DE102011055377A1

DE102011055377A1 - Rotorblattanordnung mit einem Hilfsblatt

Info

Publication number: DE102011055377A1
Application number: DE102011055377A
Authority: DE
Inventors: Omer Mohammed; Jonathan Glenn Luedke; Stefan Herr
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-05-16
Also published as: CN102562433A; DK201170616A; US20110142676A1

Abstract

Es wird eine Rotorblattanordnung (100) für eine Windkraftanlage (10) offengelegt. Die Rotorblattanordnung (100) kann im Wesentlichen ein Hauptrotorblatt (102) und ein auf einer Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) angeordnetes Hilfsblatt (104) enthalten. Das Hilfsblatt (104) kann im Wesentlichen eine stromaufwärts liegende Kante (124) und eine stromabwärts liegende Kante (126) enthalten, wobei die stromaufwärts liegende Kante (124) stromabwärts von einer Vorderkante (114) des Hauptrotorblattes (10) positioniert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Der vorliegende Erfindungsgegenstand betrifft allgemein Rotorblätter für eine Windkraftanlage und insbesondere eine Rotorblattanordnung mit einem oder mehreren Hilfsblättern, die dafür eingerichtet sind, eine an dem Hauptrotorblatt auftretende Strömungsablösung zu verhindern oder zu verzögern.
Hintergrund der Erfindung
Windkraft wird als eine der saubersten, umweltfreundlichsten der derzeit zur Verfügung stehenden Energiequellen betrachtet und Windkraftanlagen haben diesbezüglich erhöhte Aufmerksamkeit gefunden. Eine moderne Windkraftanlage enthält typischerweise einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter sind die Hauptelemente für die Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie. Die Blätter haben typischerweise das Querschnittsprofil eines Flügels dergestalt, dass während des Betriebs Luft über das Blatt unter Erzeugung einer Druckdifferenz strömt. Demzufolge wirkt eine Auftriebskraft, welche von der Druckseite zu der Saugseite gerichtet ist, auf das Blatt. Die Auftriebskraft erzeugt ein Drehmoment auf der Hauptrotorwelle, welche mit einem Generator zum Erzeugen von Elektrizität über ein Getriebe verbunden ist.
Wenn Luft über die Vorderkante eines herkömmlichen Rotorblattes streicht, hängt oder haftet die Luftströmung typischerweise an dem Rotorblatt entlang einem Abschnitt seiner Saugseite an, um dadurch die Auftriebskraft zu erzeugen, welche auf das Blatt einwirkt. Wenn jedoch der Luftstrom stromabwärts zu der Hinterkante des Blattes strömt, wird ein Punkt erreicht, an welchem sich der Luftstrom von der Oberfläche des Rotorblattes ablöst oder trennt, bevor er turbulenter wird. Diese Strömungsablösung bewirkt typischerweise eine Verringerung der durch das Blatt erzeugten Auftriebskraft und führt auch zu einer Vergrößerung in der Luftwiderstandskraft. Somit wird der gesamte aerodynamische Wirkungsgrad des Rotorblattes verringert.
Demzufolge wäre eine Rotorblattanordnung, die eine an dem Rotorblatt auftretende Strömungsablösung verhindert oder zumindest verzögert, in der Technologie willkommen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein, oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.
In einem ersten Aspekt legt der vorliegende Erfindungsgegenstand eine Rotorblattanordnung für eine Windkraftanlage offen. Die Rotorblattanordnung kann im Wesentlichen ein Hauptrotorblatt und ein auf einer Saugseite des Hauptrotorblattes angeordnetes Hilfsblatt enthalten. Das Hilfsblatt kann im Wesentlichen eine stromaufwärts liegende Kante und eine stromabwärts liegende Kante enthalten, wobei die stromaufwärts liegende Kante stromabwärts von einer Vorderkante des Hauptrotorblattes positioniert ist.
In einem weiteren Aspekt legt der vorliegende Erfindungsgegenstand eine Rotorblattanordnung für eine Windkraftanlage offen. Die Rotorblattanordnung kann im Wesentlichen ein Hauptrotorblatt und ein auf einer Saugseite des Hauptrotorblattes angeordnetes Hilfsblatt enthalten. Die Rotorblattanordnung kann auch ein Halteelement enthalten, das dafür eingerichtet ist, das Hilfsblatt mit dem Hauptrotorblatt zu verbinden. Das Hilfsblatt kann im Wesentlichen eine stromaufwärts liegende Kante und eine stromabwärts liegende Kante enthalten, wobei die stromaufwärts liegende Kante zwischen einer Vorderkante des Hauptrotorblattes und einem Luftströmungsablösungspunkt des Hauptrotorblattes positioniert ist. Zusätzlich kann das Hilfsblatt so eingerichtet sein, dass ein zusammenlaufender Kanal zwischen dem Hilfsblatt und der Saugseite des Hauptrotorblattes definiert wird.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, welche in dieser Patentschrift enthalten sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die an den Fachmann gerichtet ist, wird nachstehend in der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Windkraftanlage darstellt;
2 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Rotorblattes darstellt, die insbesondere die Strömungsablösung veranschaulicht, die typischerweise auftritt, wenn Luft über das Rotorblatt strömt;
3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt;
4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Ausführungsform der in 3 dargestellten Rotorblattanordnung darstellt;
5 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der in 3 und 4 dargestellten Rotorblattanordnung darstellt;
6 eine teilperspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt; und
7 eine teilperspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun detailliert Bezug auf Ausführungsformen der Erfindung genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung bereitgestellt. Tatsächlich dürfte es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder dem Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte und beschriebene Merkmale bei einer weiteren Ausführungsform genutzt werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten abdecken, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
In den Zeichnungen stellt 1 eine perspektivische Ansicht einer Windkraftanlage 10 herkömmlicher Konstruktion dar. Die Windkraftanlage 10 enthält einen Turm 12 mit einer darauf montierten Gondel 14. Mehrer Rotorblätter 16 sind an einer Rotornabe 18 montiert, welche wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der eine Hauptrotorwelle dreht. Die Energieerzeugungs- und Steuerkomponenten der Windkraftanlage sind in der Gondel 14 untergebracht. Die Ansicht von 1 ist nur für Darstellungszwecke vorgesehen, um die vorliegende Erfindung in einem exemplarischen Anwendungsfeld anzuordnen. Es dürfte erkennbar sein, dass die Erfindung auf keinerlei spezielle Art einer Windkraftanlage-Ausführungsform beschränkt ist.
In 2 ist eine Querschnittsansicht eines Rotorblattes 16 mit herkömmlichem Aufbau dargestellt, die insbesondere die Strömungsablösung dargestellt, die typischerweise auftritt, wenn Luft 20 über das Rotorblatt 16 strömt. Gemäß Darstellung enthält das Rotorblatt 16 im Allgemeinen eine Druckseite 22 und eine Saugseite 24, die sich zwischen Vorder- und Hinterkante 26, 28 erstrecken. Das Rotorblatt 16 kann auch interne Strukturkomponenten, wie z. B. einen oder mehrere Holmstege 30, die zwischen entsprechenden Holmgurten 32 angeordnet sind, enthalten. Insbesondere befindet sich während des Betriebs einer Windkraftanlage 10 die über die Vorderkante 16 des Rotorblattes 16 strömende Luft 20 zu Beginn in einem ”Strömungsanhaftungs”-Bereich 34 des Rotorblattes 16, in welchem die Luft 20 an der Außenoberfläche der Saugseite 24 des Rotorblattes 16 anhaftet und/oder direkt anliegend strömt. Ein Großteil der auf das Rotorblatt 16 wirkenden Auftriebskraft wird in diesem Strömungsanhaftungsbereich 34 erzeugt. Jedoch wird, während die Luft 20 in die Richtung der Hinterkante 28 des Blattes 16 strömt, ein Ablösungspunkt 36 erreicht, an welchem sich die Strömung von dem Blatt 16 ablöst oder trennt. An einem derartigen Ablösungspunkt 36 geht die Luftströmung 20 in einen ”Strömungsablösungs”-Bereich 38 über, in welchem die Strömung turbulenter ist, und dadurch eine Verringerung der durch das Rotorblatt 16 in diesem Bereich erzeugten Auftriebskraft bewirkt. Zusätzlich führt der Strömungsablösungsbereich 38 auch zu einer Vergrößerung der Luftwiderstandskraft, hauptsächlich aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts liegenden Strömungsanhaftungsbereich 34 und dem stromabwärts liegenden Strömungsablösungsbereich 38. Demzufolge führt die stromabwärts von dem Ablösungspunkt 36 stattfindende Strömungsablösung im Allgemeinen zu einer Reduzierung des aerodynamischen Wirkungsgrades des Rotorblattes 16 und somit zu einer Reduzierung in der Umwandlung der Windenergie in eine Rotationsbewegung der Rotorblätter 16. Es dürfte für den Fachmann erkennbar sein, dass eine Strömungsablösung nicht immer über ein gesamtes Rotorblatt 16 und über alle Betriebsbedingungen hinweg auftritt. Beispielsweise kann die Strömungsablösung während normaler Betriebsbedingungen hauptsächlich den Fußbereich eines Rotorblattes 16 betreffen.
Wie allgemein bekannt, kann die Lage des Ablösungspunktes 36 auf einem Rotorblatt 16 in Sehnenrichtung im Wesentlichen von zahlreichen Faktoren abhängen, welche umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind, die Strömungseigenschaften der ankommenden Luft (z. B. Reynolds-Zahl, Windgeschwindigkeit, atmosphärische Anströmungsturbulenz, usw.) und die Eigenschaften des Blattes 16 (z. B. Schaufelblattkonstruktion, Schaufelblattsehne und Dicke, Verdrehungsverteilung, Anstellwinkel, usw.). Beispielsweise bewegt sich, wenn der Anstellwinkel des Rotorblattes 16 (d. h., der Winkel zwischen der Richtung 40 des Windes und der zwischen den Vorder- und Hinterkanten definierten Sehnenlinie) vergrößert wird, der Ablösungspunkt 36 typischerweise auf dem Rotorblatt 16 in Richtung der Vorderkante 26 stromaufwärts.
In den 3–5 ist eine Ausführungsform einer Rotorblattanordnung 100 für eine Windkraftanlage 10 (1) dargestellt, die dafür ausgelegt ist, das Auftreten einer Strömungsablösung zu verhindern oder zu verzögern. Insbesondere stellt 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsformer der offengelegten Rotorblattanordnung 100 dar. 4 stellt eine perspektivische Ansicht eines Teils der in 3 dargestellten Rotorblattanordnung 100 dar. Zusätzlich stellt 5 eine Querschnittsansicht der in den 3 und 4 dargestellten Rotorblattanordnung 100 dar.
Die Rotorblattanordnung 100 des vorliegenden Erfindungsgegenstandes enthält im Wesentlichen ein Hauptrotorblatt 102 und wenigstens ein auf einer Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 angeordnetes Hilfsblatt 104. Das Hilfsblatt 104 kann im Wesentlichen dafür eingerichtet sein, eine auf der Saugseitenoberfläche des Hauptrotorblattes 102 auftretende Strömungsablösung zu verhindern oder wenigstens zu verzögern (indem beispielsweise eine Verschiebung des Ablösungspunktes 36 (2) stromabwärts in die Richtung der Hinterkante 116 des Hauptrotorblattes 102 bewirkt wird). Insbesondere haben die Erfinder des vorliegenden Erfindungsgegenstandes entdeckt, dass durch Anordnen eines oder mehrerer geeigneter Hilfsblätter 104 an einer speziellen Stelle bzw. Stellen auf der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 das bzw. die Hilfsblätter 104 dem an der Saugseite 112 anliegend strömenden freien Strom einen zusätzlichen Impuls verleihen und auch eine Beschleunigung der Luftströmung zwischen dem Hilfsblatt 104 und dem Hauptrotorblatt 102 bewirken. Dieser zusätzlich verliehene Impuls und die Beschleunigung bewirken im Wesentlichen ein Anhaften des Luftstroms in einem größeren Bereich der Saugseitenoberfläche und vergrößern dadurch den Anhaftungsbereich 34 (2) und verhindern oder verzögern eine Strömungsablösung. Somit kann die durch das Hauptrotorblatt 102 erzeugte Auftriebskraft vergrößert werden, was zu einem verbesserten aerodynamischen Wirkungsgrad/Betriebsverhalten und einer erhöhten Energieumwandlung führt. Ferner kann das Hilfsblatt 104 selbst Auftriebskräfte erzeugen, die zu einem noch weiteren aerodynamischen Wirkungsgrad der Rotorblattanordnung 100 führen.
Im Wesentlichen kann das Hauptrotorblatt 102 der Rotorblattanordnung 100 ähnlich wie ein im Fachgebiet bekanntes geeignetes Windkraftanlage-Rotorblatt aufgebaut sein. Somit kann das Hauptrotorblatt 102 einen Blattfuß 106, der für die Befestigung des Hauptrotorblattes 102 an der Nabe 14 der Windkraftanlage 10 (1) eingerichtet ist, und eine Blattspitze 108, die gegenüber dem Blattfuß 106 angeordnet ist, enthalten. Das Hauptrotorblatt 102 kann auch eine Druckseite 110 und eine Saugseite 112 enthalten, die sich zwischen einer Vorderkante 114 und einer Hinterkante 116 erstreckt. Ferner kann das Hauptrotorblatt 102 eine Spannweite 118 haben, die die gesamte Länge zwischen dem Blattfuß 106 und der Blattspitze 108 definiert, und eine Sehne 120, die eine Gesamtlänge zwischen der Vorderkante 114 und der Hinterkante 116 definiert. Wie es insbesondere in 3 dargestellt ist, kann die Sehne 120 in der Länge in Bezug auf die Spannweite 116 variieren, während sich das Rotorblatt 102 von dem Blattfuß 106 zu der Blattspitze 108 erstreckt.
Das Hauptrotorblatt 102 kann im Wesentlichen auch jedes geeignete aerodynamische Profil oder jede Form definieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Hauptrotorblatt 102 einen flügelförmigen Querschnitt definieren. Beispielsweise kann das Hauptrotorblatt 102 als ein symmetrisches Schaufelblatt oder ein gewölbtes Schaufelblatt ausgebildet sein. Zusätzlich kann das Hauptrotorblatt 102 speziell aeroelastisch angepasst sein. Eine aeroelastische spezielle Anpassung des Hauptrotorblattes 102 kann im Wesentlichen eine Biegung des Blattes 102 in einer Sehnenrichtung und/oder im Wesentlichen in einer Schlagrichtung beinhalten. Die Sehnenrichtung entspricht im Wesentlichen einer Richtung parallel zu der zwischen den Vorder- und Hinterkanten 114, 116 des Hauptrotorblattes 102 definierten Sehne 120. Die Schlagrichtung entspricht im Wesentlichen einer Richtung rechtwinklig zu der Sehnenrichtung. Alternativ kann die Sehnenrichtung als die Richtung (oder entgegengesetzte Richtung) betrachtet werden, in welcher die aerodynamische Auftriebskraft auf das Hauptrotorblatt 102 einwirkt. Die spezielle aeroelastische Anpassung des Hauptrotorblattes 102 kann ferner die Verdrehung des Hauptrotorblattes 102, wie beispielsweise in Bezug auf die allgemeine Sehnenrichtung oder Schlagrichtung umfassen, falls dies gewünscht ist.
Es dürfte auch erkennbar sein, dass das Hauptrotorblatt 102 auch jeden anderen geeigneten Außenaufbau haben kann. Beispielsweise kann, wie es in 5 dargestellt ist, das Hauptrotorblatt 102 eine Außenschale 122 enthalten, die die Außenoberfläche des Blattes 102 definiert und somit das aerodynamische Profil oder die Form des Rotorblattes 102 bildet. Die Außenschale 122 kann eine einteilige Schale sein oder kann eine Vielfalt von Schalenkomponenten enthalten. Zusätzlich kann das Hauptrotorblatt 102 beliebige geeignete Innenkomponenten, wie z. B. einen oder mehrere Holmstege 30, die sich zwischen entsprechenden Holmgurten 32 (2) erstrecken, enthalten. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass der Innen- und Außenaufbau und/oder Komponenten des Hauptrotorblattes 102 nicht auf den hierin offengelegten Aufbau und/oder die Komponenten beschränkt sein müssen. Stattdessen kann das Hauptrotorblatt 102 der vorliegenden Offenlegung jede geeignete Innen- und/oder Außen-Ausführungsform haben.
Insbesondere kann gemäß den 4–5 das Hilfsblatt 104 der offengelegten Rotorblattanordnung 100 eine stromaufwärts liegende Kante 124, eine stromabwärts liegende Kante 126 und eine Hilfssehne 128 enthalten, die die Länge zwischen der stromaufwärts liegenden Kante 124 und der stromabwärts liegenden Kante 126 definiert. Im Wesentlichen kann die Hilfssehne 128 gleich jeder geeigneten Länge sein. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Hilfssehne 128 im Wesentlichen gleich einer Länge sein, die kleiner als die maximale Sehne (d. h., die längste Sehne 120 zwischen der Vorderkante 114 und der Hinterkante 116) des Hauptrotorblattes 102 ist. Jedoch kann in einer speziellen Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes die Hilfssehne 128 gleich einer Länge in dem Bereich von 0% bis ca. 50% der maximalen Sehne des Hauptrotorblattes 102 sein, wie z. B. von ca. 5% bis ca. 35% der maximalen Sehne oder von ca. 10% bis ca. 25% der maximalen Sehne 120 und aller anderen Unterbereiche dazwischen sein. Das Hilfsblatt 104 kann ebenfalls ein Fußende 130, ein Spitzenende 132 und eine die Länge zwischen dem Fußende 130 und dem Spitzenende 132 definierende Hilfsspannweite 134 enthalten. Die Hilfsspannweite 134 kann im Wesentlichen gleich jeder geeigneten Länge sein. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Hilfsspannweite 134 im Wesentlichen gleich einer Länge sein, die kleiner als die Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102 ist.
Zusätzlich kann, wie es insbesondere in den 3 und 4 dargestellt ist, das Hilfsblatt 104 in einer Ausführungsform im Wesentlichen ein geeignetes aerodynamisches Profil oder eine Form definieren. Beispielsweise kann das Hilfsblatt 104 als ein gewölbtes oder symmetrisches Schaufelblatt ausgebildet sein. In einer derartigen Ausführungsform können die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Kanten 124, 126 des Hilfsblattes 104 im Wesentlichen Vorder- und Hinterkanten des Schaufelblattes entsprechen. Ähnlich zu den vorstehend beschriebenen kann das Hilfsblatt 104 auch speziell aeroelastisch angepasst sein, um dessen aerodynamische Eigenschaft zu verbessern. Alternativ kann das Hilfsblatt 104 ein im Wesentlichen nicht-aerodynamisches Profil oder eine Form definieren. Beispielsweise kann das Hilfsblatt 104 als eine relativ ebene Platte ausgebildet sein und kann einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt definieren.
Ähnlich dem Hauptrotorblatt 102 kann das Hilfsblatt 104 auch jeden geeigneten Außen und Innenaufbau und/oder Komponenten haben. Beispielsweise kann das Hilfsblatt eine Außenschale 136 enthalten, die die Außenoberfläche des Hilfsblattes 104 definiert. Die Außenschale 136 kann eine einteilige Schale sein oder kann eine Vielfalt von Schalenkomponenten enthalten. zusätzlich kann das Hilfsblatt 104 interne Aufbaukomponenten, wie z. B. einen oder mehrere Holmstege 30 enthalten, die sich zwischen entsprechenden Holmgurten 32 (2) erstrecken. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass der Innen- und Außenaufbau und/oder Komponenten des Hilfsblattes 104 nicht auf den hierin offengelegten Aufbau und/oder die Komponenten beschränkt sein müssen. Stattdessen kann das Hilfsblatt 104 der vorliegenden Offenlegung jede geeignete Innen- und/oder Außen-Ausführungsform haben.
Wie es insbesondere in 4 dargestellt ist, ist das Hilfsblatt 104 auf der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 dergestalt angeordnet, dass jede auf der Saugseite 112 auftretende Strömungsablösung verhindert oder verzögert werden kann. Im Wesentlichen kann das Hilfsblatt 104 in der Sehnenrichtung an jeder geeigneten Stelle entlang der Sehne 120 des Hauptrotorblattes 102 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann das Hilfsblatt dergestalt angeordnet sein, dass sich kein Teil des Hilfsblattes 104 stromaufwärts von der Vorderkante 114 des Hauptrotorblattes 102 erstreckt. Somit kann die stromaufwärts liegende Kante 124 des Hilfsblattes 104 im Wesentlichen stromabwärts zu der Vorderkante 114 des Hauptrotorblattes 102 ausgerichtet oder angeordnet sein. In einer speziellen Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes kann das Hilfsblatt 104 entlang der Sehne 120 des Hauptrotorblattes 102 an dem Punkt der maximalen Dicke 138 des Hauptrotorblattes 102 (d. h., an dem maximalen Abstand zwischen der Druckseite 110 und der Saugseite 112) für jede entsprechende Sehne 120 angeordnet sein.
Zusätzlich kann in einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes das Hilfsblatt 104 in der Sehnenrichtung an einer Stelle zwischen der Vorderkante 114 des Hauptrotorblattes 102 und der Position angeordnet sein, an welcher sich der Ablösungspunkt 36 (2) bei Fehlen des Hilfsblattes 104 befinden würde. Beispielsweise kann das Hilfsblatt 104 so eingerichtet sein, dass die stromaufwärts liegende Kante 124 oder die stromabwärts liegende Kante 126 des Hilfsblattes 104 stromaufwärts vor dem Ablösungspunkt 136 angeordnet ist. Wie vorstehend angegeben, kann die Lage des Ablösungspunktes 36 auf einem Rotorblatt im Allgemeinen abhängig von zahlreichen Faktoren variieren. Jedoch hat es sich für in einem vernünftigen Anstellwinkel ausgerichtete herkömmliche Rotorblätter herausgestellt, dass der Ablösungspunkt 36 im Wesentlichen in einem Abstand von der Vorderkante 114 gleich oder weniger als angenähert 50% der Sehne des Rotorblattes bei einem gegebenen Punkt entlang der Spannweite 118 angeordnet sein kann. Dieses kann insbesondere für Bereiche in der Nähe des Blattfußes 106 des Hauptrotorblattes 102 gelten. Beispielsweise kann sich unter der Annahme, dass die Vorderkante 114 des Hauptrotorblattes 102 eine Sehnenlänge von 0 definiert, der Ablösungspunkt 36 im Wesentlichen bei ca. 0% bis ca. 50% der Sehne 120 bei einem gegebenen Punkt entlang der Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102, wie z. B. bei ca. 5% bis ca. 40% der Sehne 120 oder von ca. 30 bis ca. 35% der Sehne 120 und allen anderen Unterbereichen dazwischen befinden. Es dürfte erkennbar sein, dass sich in alternativen Ausführungsformen der Ablösungspunkt in einem größeren Abstand von der Vorderkante 114 als angenähert 50% der Sehne 120 an einem gegebenen Punkt entlang der Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102 befinden kann. Es hat sich herausgestellt, dass durch Positionieren wenigstens eines Teils des Hilfsblattes 104 stromaufwärts vor dem Ablösungspunkt 36, das Hilfsblatt 104 effektiv eine Strömungsablösung verhindern oder verzögern kann.
Ferner kann das Hilfsblatt 104 von dem Hauptrotorblatt 102 so auch in Abstand angeordnet sein, dass ein Spalt oder ein Kanal 140 zwischen dem Hilfsblatt 104 und der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 definiert wird. Wie es in 4 dargestellt ist, kann das Hilfsblatt 104 in einer Ausführungsform in Bezug auf die Saugseite 112 des Hauptrotorblattes dergestalt ausgerichtet sein, dass der Kanal 140 zwischen der stromaufwärts liegenden Kante 124 und der stromabwärts liegenden Kante 124 des Hilfsblattes 104 zusammenläuft. Ein derartiger zusammenlaufender Kanal 140 kann im Allgemeinen dazu beitragen, den Luftstrom entlang der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 zu führen und kann auch eine Beschleunigung der Luft bewirken, während sie durch den Kanal 140 strömt, und dadurch das Auftriebs- und Luftwiderstandsverhalten des Hauptrotorblattes 102 verbessern. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass der zwischen dem Hilfsblatt 104 und dem Hauptrotorblatt 102 definierte Kanal nicht zusammenlaufen muss. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform das Hilfsblatt 104 in Bezug auf die Saugseite 112 dergestalt ausgerichtet sein, dass die Höhe 142 des Kanals 140 im Wesentlichen von der stromaufwärts liegenden Kante 124 zu der stromabwärts liegenden Kante 124 des Hilfsblattes 104 konstant bleibt. Alternativ kann das Hilfsblatt 104 in Bezug auf die Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 so ausgerichtet sein, dass der Kanal 140 zwischen den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Kanten 124, 126 auseinander läuft.
Es dürfte erkennbar sein, dass der zwischen dem Hauptrotorblatt 102 und dem Hilfsrotorblatt 104 definierte Kanal 140 im Wesentlichen bei jeder geeigneten Höhe 142 von der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 aus angeordnet sein kann. Jedoch kann in mehreren Ausführungsformen die durchschnittliche Höhe 142 des Kanals 140 (d. h., die Höhe etwa am Mittelpunkt der Hilfssehne 128) ca. 0% bis ca. 40% der entsprechenden Sehne 120 des Hauptrotorblattes 102 an jeder Stelle in Spannenrichtung des Kanals 140 betragen, wie z. B. ca. 5% bis ca. 30% der entsprechenden Sehne 120 an jeder Stelle in Spannweitenrichtung oder ca. 10% bis ca. 25% der entsprechenden Sehne 120 an jeder Stelle in Spannweitenrichtung und allen Unterbereichen dazwischen.
Es sollte auch angemerkt werden, dass das Hilfsblatt 104 im Wesentlichen an jeder geeigneten Stelle angebracht sein kann und sich über jede geeignete Länge in der Spannweitenrichtung (d. h., in der Längsrichtung) zwischen dem Blattfuß 106 und der Blattspitze 108 des Hauptrotorblattes 102 erstrecken kann. Beispielsweise kann sich in einer Ausführungsform die Hilfsspannweite 134 des Hilfsblattes 104 im Wesentlichen entlang der gesamten Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102 erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann sich die Hilfsspannweite 134 des Hilfsblattes 104 nur entlang einem Teil der Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102 erstrecken. Beispielsweise hat es sich herausgestellt, dass die an der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 auftretende Strömungsablösung insbesondere in dem Bereich in der Nähe des Blattfußes 106 problematisch ist. Somit kann sich das Hilfsblatt 104 in einer Spannweitenrichtung von im Wesentlichen angrenzend an den Blattfuß 106 bis zu jedem geeigneten Abstand von dem Blattfuß 106 erstrecken, an welchem noch eine Strömungsablösung auftreten kann. Beispielsweise kann sich in einer speziellen Ausführungsform das Hilfsblatt 104 in einer Spannweitenrichtung von im Wesentlichen angrenzend an den Blattfuß 106 bis zu einem Abstand von dem Blattfuß 106 im Wesentlichen gleich oder weniger als ca. 50% der Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 102, wie z. B. von ca. 0% bis ca. 50% der Spannweite 118 oder von ca. 0% bis ca. 30% der Spannweite 118 oder von ca. 10% bis ca. 20% der Spannweite 118 und allen anderen Unterbereichen dazwischen erstrecken.
Gemäß weiterem Bezug auf die 3–5 kann die Rotorblattanordnung 100 der vorliegenden Offenlegung ferner ein oder mehrere Halteelemente 144, 146 enthalten, die für eine Befestigung und/oder Verbindung des Hilfsblattes 104 mit dem Hauptrotorblatt 102 eingerichtet sind. Beispielsweise kann, wie es in 4 dargestellt ist, ein erstes Halteelement 144 an dem Fußende 130 des Hilfsblattes 104 befestigt sein und ein zweites Halteelement 146 kann an dem Spitzenende 132 des Hilfsblattes 104 befestigt sein. Es dürfte jedoch erkennbar sein, dass im Wesentlichen eine beliebige Anzahl von Halteelementen 144, 146 jedem beliebigen Abschnitt des Hilfsblattes 104 zugeordnet und/oder damit verbunden sein kann, um eine Befestigung des Hilfsblattes 104 und/oder Verbindung mit dem Hauptrotorblatt 102 zu ermöglichen. Es dürfte auch erkennbar sein, dass das bzw. die Halteelemente im Wesentlichen jedes geeignete Element aufweisen können, das dafür ausgelegt ist, das Hilfsblatt 104 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 dergestalt zu haltern, dass ein Kanal 140 zwischen dem Hilfsblatt 104 und der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 definiert wird. Somit können das bzw. die Halteelemente 144, 146 eine Haltestange bzw. Haltestangen, einen bzw. mehr Halterahmen und/oder irgendein anderes geeignetes Bauelement aufweisen.
Im Wesentlichen können das bzw. die Halteelemente 144, 146 an einem ersten Ende 148 an dem Hilfsblatt 104 befestigt sein, und an einem zweiten Ende an irgendeiner inneren und/oder äußeren Komponente des Hauptrotorblattes 102 befestigt sein. Beispielsweise können sich das bzw. die Halteelemente 144, 146 durch eine in der Außenschale des Hauptrotorblattes 102 dergestalt definierte Öffnung 152 erstrecken, dass das zweite Ende des bzw. der Halteelemente 144, 146 an einer inneren Komponente des Blattes 102, wie z. B. dem Holmsteg 30, dem Holmgurt 32 (2) oder an irgendeiner anderen geeigneten Innenkomponente befestigt werden kann.
In einer Ausführungsform können das bzw. die Tragelemente 144, 146 dergestalt eingerichtet sein, dass sie das Hilfsblatt 104 mit dem Hauptrotorblatt 102 dergestalt verbinden, dass die Position und/oder Ausrichtung des Hilfsblattes 104 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 fixiert ist. Alternativ können die Position und/oder Ausrichtung des Hilfsblattes 104 einstellbar sein, um variierende Wind/Betriebs-Bedingungen und/oder Steuerungsbedingungen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann in mehreren Ausführungsformen die Position des Hilfsblattes 104 in der Sehnenrichtung einstellbar sein und/oder in irgendeiner anderen Richtung in Bezug auf die Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 (z. B. durch Anpassen der Position des Hilfsblattes 104 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 dergestalt, dass die Höhe 142 des Kanals 140 vergrößert oder verkleinert wird). Somit kann gemäß Darstellung in 5 das zweite Ende 150 des bzw. der Halteelemente 144, 146 an jeder geeigneten Verstelleinrichtung 154 befestigt sein, die dafür eingerichtet ist, eine Einstellung der Position des Hilfsblattes 104 zu ermöglichen. Die Verstellvorrichtung 154 kann wiederum an einer Innenkomponente des Rotorblattes 102, wie z. B. dem Holmsteg 30, den Holmgurten 32 (2) oder irgendeiner anderen geeigneten Innenkomponente befestigt sein.
In einer Ausführungsform kann die Verstellvorrichtung 154 einen Motor, eine Riemenscheibe oder irgendeinen anderen geeigneten Drehverstellmechanismus aufweisen, der eine Drehung des Hilfsblattes 104 um das zweite Ende 150 des bzw. der Halteelemente 144, 146 ermöglicht, um so die Position des Hilfsblattes 104 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 zu verändern. Alternativ kann die Verstellvorrichtung 154 einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder, eine Zahnstange und ein Ritzel oder irgendeinen anderen geeigneten linearen Verstellmechanismus aufweisen, der eine Verstellung des bzw. der Halteelemente 144, 146 und des Hilfsblattes 104 in jeder Richtung (z. B. in der Sehnenrichtung) ermöglicht und/oder eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Höhe 142 des Kanals 140 ermöglicht. Es dürfte erkennbar sein, dass in Ausführungsformen, in welchen das bzw. die Halteelemente 144, 146 gedreht und/oder linear verstellt werden können, das Hauptrotorblatt 102 zur Anpassung an derartige Bewegungen eingerichtet sein kann. Beispielsweise können, wie es in 4 dargestellt ist, ein Schlitz oder eine längliche Öffnung 152 in der Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 definiert sein, um eine Bewegung des bzw. der Halteelemente 144, 146 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 zu ermöglichen.
Es dürfte erkennbar sein, dass, wenn die Position des Hilfsblattes 104 eingestellt wird, die Halteelemente 144, 146 für eine Drehung, Verschiebung und/oder anderweitige Bewegung gleichzeitig oder synchron zueinander eingerichtet sein können. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Halteelemente 144, 146 für eine unabhängige Drehung, Verschiebung und/oder anderweitige Bewegung voneinander eingerichtet sein.
Zusätzlich kann in weiteren Ausführungsformen die Ausrichtung oder Anstellung des Hilfsblattes 104 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 102 einstellbar gemacht werden, indem das erste Ende 148 des bzw. der Halteelemente 144, 146 drehbar oder schwenkbar mit dem Hilfsblatt 104 verbunden werden. Beispielsweise kann, wie es in 5 dargestellt ist, ein Schwenkpunkt 156 an dem Befestigungspunkt des Hilfsblattes 104 an jedem Halteelement 144, 146 definiert sein, um so eine Schwenkung des Hilfsblattes 104 um das bzw. die Halteelemente 144, 146 zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann der Schwenkpunkt 156 beispielsweise eine mit einem (nicht dargestellten) Motor verbundene Querwelle oder Stange enthalten, um eine Schwenkbewegung des Hilfsblattes 104 um die Halteelemente 144, 146 zu ermöglichen. Alternativ kann ein (nicht dargestellter) Zahnradmechanismus verwendet werden, um das erste Ende 148 des bzw. der Halteelemente 144, 146 an dem Hilfsblatt 104 zu befestigen. Verschiedene weitere Schwenk- oder Drehbefestigungsmechanismen/Verfahren, die dazu verwendet werden können, das erste Ende 148 des bzw. der Halteelemente 144, 146 an dem Hilfsblatt 104 schwenkbar oder drehbar zu befestigen, dürften für den Fachmann ersichtlich sein.
Es dürfte erkennbar sein, dass, obwohl hierin eine Befestigung und/oder Verbindung des Hilfsblattes 104 an dem Hauptrotorblatt 102 beschrieben wird, das Hilfsblatt 104 alternativ an jeder beliebigen anderen geeigneten Komponente einer Windkraftanlage befestigt werden kann. Beispielsweise kann das Hilfsblatt 104 in einer anderen Ausführungsform mit der Nabe 18 der Windkraftanlage 10 (1) an deren Fußende 130 verbunden sein.
In 6 ist eine teilperspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rotorblattanordnung 200 gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes dargestellt. Gemäß Darstellung enthält die Rotorblattanordnung 200 ein Hauptrotorblatt 202 und ein Hilfsblatt 204, das auf einer Saugseite 212 des Hauptrotorblattes 202 angeordnet ist. Insbesondere können das Hauptrotorblatt 202 und das Hilfsblatt 204 wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 3–5 beschrieben eingerichtet sein. Jedoch definiert im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Hilfsblatt 104 das in 6 dargestellte Hilfsblatt 204 eine (sich zwischen dem stromaufwärts liegenden Ende 224 und dem stromabwärts liegenden Ende 226 erstreckende) Hilfssehne 228, welche in der Länge entlang der Hilfsspannweite 234 variiert. Beispielsweise kann gemäß Darstellung die Hilfssehne 228 in der Länge abnehmen, während sich das Hilfsblatt 204 in der Spannweitenrichtung von dem Fußende 230 zu dem Spitzenende 232 erstreckt. Alternativ kann die Hilfssehne 228 so eingerichtet sein, dass sie in der Länge zunimmt, während sich das Hilfsblatt 204 in der Spannweitenrichtung von dem Fußende 230 zu dem Spitzenende 232 erstreckt.
Ferner kann, wie es in der dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, das Hilfsblatt 204 an dem Hauptrotorblatt 202 dergestalt befestigt oder anderweitig damit verbunden sein, dass das Hilfsblatt in Bezug auf die allgemeine Spannweitenrichtung des Hauptrotorblattes 202 verkantet oder im Winkel angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform kann zu bevorzugen sein, wenn die optimale Position in der Sehnenrichtung zum Verhindern einer Strömungsablösung an unterschiedlichen Querschnitten entlang der Spannweite 118 (3) des Hauptrotorblattes 202 variiert. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die optimale Sehnenposition bei der Maximaldicke 138 (5) des Hauptrotorblattes 202 für eine beliebige spezielle Sehne 220 entlang der Spannweite 118 des Hauptrotorblattes 202 angeordnet sein. Demzufolge kann die dargestellte Ausführungsform die Einstellung der Sehnenrichtungsposition des Hilfsblattes 204 entlang der Spannweite 118 so ermöglichen, dass sie der Stelle der maximalen Dicke 138 des Hauptrotorblattes 202 folgt.
Wie es in 6 dargestellt ist, kann in einer Ausführungsform der Abstand 260 zwischen der stromaufwärts liegenden Kante 224 des Hilfsblattes 204 und der Vorderkante 214 des Hauptrotorblattes 202 zunehmen, während sich das Hilfsblatt 204 in Spannweitenrichtung von dem Fußende 230 zu dem Spitzenende 232 erstreckt. Alternativ kann das Hilfsblatt 204 dergestalt eingerichtet sein, dass der Abstand 260 abnimmt, während sich das Hilfsblatt 204 in der Spannweitenrichtung von dem Fußende 230 zu dem Spitzenende 232 erstreckt. Es dürfte erkennbar sein, dass, obwohl das Hilfsblatt 104 in 6 mit einer im Wesentlichen linearen Ausführungsform dergestalt dargestellt ist, dass sich die Position des Hilfsblattes 204 in Sehnenrichtung mit einer konstanten Rate zwischen dem Fußende 230 und dem Spitzenende 232 verändert, das Hilfsblatt 204 nicht eine derartige Ausführungsform haben muss. Beispielsweise kann das Hilfsblatt 204 entlang seiner Hilfsspannweite 234 gekrümmt sein, um eine Einstellung des Abstandes zwischen der stromaufwärts liegenden Kante 224 des Hilfsblattes 204 und der Vorderkante 214 des Hauptrotorblattes 202 in einer nicht-linearen Weise zu ermöglichen. Alternativ kann das Hilfsblatt 204 entlang seiner Hilfsspannweite 234 verdreht sein, um eine Veränderung der Sehnenposition des Hilfsblattes 204 in Bezug auf das Hauptrotorblatt 202 zu ermöglichen.
In 7 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Rotorblattanordnung 300 für eine Windkraftanlage dargestellt. Wie dargestellt, enthält die Rotorblattanordnung 300 ein Hauptrotorblatt 302 und mehreren Hilfsblätter, wie z. B. ein erstes und zweites Hilfsblatt 304, 305, die auf der Saugseite 312 des Hauptrotorblattes 302 angeordnet sind. Im Wesentlichen können das Hauptrotorblatt 302 und die Hilfsblätter 304, 305 wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 3–6 beschrieben, eingerichtet sein. Zusätzlich dürfte es erkennbar sein, dass, obwohl nur zwei Hilfsblätter 304, 305 dargestellt sind, die Rotorblattanordnung 300 eine beliebige Anzahl von auf der Saugseite 312 des Hauptrotorblattes 302 angeordneten Hilfsblättern enthalten kann.
Wie es in 7 dargestellt ist, kann in einer Ausführungsform jedes Hilfsblatt 304, 305 unterschiedliche Abmessungen haben. Beispielsweise kann das erste Hilfsblatt 304 eine andere Hilfssehne 328 und Spannweite 334 als die von dem zweiten Hilfsblatt 305 definierte Hilfssehne 329 und Spannweite 335 haben. Ebenso können die Hilfsblätter 304, 305 unterschiedliche Formen definieren. Beispielsweise kann das erste Hilfsblatt 304 einen im Wesentlichen aerodynamischen Querschnitt (z. B. ein symmetrisches oder gewölbtes Schaufelblatt) definieren, während das zweite Hilfsblatt 305 einen im Wesentlichen nicht aerodynamischen Querschnitt (z. B. einen rechteckigen Querschnitt) und umgekehrt definieren kann. Alternativ können die Hilfsblätter 304, 305 dergestalt eingerichtet sein, dass sie dieselben oder ähnliche Abmessungen und/oder Formen haben. Ferner können die Hilfsblätter 304, 305 dergestalt eingerichtet sein, dass sie die gleichen oder unterschiedliche Anstellwinkel in Bezug auf das Hauptrotorblatt 302 und/oder dieselben oder unterschiedliche Höhen 142 der Kanäle 140 (5) haben, die zwischen den Hilfsblättern 304, 305 und dem Hauptrotorblatt 302 definiert sind.
Es dürfte erkennbar sein, dass, wenn mehrere Hilfsblätter 304, 305 in der Rotorblattanordnung 300 des vorliegenden Erfindungsgegenstandes beinhaltet sind, die Hilfsblätter 304, 305 im Wesentlichen an einer beliebigen geeigneten Stelle entlang der Sehne 320 des Hauptrotorblattes 302 angeordnet sein können. Jedoch kann es in einer speziellen Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes zu bevorzugen sein, dass das am weitesten stromaufwärts auf dem Hauptrotorblatt 302 angeordnete Hilfsblatt (z. B. das erste Hilfsblatt 304) an einer Stelle zwischen der Vorderkante 318 des Hauptrotorblattes 302 und dem Ablösungspunkt 36 (2) angeordnet ist. In einer derartigen Ausführungsform können alle stromabwärts von dem am weitesten stromaufwärts liegenden Hilfsblatt (z. B. das zweite Hilfsblatt 305) an jeder geeigneten Stelle(n) stromabwärts von dem Ablösungspunkt 36 angeordnet sein. Zusätzlich dürfte erkennbar sein, dass in einer Ausführungsform die Hilfsblätter 304, 305 im Allgemeinen in Abstand voneinander in einer Sehnenrichtung in jedem beliebigen geeigneten Abstand 362 angeordnet sein können. Jedoch kann in einer speziellen Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes der Abstand 362 gleich oder kleiner als ca. 50% der maximalen Sehne des Hauptrotorblattes 302, wie z. B. ca. 5% bis ca. 40% der maximalen Sehne oder ca. 20 bis 30% der maximalen Sehne und alle anderen Zwischenbereiche sein. Alternativ können die Hilfsblätter 304, 305 voneinander in der Spannweitenrichtung in Abstand angeordnet sein. Beispielsweise können in einer speziellen Ausführungsform die Hilfsblätter 304, 305 im Allgemeinen in einer Sehnenrichtung ausgerichtet und voneinander in einer Spannweitenrichtung in Abstand angeordnet sein.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Es wird eine Rotorblattanordnung 100 für eine Windkraftanlage 10 offengelegt. Die Rotorblattanordnung 100 kann im Wesentlichen ein Hauptrotorblatt 102 und ein auf einer Saugseite 112 des Hauptrotorblattes 102 angeordnetes Hilfsblatt 104 enthalten. Das Hilfsblatt 104 kann im Wesentlichen eine stromaufwärts liegende Kante 124 und eine stromabwärts liegende Kante 126 enthalten, wobei die stromaufwärts liegende Kante 124 stromabwärts von einer Vorderkante 114 des Hauptrotorblattes 102 positioniert ist.
Bezugszeichenliste

10: Windkraftanlage
12: Turm
14: Gondel
16: Rotorblätter
18: Rotornabe
20: Luft
22: Druckseite
24: Saugseite
26: Vorderkante
28: Hinterkante
30: Holmsteg
32: Holmgurte
34: Strömungsanhaftungsbereich
36: Ablösepunkt
38: Strömungsablösungsbereich
40: Windrichtung
100: Rotorblattanordnung
102: Hauptrotorblatt
104: Hilfsblatt
106: Blattfuß
108: Blattspitze
110: Druckseite
112: Saugseite
114: Vorderkante
116: Hinterkante
118: Spannweite
120: Sehne
122: Außenschale
124: stromaufwärts liegende Kante
126: stromabwärts liegende Kante
128: Hilfssehne
130: Fußende
132: Spitzenende
134: Hilfsspannweite
136: Außenschale
138: Dicke
140: Kanal
142: Höhe
144: erstes Halteelement
146: zweites Halteelement
148: erstes Ende
150: zweites Ende
152: Öffnung
154: Verstellvorrichtung
156: Schwenkpunkt
200: Rotorblattanordnung
202: Hauptrotorblatt
204: Hilfsblatt
212: Saugseite
214: Vorderkante
220: Sehne
224: stromaufwärts liegende Kante
226: stromabwärts liegende Kante
228: Hilfssehne
230: Fußende
232: Spitzenende
234: Hilfsspannweite
260: Abstand
300: Rotorblattanordnung
302: Hauptrotorblatt
304: erstes Hilfsblatt
305: zweites Hilfsblatt
312: Saugseite
318: Vorderkante
320: Sehne
328: Hilfssehne
329: Hilfssehne
334: Hilfsspannweite
335: Hilfsspannweite
362: Abstand

Claims

Rotorblattanordnung (100) für eine Windkraftanlage (10), aufweisend: ein Hauptrotorblatt (102), wobei das Hauptrotorblatt (102) eine sich zwischen einer Vorderkante (114) und einer Hinterkante (116) erstreckende Druckseite (110) und eine Saugseite (112) enthält; und ein auf der Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) angeordnetes Hilfsblatt (104), wobei das Hilfsblatt (104) eine stromaufwärts liegende Kante (124) und eine stromabwärts liegende Kante (126) enthält, wobei die stromaufwärts liegende Kante (124) stromabwärts von der Vorderkante (114) des Hauptrotorblattes (102) positioniert ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (104) einen von einem aerodynamischen Querschnitt und einem nicht-aerodynamischen Querschnitt definiert.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (104) von dem Hauptrotorblatt (102) dergestalt in Abstand angeordnet ist, dass ein Kanal (140) zwischen dem Hilfsblatt (104) und der Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) definiert ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 3, wobei der Kanal (140) zwischen der stromaufwärts liegenden Kante (124) und der stromabwärts liegenden Kante (126) des Hilfsblattes (104) zusammenläuft.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 3, wobei der Kanal (140) eine durchschnittliche Höhe (142) von ca. 0% bis ca. 40% der entsprechenden Sehne (120) des Hauptrotorblattes (102) an jeder Stelle in Spannweitenrichtung des Kanals (140) hat.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärts liegende Kante (124) des Hilfsblattes (104) zwischen der Vorderkante (114) des Hauptrotorblattes (102) und einem Luftströmungsablösungspunkt (36) des Hauptrotorblattes (102) positioniert ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (104) eine Hilfssehne (128) zwischen der stromaufwärts liegenden Kante (124) und der stromabwärts liegenden Kante (126) definiert, wobei die Hilfssehne (128) gleich ca. 0% bis ca. 50% der maximalen Sehne (120) des Hauptrotorblattes (102) ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (104) eine Hilfssehne (128) zwischen der stromaufwärts liegenden Kante (124) und der stromabwärts liegenden Kante (126) definiert, wobei die Hilfssehne (128) variiert, während sich das Hilfsblatt (104) im Wesentlichen in Spannweitenrichtung entlang des Hauptrotorblattes (102) erstreckt.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei sich das Hilfsblatt (104) im Wesentlichen in Spannweitenrichtung von im Wesentlichen angrenzend an den Blattfuß (106) des Hauptrotorblattes (102) bis zu einem Abstand von dem Blattfuß (106) gleich 0% bis ca. 50% der Spannweite (118) des Hauptrotorblattes (102) erstreckt.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (102) ein erstes Hilfsblatt (304) und ein zweites Hilfsblatt (305) aufweist, wobei das erste und das zweite Hilfsblatt (304, 305) voneinander entlang der Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) in Abstand angeordnet sind.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 10, wobei das erste und das zweite Saugblatt (304, 305) wenigstens eines von unterschiedlichen Anstellungen und unterschiedlichen Höhen (142) der zwischen jedem Hilfsblatt (304, 305) und dem Hauptrotorblatt (102) definierten Kanäle (140) haben.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Hilfsblatt (104) dergestalt eingerichtet ist, dass ein Abstand zwischen der stromaufwärts liegenden Kante (124) des Hilfsblattes (104) und der Vorderkante (114) des Hauptrotorblattes (102) variiert, während sich das Hilfsblatt (104) im Wesentlichen in einer Spannweitenrichtung in Bezug auf das Hauptrotorblatt (102) erstreckt.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, welche ferner ein erstes Halteelement (144) und ein zweites Halteelement (146) aufweist, wobei das erste und das zweite Halteelement (144, 146) dafür eingerichtet sind, das Hilfsblatt (104) mit dem Hauptrotorblatt (102) zu verbinden.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines von der Position und der Anstellung des Hilfsblattes (104) in Bezug auf das Hauptrotorblatt (102) einstellbar ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch für eine Windkraftanlage (10), aufweisend: ein Hauptrotorblatt (102), wobei das Hauptrotorblatt (102) eine Druckseite (110) und eine Saugseite (112) enthält, die sich zwischen einer Vorderkante (114) und einer Hinterkante (116) erstrecken; ein Hilfsblatt (104), das auf der Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) angeordnet ist und eine stromaufwärts liegende Kante (124) und eine stromabwärts liegende Kante (126) enthält, wobei das Hilfsblatt (104) dergestalt eingerichtet ist, dass ein zusammenlaufender Kanal (140) zwischen dem Hilfsblatt (104) und der Saugseite (112) des Hauptrotorblattes (102) definiert ist; und ein Halteelement (144), wobei das Halteelement (144) dergestalt eingerichtet ist, dass sie das Hilfsblatt (104) mit dem Hauptrotorblatt (102) verbindet, wobei das Hilfsblatt (104) zwischen der Vorderkante (114) des Hauptrotorblattes (102) und einem Luftströmungsablösepunkt (36) des Hauptrotorblattes (102) positioniert ist.