的一部分。
[0083] 可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分沿风力涡轮机叶片的长度的至少10%、更典型地沿至少20%、或甚至更典型地沿至少30%、或甚至更典型地沿至少40%延伸。
[0084] 可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分跨风力涡轮机叶片的广度的至少10%、更典型地跨至少20%、或甚至更典型地跨至少30%、或甚至更典型地跨至少40%延伸。
[0085] 可以的是,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分包括风力涡轮机叶片的后缘的一部分(例如延其延伸)。风力涡轮机叶片的铰接部分可以用作风力涡轮机叶片襟翼。
[0086] 风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分(例如风力涡轮机叶片襟翼)可以在至少第一构型与第二构型之间能移动(例如能翻动)。风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分(例如风力涡轮机叶片襟翼)可以在所述至少第一构型与第二构型之间能连续移动(例如能翻动)。风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分(例如风力涡轮机叶片襟翼)可以绕与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致平行地延伸的旋转轴线在至少5°、更典型地至少10°、甚至更典型地至少15°、或甚至更典型地至少20°的总角度范围内能移动(例如能翻动)。例如,风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分(例如风力涡轮机叶片襟翼)可以背离与风力涡轮机叶片的纵向轴线大致平行地延伸的中性轴线(例如向上或向下)能移动(例如能翻动)至少2.5°、或更典型地至少5°、甚至更典型地至少7.5°、或甚至更典型地至少10°。所述角度范围可以沿(例如远端)铰接部分的长度改变。风力涡轮机叶片可以包括多于一个铰接部分。所述多于一个铰接部分可以是离散的(即彼此分隔开)。可替代地,所述多于一个铰接部分中的一个或多个铰接部分可以彼此重叠。
[0087] 风力涡轮机叶片可以包括支撑结构控制系统,所述支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制内部支撑结构的能调整以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓的至少一部分的调整。可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制(例如铰接)横向结构支撑构件(例如其至少一部分)的移动,或控制所述多个(例如铰接)横向结构支撑构件中的一个或多个(例如铰接)横向结构支撑构件(例如其至少一部分)的移动,以改变风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制(例如铰接)横向结构支撑构件的、或所述多个(例如铰接)横向结构支撑构件中的一个或多个(例如铰接)横向结构支撑构件的(例如单一)可移动部分相对于所述(例如铰接)横向支撑构件的固定部分的移动。可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制(例如铰接)横向结构支撑构件的、或所述多个(例如铰接)横向结构支撑构件中的一个或多个(例如铰接)横向结构支撑构件的(例如单一)可移动部分(即可旋转部分)相对于所述(例如铰接)横向支撑构件的固定部分的旋转。可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制所述(例如铰接)横向结构支撑构件或每个(例如铰接)横向结构支撑构件相对于纵向结构支撑构件的旋转。
[0088] 可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制风力涡轮机叶片的(例如远端)铰接部分的移动。可以的是,支撑结构控制系统被配置(例如能操作)用于控制风力涡轮机叶片襟翼的移动(例如翻动)。
[0089] 可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的至少一个(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的至少两个(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的至少三(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的至少四个(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的至少五个(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。可以的是,(例如铰接)横向结构支撑构件中的每一个(例如铰接)横向结构支撑构件是能单独控制的。
[0090] 风力涡轮机叶片(例如风力涡轮机叶片的支撑结构控制系统)可以包括控制器,所述控制器联接至能单独控制的(例如铰接)横向结构支撑构件中的每一个横向结构支撑构件。控制器可以借助于一个或多个控制缆线联接至所述(例如铰接)横向结构支撑构件。
[0091] 通过提供两个或更多个能单独控制的(例如铰接)横向结构支撑构件,可以独立地确定每个所述(例如铰接)横向结构支撑构件的调整(即移动,例如旋转角度)。这典型地允许沿风力涡轮机叶片的长度局部地调整风力涡轮机叶片的形状。例如,可以改变风力涡轮机叶片沿其长度的扭转(即角扭转)。
[0092] 可以的是,风力涡轮机叶片(例如风力涡轮机叶片的支撑结构控制系统)包括控制器,所述控制器直接联接至(例如铰接)横向结构支撑构件中的一个或多个但不是全部横向结构支撑构件。例如,可以的是,所述多个(例如铰接)横向结构支撑构件包括一个或多个从属支撑构件和一个或多个主支撑构件。控制器典型地直接联接至所述一个或多个主支撑构件。控制器典型地并不直接联接至所述一个或多个从属支撑构件。所述一个或多个从属支撑构件中的每一个从属支撑构件可以联接至所述一个或多个主支撑构件,使得主支撑构件的调整(即移动,例如旋转)引起从属支撑构件的相应调整(即移动,例如旋转)。
[0093] 所述一个或多个从属支撑构件可以直接联接至所述一个或多个主支撑构件。例如,所述一个或多个从属支撑构件中的每一个从属支撑构件可以连接至所述一个或多个主支撑构件中的至少一个主支撑构件。所述一个或多个从属支撑构件中的每一个从属支撑构件可以通过一个或多个连杆连接至所述一个或多个主支撑构件中的至少一个主支撑构件。
[0094] 另外或可替代地,所述一个或多个从属支撑构件可以间接联接至所述一个或多个主支撑构件。例如,所述一个或多个从属支撑构件可以通过柔性外蒙皮间接联接至所述一个或多个主支撑构件。可以的是,所述一个或多个主支撑构件中的至少一个主支撑构件的调整(即移动,例如旋转)引起柔性外蒙皮的调整(即移动),从而因此引起所述一个或多个从属支撑构件中的至少一个从属支撑构件的相应调整(即移动,例如旋转)。
[0095] 控制器可以位于风力涡轮机叶片中。可替代地,控制器可以位于风力涡轮机轮毂中。
[0096] 风力涡轮机可以包括一个或多个传感器。所述一个或多个传感器可以联接至(例如电连接至)控制器。控制器可以至少部分地基于来自所述一个或多个传感器的一个或多个传感器输出来确定内部支撑结构的调整(例如移动)。控制器可以因此响应于变化的条件(例如风力条件和/或所施加的载荷)来重新构造(例如优化)风力涡轮机叶片。
[0097] 所述一个或多个传感器中的一个或多个传感器(例如所述一个或多个传感器中的每一个传感器)可以提供在风力涡轮机叶片之中或之上。另外或可替代地,所述一个或多个传感器中的一个或多个传感器(例如所述一个或多个传感器中的每一个传感器)可以提供在轮毂之中或之上。另外或可替代地,所述一个或多个传感器中的一个或多个传感器(例如所述一个或多个传感器中的每一个传感器)可以提供在风力涡轮机叶片的吊舱之中或之上。吊舱典型地是包含转子和发电机的壳体。
[0098] 所述一个或多个传感器可以包括载荷传感器,所述载荷传感器能操作(即被配置)用于确定(即在使用中)作用在风力涡轮机叶片上的一个或多个载荷。此类载荷传感器可以能操作(即被配置)用于确定作用在柔性外蒙皮、和/或内部支撑结构(例如纵向结构支撑构件和/或横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件)、和/或控制系统上的一个或多个载荷。例如,载荷传感器可以包括应变传感器,所述应变传感器能操作(即被配置)用于测量柔性外蒙皮、和/或内部支撑结构(例如纵向结构支撑构件和/或横向结构支撑构件中的一个或多个横向结构支撑构件)、和/或控制系统(例如控制缆线)中的应变。
[0099] 所述一个或多个传感器可以包括一个或多个风力表征传感器。风力表征传感器典型地能操作(即被配置)用于确定到来的风场的一个或多个性质。风力表征传感器可以能操作(即被配置)用于确定风矢量(即风速和风向)。风力表征传感器可以包括LIDAR传感器。
[0100] 可以的是,柔性外蒙皮包括张紧织物。包括张紧织物的柔性外蒙皮典型地是轻质的(例如因为织物典型地是轻质的)。相应地,相比于具有由典型刚性结构材料制成的外表面的风力涡轮机叶片,所述风力涡轮机叶片的总重量得以减小。这允许使用更大和/或更长的叶片(对于给定叶片重量容差),更大和/或更长的叶片可以在轴上施加更大的转矩并且可以因此产生更大的风力涡轮机功率输出。
[0101] 可以的是,柔性外蒙皮基本上由张紧织物构成。可以的是,柔性外蒙皮的大部分由张紧织物构成。可以的是,柔性外蒙皮完全由张紧织物构成。可以的是,所述外蒙皮是外部张紧织物蒙皮。张紧织物典型地更好地与风力涡轮机叶片的(例如内部支撑结构的)空气动力学轮廓适形。张紧织物还典型地在使用中更好地维持空气动力学轮廓。
[0102] 将理解的是,术语“织物”用于指代适用于构建风力涡轮机叶片的柔性外蒙皮的任何合适的织物、纺织品、布料、层压制品、或其组合。织物可以是包括天然和/或人造纤维网的任何柔性编织或非编织材料。所述天然和/或人造纤维可以是编织、针织、钩织、打结、毡制、黏结或胶合在一起的。
[0103] 可以的是,所述外蒙皮包括薄(张紧织物)片材。可以的是,所述片材相对于风力涡轮机叶片的尺寸(例如宽度和/或广度)是薄的。
[0104] 可以的是,柔性外蒙皮包括外部风力接收表面。可以的是,所述外部风力接收表面大致由张紧织物构成。可以的是,外部风力接收表面的大部分由张紧织物构成。可以的是,外部风力接收表面完全由张紧织物构成。可以的是,所述外部风力接收表面是外部张紧织物风力接收表面。
[0105] 可以的是,外蒙皮包括靠近内部支撑结构的内表面。可以的是,所述内表面基本上由张紧织物构成。可以的是,内表面的大部分由张紧织物构成。可以的是,内表面完全由张紧织物构成。可以的是,所述内表面是内部张紧织物表面。可以的是,柔性外蒙皮由跨所述外蒙皮的从外部风力接收表面到靠近内部支撑结构的内表面的完整厚度的张紧织物构成。柔性外蒙皮的由张紧织物构成的比例越高,典型地风力涡轮机叶片就越轻。
[0106] 可以的是,柔性外蒙皮由一个(连续)织物片材构成。可以的是,所述(连续)织物片材形成为(连续)管或套。可以的是,所述(连续)织物片材的(平行的)第一边缘和第二边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接以由此形成所述外蒙皮(即(连续)管或套)。例如,可以的是,所述(连续)织物片材的(平行的)第一边缘和第二边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此粘合、胶合、缝合或以其他方式附接,以由此形成所述外蒙皮(即(连续)管或套)。
[0107] 可以的是,柔性外蒙皮沿风力涡轮机叶片的大部分长度由织物连续地形成。可以的是,柔性外蒙皮由绕风力涡轮机叶片的彼此连接的两个或更多个织物片块形成,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度的对应部分延伸。例如,可以的是,所述两个或更多个织物片块围绕风力涡轮机叶片彼此粘合、胶合、缝合、或以其他方式附接。可以的是,柔性外蒙皮由围绕风力涡轮机叶片的彼此连接的三个或更多个织物片块形成,所述三个或更多个织物片块中的每一个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度的对应部分延伸。可以的是,柔性外蒙皮由围绕风力涡轮机叶片的彼此连接的四个或更多个织物片块形成,所述四个或更多个织物片块中的每一个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度的对应部分延伸。可以的是,柔性外蒙皮由围绕风力涡轮机叶片的彼此连接的五个或更多个织物片块形成,所述五个或更多个织物片块中的每一个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度的对应部分延伸。
[0108] 可以的是,柔性外蒙皮包括沿风力涡轮机叶片的长度的至少70%、更典型地沿至少80%、更典型地至少沿90%、或甚至更典型地沿至少95%(纵向地)延伸的张紧织物。
[0109] 可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的两个或更多个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的三个或更多个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的四个或更多个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的五个或更多个织物片块构成。
[0110] 可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的十个或更少个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的九个或更少个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的八个或更少个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的七个或更少个织物片块构成。可以的是,柔性外蒙皮由沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此连接的六个或更少个织物片块构成。
[0111] 可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度彼此粘合、胶合、缝合、或以其他方式附接,以形成所述外蒙皮(即(连续)管或套)。
[0112] 可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的每一个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度具有恒定宽度。可替代地,可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的一个或多个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度具有可变宽度。例如,可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的一个或多个织物片块沿风力涡轮机叶片的一部分(例如大部分)长度减缩(在宽度上)。可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的一些织物片块或每个织物片块的长度不同。可以的是,所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的一些织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度延伸,而所述两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、十个或更少个、九个或更少个、八个或更少个、七个或更少个、或六个或更少个织物片块中的其他织物片块仅沿风力涡轮机叶片的一部分长度延伸,所述部分小于风力涡轮机叶片的所述大部分长度。
[0113] 可以的是,织物包括层压纺织品,所述层压纺织品包括交替的织物层。所述织物可以是编织织物和/或非编织织物。所述层合纺织品或所述编织或非编织织物中的一者或多者典型地具有以下有利特性中的一个或多个特性:高强度与重量比、高刚性与重量比、高抗撕裂强度、高耐磨性和抗穿刺性、在-10℃至40℃的温度范围内的低空气孔隙率、低或零透水性、低透光性、低辐射热吸收率、低蠕变和/或低或零伸展。所述层合纺织品或所述编织或非编织织物中的一个或多个编帜或非编帜织物典型地能粘合以形成接头。所述层压纺织品或所述编帜或非编帜织物中的一个或多个编帜或非编帜织物典型地是阻燃的。
[0114] 可以的是,层压纺织品包括两个或更多个层。可以的是,层压纺织品包括编帜芳族聚酰胺(例如Technora)材料。可以的是,层压纺织品包括液晶高分子(例如Vectran)材料。可以的是,层压纺织品包括一个或多个树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如Mylar)片材。可以的是,层压纺织品包括稀松布材料(例如编帜芳族聚酰胺稀松布,例如Technora稀松布)。稀松布材料典型地包括粗织(即松散编织)织物,并且典型地为层压纺织品提供强度。可以的是,层压制品包括UV保护膜,例如聚氟乙烯膜(例如Tedlar)。所述UV保护膜可以纺织品的最外层(即纺织品的形成织物蒙皮的风力接收外表面的层)。
[0115] 可以的是,层压纺织品包括外涂层。所述外涂层可以具有以下有利性质中的一个或多个有利性质:高耐湿性,-10℃至40℃的温度范围内的稳定的物理和化学性质,至多1000Wm-2的太阳辐射强度的UV抵抗性,-10℃至40℃的温度范围内的低空气孔隙率,不透水性,低透光性,低辐射热吸收性,抗穿刺性,抗雨水侵蚀性,低表面摩擦,和/或高于40℃的最小值的玻璃化转变温度(Tg)。
[0116] 风力涡轮机叶片典型地重量超过1kg。
[0117] 可以的是,张紧织物沿风力涡轮机叶片的大部分长度由两个或更多个长形织物支撑构件支撑。可以的是,柔性外蒙皮连接至所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件。
[0118] 优选地,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个长形织物支撑构件可滑动地附接至内部支撑结构(由此将柔性外蒙皮联接至所述内部支撑结构),使得所述两个或更多个长形织物支撑构件中的所述至少一个长形织物支撑构件能沿风力涡轮机叶片的至少一部分长度(纵向地)滑动。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的一些或更多长形织物支撑构件可滑动地附接至内部支撑结构,使得长形织物支撑构件中的所述一些或更多长形织物支撑构件能沿风力涡轮机叶片的至少一部分长度(纵向地)滑动。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件可滑动地附接至风力涡轮机叶片的内部支撑结构,使得所述两个或更多个长形织物支撑构件中的所述一个或多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件能沿风力涡轮机叶片的至少一部分长度(纵向地)滑动。
[0119] 还可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的一个或多个长形织物支撑构件固定地附接至内部支撑结构。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的一些或更多长形织物支撑构件固定地附接至内部支撑结构。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件固定地附接至内部支撑结构。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的一个长形织物支撑构件可滑动地附接至内部支撑结构,并且所述两个或更多个长形织物支撑构件中的另一个长形织物支撑构件固定地附接至内部支撑结构。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的一个或多个长形织物支撑构件可滑动地附接至内部支撑结构,并且所述两个或更多个长形织物支撑构件中的另外一个或多个长形织物支撑构件固定地附接至内部支撑结构。
[0120] 可以的是,包括张紧织物的柔性外蒙皮沿风力涡轮机叶片的长度的至少70%、或更典型地沿至少80%、或更典型地沿至少90%、或甚至更典型地沿至少95%由所述两个或更多个长形织物支撑构件支撑。可以的是,包括张紧织物的柔性外蒙皮沿风力涡轮机叶片的整个长度由所述两个或更多个长形织物支撑构件支撑。
[0121] 可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件沿风力涡轮机叶片的大部分长度(纵向地)延伸。例如,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件沿风力涡轮机叶片的长度的至少70%、或更典型地沿至少80%、或更典型地沿至少90%、或甚至更典型地沿至少95%(纵向地)延伸。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件沿风力涡轮机叶片的整个长度(纵向地)延伸。所述两个或更多个长形织物支撑构件越长,所支撑的织物的长度典型地就越长,并且因此在使用中柔性外蒙皮的潜在破坏次数就越少。可替代地,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件仅沿风力涡轮机叶片的一部分长度(纵向地)延伸,从而在每个长形织物支撑构件的第一末端和第二末端中的一者或二者处提供间隙。所提供的间隙越大,每个长形织物支撑构件沿其可滑动的距离典型地就越长。
[0122] 可以的是,柔性外蒙皮可滑动地附接至所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件。可以的是,柔性外蒙皮包括两个或更多个连接器,并且柔性外蒙皮借助于所述两个或更多个连接器可滑动地附接至所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件。可以的是,所述两个或更多个连接器提供在柔性外蒙皮的内表面上。可以的是,柔性外蒙皮的内表面提供有两个或更多个通道,所述两个或更多个长形织物片块中的每一个长形织物片块可释放地安装在对应的通道中。可以的是,所述两个或更多个通道中的每一个通道由(部分地)附接至(例如粘合至)所述外蒙皮的内表面的织物片块形成。
[0123] 可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件可滑动地安装在内部支撑结构的(对应)凹部内。例如,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件可滑动地安装在内部支撑结构的(对应)凹槽内。可替代地,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件可滑动地保持在内部支撑结构的(对应)孔口内。
[0124] 可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个(典型地每一个)长形织物支撑构件可滑动地安装在所述横向结构支撑构件中的至少一个横向结构支撑构件的(对应)凹部内。例如,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个(典型地每一个)长形织物支撑构件可滑动地安装在所述横向结构支撑构件中的至少一个横向结构支撑构件的(对应)凹槽内。可替代地,可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个(典型地每一个)长形织物支撑构件可滑动地保持在所述横向结构支撑构件中的至少一个横向结构支撑构件的(对应)孔口内。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个(典型地每一个)长形织物支撑构件可滑动地安装在所述横向结构支撑构件中的两个或更多个横向结构支撑构件的(对应)凹部(例如凹槽和/或孔口)内。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的至少一个(典型地每一个)长形织物支撑构件可滑动地安装在横向结构支撑构件中的每一个横向结构支撑构件的(对应)凹部(例如凹槽和/或孔口)内。
[0125] 可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的(对应的)一个长形织物支撑构件安装在其内的每个凹部(例如凹槽和/或孔口)被提供在对应的横向结构支撑构件(例如横向支撑板)的支撑边缘上或与之相邻。
[0126] 可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件包括长形连接器。可以的是,所述两个或更多个长形织物支撑构件中的每一个长形织物支撑构件由长形连接器构成。可以的是,柔性外蒙皮包括沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过所述两个或更多个长形连接器而彼此连接的两个或更多个织物片块。可以的是,所述两个或更多个织物片块通过所述两个或更多长形连接器保持在张力下。
[0127] 可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器沿每个对应的长形织物支撑构件的大部分长度纵向地延伸。例如,可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器沿每个对应的长形织物支撑构件的整个长度纵向地延伸。相应地,可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器沿风力涡轮机叶片的大部分长度纵向地延伸。例如,可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器沿风力涡轮机叶片的长度的至少70%、更典型地沿至少80%、更典型地至少沿90%、或甚至更典型地沿至少95%纵向地延伸。可以的是,所述两个或更多个长形连接器沿风力涡轮机叶片的整个长度(纵向地)延伸。
[0128] 可以的是,所述两个或更多个长形连接器是低矮轮廓连接器。例如,可以的是,所述两个或更多个长形连接器相对于柔性外蒙皮的风力接收外表面具有低矮高度轮廓。这种低矮轮廓连接器典型地不会突出超过风力接收外表面太多。例如,低矮轮廓连接器典型地突出超过风力接收外表面不多于1cm,或更典型地突出超过风力接收外表面不多于0.5cm。可以的是,所述低矮轮廓连接器(根本)不突出超过风力接收外表面。所述两个或更多个长形连接器的轮廓越低矮,它们对在使用中时越少破坏在风力涡轮机叶片上流动的空气(即风)。
[0129] 可以的是,所述两个或更多个织物片块沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过所述两个或更多个长形连接器而可释放地彼此连接。这典型地允许移除并更换织物片块,例如如果这些片块受到损坏。
[0130] 可以的是,所述两个或更多个织物片块(沿风力涡轮机叶片的大部分长度围绕所述风力涡轮机叶片)一起形成(基本上连续的)织物表面,所述织物表面(仅)例如被所述两个或更多个长形连接器的外表面中断。可以的是,所述两个或更多个长形连接器是窄的(例如,相对于所述两个或更多个织物片块的宽度)。例如,可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器的宽度(在围绕风力涡轮机叶片、与所述叶片的纵向轴线垂直的方向上)小于所述两个或更多个织物片块连接器中的每一个织物片块连接器的宽度的10%(在围绕风力涡轮机叶片、与所述叶片的纵向轴线垂直的所述方向上),或更典型地小于所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块的宽度的5%。可以的是,所述两个或更多个长形连接器是(足够)窄的,使得在柔性外蒙皮上的空气(即风)流动基本上类似于(例如,所述空气(即风)由所述外蒙皮的偏转基本上类似于)在具有与所述外蒙皮相同的三维形状的连续织物表面上的空气流动。可以的是,所述两个或更多个长形连接器是(足够)窄的,例如以避免在相邻的一个或多个织物片块上流动的空气(即风)的显著偏转。
[0131] 在实践中,柔性外蒙皮可以部分地由所述两个或更多个长形连接器形成。例如,可以的是,柔性外蒙皮由所述两个或更多个织物片块以及所述两个或更多长形连接器的在所述两个或更多个织物片块之间的任何部分形成。然而,在一些实施例中,柔性外蒙皮完全由所述两个或更多个织物片块形成。
[0132] 可以的是,所述外蒙皮包括风力涡轮机叶片的外表面的显著比例(例如大部分)。可以的是,柔性外蒙皮包括风力涡轮机叶片的外表面的至少70%、或更典型地至少80%、或甚至更典型地至少90%。例如,可以的是,所述外蒙皮包括风力涡轮机叶片的整个外表面。
[0133] 可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的每一个长形连接器包括第一长形通道和第二长形通道,所述第一通道保持所述两个或更多个织物片块中的一个织物片块的边缘,并且所述第二通道保持所述两个或更多个织物片块中的另一个织物片块的边缘。可以的是,所述第一通道和第二通道抵抗已保持的织物片块在与风力涡轮机叶片的长度垂直(即与风力涡轮机叶片的纵向轴线垂直)的方向上的滑动。可以的是,所述第一通道和第二通道允许已保持的织物片块在沿风力涡轮机叶片的长度(即与风力涡轮机叶片的纵向轴线平行)的纵向方向上滑动。可以的是,所述两个或更多个织物片块中的所述一个织物片块的边缘和所述两个或更多个织物片块中的所述另一个织物片块的边缘二者均是所述对应的织物片块的螺栓索终止边缘。
[0134] 所述两个或更多个长形连接器可以由一个或多个(刚性)塑料材料制成。所述两个或更多个长形连接器可以由金属制成。所述两个或更多个长形连接器可以由一种或多种复合材料制成。例如,所述两个或更多个长形连接器可以由玻璃加强塑料(GRP)(即玻璃纤维)和/或碳纤维加强塑料(CRP)制成。
[0135] 可以的是,所述两个或更多个长形连接器从轮毂末端部分延伸至风力涡轮机叶片尖端部分。可替代地,可以的是,所述两个或更多个长形连接器从靠近轮毂末端部分延伸至靠近风力涡轮机叶片尖端部分。
[0136] 可以的是,所述两个或更多个织物片块从轮毂末端部分延伸至风力涡轮机叶片尖端部分。可替代地,可以的是,所述两个或更多个织物片块从靠近轮毂末端部分延伸至靠近风力涡轮机叶片尖端部分。
[0137] 可以的是,风力涡轮机叶片的外蒙皮由两个或更多个织物片块限定,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块具有第一边缘和与所述第一边缘不同的第二边缘,其中,每个所述片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过一个长形连接器连接至另一个所述片块的第二边缘,其中,每个所述片块的第二边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过另一个长形连接器连接至另一个所述片块的第一边缘,并且其中,所述两个或更多个片块中的每一个片块通过所述长形连接器保持在张力下。
[0138] 例如,可以的是,柔性外蒙皮由第一织物片块和第二织物片块限定,所述第一织物片块和所述第二织物片块中的每一个织物片块具有第一边缘和与所述第一边缘不同的第二边缘,其中,第一片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过第一长形连接器连接至第二片块的第二边缘,并且第二片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过第二长形连接器连接至第一片块的第二边缘。可替代地,可以的是,柔性外蒙皮由第一织物片块、第二织物片块、以及第三织物片块限定,所述第一织物片块、所述第二织物片块、以及所述第三织物片块中的每一个织物片块具有第一边缘和与所述第一边缘不同的第二边缘,其中,第一片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过第一长形连接器连接至第二片块的第二边缘,其中,第二片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过第二长形连接器连接至第三片块的第二边缘,并且其中,第三片块的第一边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过第三长形连接器连接至第一片块的第二边缘。任选地,所述外蒙皮可以包括另外的第四织物片块、第五织物片块、第六织物片块、第七织物片块、第八织物片块、第九织物片块、和/或第十织物片块,在这种情况下,每个另外的织物片块典型地具有第一边缘与所述第一边缘不同的第二边缘,每个所述另外的织物片块的第一边缘典型地沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过长形连接器连接至另一个所述织物片块(即所述第一织物片块、所述第二织物片块、所述第三织物片块、所述第四织物片块、所述第五织物片块、所述第六织物片块、所述第七织物片块、所述第八织物片块、所述第九织物片块、和/或所述第十织物片块中的一个织物片块)的第二边缘,并且每个所述另外的织物片块的第二边缘典型地沿风力涡轮机叶片的大部分长度通过另一长形连接器连接至另一个所述织物片块(即所述第一织物片块、所述第二织物片块、所述第三织物片块、所述第四织物片块、所述第五织物片块、所述第六织物片块、所述第七织物片块、所述第八织物片块、所述第九织物片块、和/或所述第十织物片块中的一个织物片块)的第一边缘。
[0139] 可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块的第一边缘和第二边缘沿风力涡轮机叶片的大部分长度延伸。可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块的第一边缘和第二边缘沿风力涡轮机叶片的整个长度延伸。可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块的第一边缘和第二边缘从轮毂末端部分延伸至风力涡轮机叶片尖端部分。可替代地,可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一个织物片块的第一边缘和第二边缘从靠近轮毂末端部分延伸至靠近风力涡轮机叶片尖端部分。
[0140] 相应地,可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一对相邻的织物片块之间的连接部(所述连接部由所述两个或更多长形连接器中的一个或多个长形连接器形成)沿风力涡轮机叶片的大部分长度延伸。可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一对相邻的织物片块之间的所述连接部沿风力涡轮机叶片的整个长度延伸。可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一对相邻的织物片块之间的连接部从轮毂末端部分延伸至风力涡轮机叶片尖端部分。可替代地,可以的是,所述两个或更多个织物片块中的每一对相邻的织物片块之间的连接部从靠近轮毂末端部分延伸至靠近风力涡轮机叶片尖端部分。
[0141] 可以的是,风力涡轮机叶片具有三个或更多个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有四个或更多个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有五个或更多个织物片块和相应数量的长形连接器。所述两个或更多个织物片块、所述三个或更多个织物片块、所述四个或更多个织物片块、或所述五个或更多个织物片块典型地沿风力涡轮机叶片的大部分长度围绕风力涡轮机叶片彼此连接。
[0142] 可以的是,风力涡轮机叶片具有十个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有九个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有八个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有七个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有六个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。可以的是,风力涡轮机叶片具有五个或更少个织物片块和相应数量的长形连接器。所述十个或更少个织物片块、所述九个或更少个织物片块、所述八个或更少个织物片块、所述七个或更少个织物片块、所述六个或更少个织物片块、或所述五个或更少个织物片块典型地沿风力涡轮机叶片的大部分长度围绕风力涡轮机叶片彼此连接。
[0143] 例如,可以的是,风力涡轮机叶片具有多于两个但少于六个所述织物片块以及多于两个但少于六个所述长形连接器。
[0144] 柔性外蒙皮的风力接收外表面的破坏次数越少、空气(即风)在柔性外蒙皮上的流动就越平滑,并且因此风力涡轮机叶片可以连接至的风力涡轮机的效率就越高。由于长形连接器还将织物片块保持在张力下,通过使织物片块的数量保持较少,典型地需要较少地调整织物张力。
[0145] 可以的是,所述两个或更多个织物片块中的一个织物片块形成跨风力涡轮机叶片的前缘的连续织物表面。在使用中,这典型地允许空气(即风)在前缘上不被中断地流动。空气(即风)在前缘上的流动由此典型地不受所述两个或更多个长形连接器中的任何长形连接器的破坏。空气(即风)在柔性风力涡轮机叶片的外蒙皮上并且跨其流动时限制流动中的湍流提高了升力产生的效率。
[0146] 可以的是,所述两个或更多个织物片块中的一个织物片块形成跨风力涡轮机叶片的后缘的连续织物表面。在使用中,这典型地允许空气(即风)在后缘上不被中断地流动。空气(即风)在后缘上的流动由此典型地不受所述两个或更多个长形连接器中的任何长形连接器的破坏。限制空气(即风)的流动中的湍流允许空气在风力涡轮机叶片上流动以平滑地离开柔性外蒙皮的风力接收外表面,从而提高升力产生效率。
[0147] 可以的是,吸力表面的至少一部分是凸起的。例如,可以的是,整个吸力表面是凸起的。可以的是,内部支撑结构的至少一部分能调整以改变吸力表面的凸起度。
[0148] 可以的是,压力表面的至少一部分是凹入的。例如,可以的是,整个压力表面是凹入的。可以的是,内部支撑结构的至少一部分能调整以改变压力表面的凹入度。
[0149] 可以的是,压力表面包括至少一个凹入部分和至少一个凸起部分。转折线可以沿压力表面纵向延伸,从而标记出不同表面曲率的区域之间的边界。可以的是,所述两个或更多个长形连接器中的至少一个长形连接器沿压力表面的凹入部分的转折线延伸。
[0150] 本发明的第二方面提供了一种风力涡轮机,所述风力涡轮机包括至少一个根据本发明的第一方面的任一实施例的风力涡轮机叶片。风力涡轮机可以包括多个风力涡轮机叶片,每个所述风力涡轮机叶片是根据本发明的第一方面的任一实施例的。风力涡轮机可以包括三个风力涡轮机叶片,每个风力涡轮机叶片是根据本发明的第一方面的任一实施例的。
[0151] 本发明任一方面的任选或基本特征在加以必要的修改后也是本发明任何其他方面的任选特征。

附图说明

[0152] 现在将参考以下附图来展示本发明的示例性实施例,在附图中:
[0153] 图1是水平轴线风力涡轮机的透视图;
[0154] 图2是根据本发明的第一示例性实施例的风力涡轮机叶片的透视图;
[0155] 图3是图2的风力涡轮机叶片的内部支撑结构的透视图;
[0156] 图4是穿过图3的内部支撑结构的横向肋板的截面;
[0157] 图5是长形织物支撑构件、织物蒙皮、以及图4的横向肋板之间的连接的更详细透视图;
[0158] 图6是穿过图3的内部支撑结构的铰接横向肋板的截面;
[0159] 图7示出了穿过图6的铰接横向肋板的截面,包括控制布线;
[0160] 图8是图2的风力涡轮机叶片的在图4的横向肋板与图7的横向肋板之间的区段的透视图;
[0161] 图9是图2的风力涡轮机叶片的织物蒙皮的层压结构的分解视图;
[0162] 图10示出了穿过图6的铰接横向肋板的截面,包括压电控制致动器;并且[0163] 图11示出了穿过图6的铰接横向肋板的截面,包括蜗杆和驱动轮。

具体实施方式

[0164] 第一示例性实施例
[0165] 图1示出了水平轴线风力涡轮机1,所述水平轴线风力涡轮机包括支撑在塔杆3的顶部的吊舱2。吊舱2进一步支撑轮毂4。三个基本上完全相同的风力涡轮机叶片5A、5B和5C从所述轮毂4延伸,从而一起形成风力涡轮机转子。
[0166] 图2中更详细示出了与风力涡轮机1的其余部分分离的风力涡轮机叶片5A。风力涡轮机叶片5A在轮毂末端7与叶片尖端8之间延伸。在使用时,轮毂末端7连接至轮毂4。风力涡轮机叶片5A具有三维空气动力学形状,所述三维空气动力学形状包括吸力表面9和压力表面10,二者均在风力涡轮机叶片5A的前缘11与后缘12之间延伸。
[0167] 风力接收织物表面15围绕风力涡轮机叶片5A延伸。风力接收表面15包括吸力表面9和压力表面10二者。风力接收表面15由长形织物套15形成,所述长形织物套沿风力涡轮机叶片5A的长度从轮毂末端7延伸至风力涡轮机叶片尖端8、并且包裹在风力涡轮机叶片5A周围。
[0168] 如图1所示,在使用中,风力涡轮机1典型地被定向成使得其转子迎向风,使得空气在箭头6所指示的方向上朝向转子流动。在方向6上朝向风力涡轮机1吹送的空气的一部分随后流过每个风力涡轮机叶片5A、5B和5C的空气动力学表面。如图2所示,吹送到并流过风力涡轮机叶片5A的空气动力学表面的空气通常在箭头13所指示的方向上从前缘11跨吸力表面9流动到后缘12。空气还通常在箭头14所指示的方向上从前缘11跨压力表面10流动到后缘12。在吸力表面上方流动的空气与在压力表面下方流动的空气之间的压力梯度产生升力,所述升力引起风力涡轮机叶片5A和轮毂4旋转,在使用中,所述风力涡轮机叶片连接至所述轮毂。当空气在风力涡轮机叶片5A、5B、5C中的每一个风力涡轮机叶片的空气动力学表面上流动时,升力施加在每个风力涡轮机叶片上,因此引起每个风力涡轮机叶片和轮毂4旋转,所述风力涡轮机叶片从所述轮毂延伸。轮毂4的旋转驱动吊舱2内的轴的旋转,吊舱2内的发电机由此产生电力。
[0169] 图3示出了在已经移除了织物套15时风力涡轮机叶片5A的内部骨架结构16。内部结构16由固定复合材料夹层肋板17A和铰接复合材料夹层肋板17B构成,二者各自从碳纤维支杆18延伸。碳纤维支杆18具有椭圆形截面。碳纤维支杆18的宽度(即支杆18的椭圆截面积)沿风力涡轮机叶片5A的长度连续地变化。碳纤维支杆18朝向轮毂端部7更厚、并且朝向风力涡轮机叶片尖端8更薄。肋板17A和17B中的每一个肋板由具有某一空气动力学轮廓的薄复合材料夹层板构成。肋板17A和17B的形状沿风力涡轮机叶片5A的长度变化。肋板17A和17B支撑风力涡轮机叶片5A的织物风力接收表面15,并且因此所述肋板17A和17B的形状的变化限定整个叶片5A的空气动力学轮廓。
[0170] 图4更详细地示出肋板17A中的一个肋板。肋板17A由复合材料夹层板19构成,当沿风力涡轮机叶片5A的纵向轴线从轮毂末端7向风力涡轮机叶片尖端8观察时,所述复合材料夹层板具有由板边缘20限定的空气动力学轮廓。板边缘20可以被划分为吸力表面边缘部分21A、压力表面边缘部分21B、前缘部分21C、以及后缘部分21D。提供了穿过复合材料夹层板
19的厚度的椭圆形孔口22,所述孔口被构造成用于围绕椭圆形支杆18提供过盈配合。
[0171] 当在使用中时,织物套15包裹在肋板17A周围、并且部分地由所述肋板支撑。织物套15沿风力涡轮机叶片5A的纵向长度通过两个长形织物支撑构件23A和23B联接至肋板17A、17B中的每一个肋板。长形织物支撑构件23A可滑动地附接至复合材料夹层板19的吸力表面边缘部分21A。长形织物支撑构件23B可滑动地附接至复合材料夹层板19的压力表面边缘部分21B。
[0172] 图5更详细地示出了织物套15、长形织物支撑构件23A、以及复合材料夹层板19如何彼此连接。长形织物支撑构件23A通过粘合至织物套15的内表面24的织物袋体25A和25B可滑动地连接至内表面24。织物袋体25A和25B各自形成长形开放通道26A和26B,长形织物支撑构件23A能相应地沿所述长形开放通道滑动。在复合材料板19的吸力表面边缘部分21A中也形成孔口27,长形织物支撑构件23A能沿所述孔口滑动。长形织物支撑构件23A因此可滑动地保持在织物袋体25A和25B以及孔口27内。长形织物支撑构件23A、织物套15、以及复合材料肋板19因此全部能在沿长形织物支撑构件23A的长度(并且因此还沿风力涡轮机叶片5A的长度)的方向上相对于彼此滑动。长形织物支撑构件23A类似地可滑动地联接至每个复合材料肋板17A、17B,并且联接至织物套15的、与每个复合材料肋板17相邻并在其任一侧的内表面24。长形织物支撑构件23B类似地可滑动地联接至每个复合材料肋板17A、17B的压力表面边缘21B,并且联接至织物套15的、与每个复合材料肋板17相邻并在其任一侧的内表面24。
[0173] 图6更详细地示出铰接肋板17B中的一个铰接肋板。肋板17B由固定复合材料夹层板部分28A和铰接复合材料夹层板部分28B构成。铰接板部分28B具有修圆末端,所述修圆末端可旋转地安装在固定板部分28A的凹槽内,使得铰接板部分28B可以绕枢转点29旋转。当沿风力涡轮机叶片5A的纵向轴线从轮毂末端7向风力涡轮机叶片尖端8观察时,肋板17B具有由板边缘30限定的空气动力学轮廓。板边缘30可以被划分为吸力表面边缘部分31A、压力表面边缘部分31B、前缘部分31C、以及后缘部分31D。提供了穿过固定板28A的厚度的椭圆形孔口32,所述孔口被构造成用于围绕椭圆形支杆18提供过盈配合。铰接板部分28B绕枢转点29的旋转允许肋板18B的后缘部分31D在箭头32A和32B所指示的方向上移动。
[0174] 在使用中,铰接板部分28B相对于固定板部分28A的取向可以借助于如图7中示出的布线系统来控制。控制缆线33A和33B固定地附接至铰接板部分28B的修圆末端、并且穿过一系列转向块34A、34B和34C联接至安装在风力涡轮机叶片轮毂4处的控制系统(未示出)。控制系统结合有步进电机,所述步进电机能够推动和拉动控制缆线,从而在铰接板部分28B的修圆末端上施加转矩,并且因此引起所述铰接板相对于固定板部分28B旋转。
[0175] 当在使用中时,织物套15包裹在肋板17B周围、并且部分地由所述肋板支撑。织物套15沿风力涡轮机叶片5A的纵向长度通过所述两个长形织物支撑构件23A和23B联接至肋板17B中的每一个肋板。长形织物支撑构件23A可滑动地附接至复合材料夹层板28B的吸力表面边缘部分31A。长形织物支撑构件23B可滑动地附接至复合材料夹层板28A的压力表面边缘部分31B。
[0176] 图8示出了风力涡轮机叶片5A的在相邻的肋板17A与17B之间的一部分。长形织物支撑构件23A和23B在每个肋板的板边缘周围大致等效的位置可滑动地附接至每个所述肋板。长形织物支撑构件23A和23B在各肋板之间延伸(虚线35指示长形织物支撑构件23A在肋板17A与17B之间延伸所沿着的线)、并且因此在各肋板之间支撑织物套15。织物套15被确定尺寸并且被定位成以便沿风力涡轮机叶片5A的纵向轴线在相邻的肋板之间被拉紧。由肋板16A和16B以及长形织物支撑构件23A和23B支撑的织物套15所形成的风力接收表面15因此是绷紧的平滑空气动力学表面,所述空气动力学表面表现出很少的能够破坏空气跨其而过的平滑流动的中断或特征。
[0177] 由于织物套15、长形织物支撑构件23A和23B、以及内部支撑结构16可滑动地彼此联接,所以在使用中,每个对应的元件可以随着所述风力涡轮机叶片5A在施加在其上的空气动力学力的作用下变形并且随着轮毂4旋转而沿风力涡轮机叶片5A的长度滑动。风力接收织物表面15因此自由变形以便适应内部支撑结构16的弯曲,而不会使所述织物表面15在相邻的肋板17之间下垂,因为所述织物表面由长形织物支撑构件23A和23B支撑,并且因为所述长形织物支撑构件23A和23B在结构弯曲时沿风力涡轮机叶片5A的长度滑动。
[0178] 此外,由于肋板17B的铰接肋板部分28B能够在控制系统的控制下旋转,所以在使用中可以主动地控制风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。在每个铰接肋板部分17B旋转时,织物套15滑动或变形以适应这种调整,从而改变风力涡轮机叶片的外部形状。
[0179] 织物套15由层压纺织品材料形成。图9更详细地示出了这种纺织品材料的层压结构。纺织材料依次包括Mylar(树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯)基层36、Technora(芳族聚酰胺)和Vectran(液晶聚合物纤维)编帜复合层37、Mylar(树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜38、第一Tedlar(聚氟乙烯)膜39、以及第二Tedlar(聚氟乙烯)膜40。
[0180] 在本发明的变体中,可以以多种不同的方式主动地控制铰接肋板。例如,如图10中所示出的,可以使用压电致动器41A和41B来调整铰接肋板部分的旋转。可替代地,可以使用直接驱动机构(例如蜗杆和驱动轮),如图11中所示出的,其中,铰接板部分的修圆末端提供有齿,所述齿被构造成用于与驱动螺杆的相应螺旋螺纹相配合,所述驱动螺杆位于固定板部分的相邻的保持表面上。
[0181] 可替代地,可以用被动控制机构代替铰接肋板的主动控制。例如,每个铰接板部分可以通过一个或多个弹簧而可旋转地联接至其对应的固定板部分。铰接板部分可以因此在施加在风力涡轮机叶片上的外部压力超出某一阈值使得所述一个或多个弹簧压缩或扩张时旋转。弹簧将是偏置的,以便在外部压力落到低于所述阈值时使铰接肋板部分返回中性位置。
[0182] 可以的是,所述肋板中仅有一个肋板是铰接的,并且其余的肋板保持固定。可替代地,可以的是,所述肋板中的两个或更多个(例如若干)肋板是铰接的。铰接肋板可以彼此相邻地定位,从而形成风力涡轮机叶片的铰接部分。这个铰接部分典型地提供为朝向风力涡轮机叶片的风力涡轮机叶片尖端。
[0183] 可以在本文披露的本发明的范围内做出进一步的变化和修改。
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