[发明专利]具有分层的多部件翼梁的风轮机叶片及相关系统和方法

说明书

公开了具有分层的多部件翼梁的风轮机叶片以及相关的系统和方法。根据具体实施方式的风轮机叶片系统包括：第一叶片区段，所述第一叶片区段具有第一翼梁元件，所述第一翼梁元件包括具有第一厚度和第一板条组合物的第一板条；以及第二叶片区段，所述第二叶片区段具有第二翼梁元件，所述第二翼梁元件包括具有第二厚度和与所述第一板条组合物不同的第二板条组合物的第二板条。所述第二叶片区段在一接头处被结合到所述第一叶片区段，并且在具体实施方式中，所述第一板条的厚度和弹性模量的总体乘积近似等于所述第二板条的厚度和弹性模量的总体乘积。

技术领域

本技术总体上涉及具有分层的多部件翼梁的风轮机叶片以及相关的系统和方法。

背景技术

随着化石燃料日益稀少并且提取和加工更昂贵，能源生产商和用户对其它形式的能量越来越感兴趣。最近已经出现复苏的一个这样的能量形式是风能。典型地通过将大量风轮机放置在往往会出现稳定、温和的风的地理区域中来收获风能。现代风轮机通常包括发电机，发电机连接到一个或多个风力驱动的涡轮机叶片，涡轮机叶片绕垂直轴线或水平轴线旋转。

一般来说，相比短的叶片，较大的(例如，较长)的风轮机叶片更有效地产生能量。因此，风轮机叶片行业期望使叶片尽可能长。然而，长的叶片产生一些挑战。例如，长的叶片沉重，因此具有显著惯性，这可以减少叶片产生能量的效率，特别是在低风条件下。另外，长的叶片难以制造，并且在许多情况下也难以运输。因此，仍然需要大的、有效的、重量轻的风轮机叶片以及用于运输并组装这种叶片的合适方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种风轮机叶片系统，该风轮机叶片系统包括：第一叶片区段，所述第一叶片区段具有第一翼梁元件，所述第一翼梁元件包括具有第一厚度和第一板条组合物的多个第一板条；以及第二叶片区段，所述第二叶片区段具有第二翼梁元件，所述第二翼梁元件包括多个第二板条，所述多个第二板条具有第二厚度和与所述第一板条组合物不同的第二板条组合物，所述第二叶片区段在一接头处被结合到所述第一叶片区段。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于设计风轮机叶片系统的方法，该方法包括：选择第一叶片区段的第一翼梁元件使之包括具有第一厚度和第一板条组合物的第一板条；选择第二叶片区段的第二翼梁元件使之包括具有第二厚度和与所述第一板条组合物不同的第二板条组合物的第二板条；使所述第一板条与所述第二板条结合；以及选择所述第一厚度和所述第二厚度以及所述第一组合物和所述第二组合物，以使所述第一板条的厚度和弹性模量的总体乘积近似等于所述第二板条的厚度和弹性模量的总体乘积。

附图说明

现在将参照附图通过示例的方式来描述本发明，其中：

图1是具有根据本技术的一个实施方式配置的叶片的风轮机系统的部分示意性等距视图。

图2是根据本技术的一个实施方式配置的风轮机叶片的部分示意性等距视图。

图3是图2所示的风轮机叶片的实施方式的图示，出于说明的目的移除了叶片的部分外蒙皮和/或使其半透明。

图4A和图4B是风轮机叶片的各部分的部分示意性等距视图，图示了根据本技术的实施方式的翼梁元件之间的翼梁接头。

图5是根据本技术的一个实施方式配置的翼梁接头的部分示意性等距视图。

图6A是根据图5所示的翼梁元件的板条布置的部分示意性侧视图。

图6B至图6G图示了根据本技术的实施方式的成对材料的重叠板条、层及相关剪切应力水平。

图7是图6A所示的板条中的一个的一部分的放大等距视图。

图8是图5所示的翼梁元件的所选层的部分示意性侧视图。

具体实施方式