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DE102016000294A1 - Rotorblatt mit Verstärkungs-Fasergelege und Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorblatts - Google Patents

Rotorblatt mit Verstärkungs-Fasergelege und Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorblatts Download PDF

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DE102016000294A1
DE102016000294A1 DE102016000294.8A DE102016000294A DE102016000294A1 DE 102016000294 A1 DE102016000294 A1 DE 102016000294A1 DE 102016000294 A DE102016000294 A DE 102016000294A DE 102016000294 A1 DE102016000294 A1 DE 102016000294A1
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DE
Germany
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rotor blade
reinforcing fiber
torsion
fiber fabric
shell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102016000294.8A
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English (en)
Inventor
Benjamin Rodax
Thomas Klemme
Lukas Mathis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Original Assignee
Senvion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Senvion GmbH filed Critical Senvion GmbH
Priority to DE102016000294.8A priority Critical patent/DE102016000294A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F03DWIND MOTORS
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    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt (8) einer Windenergieanlage (2), eine Windenergieanlage (2) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorblatts (8). Das Rotorblatt (8) umfasst eine in Faserverbundbauweise hergestellte Rotorblattschale (21), die einen vorderen Torsionskasten (16) und einen hinteren Rotorblattkasten (18) umschließt, wobei zwischen dem vorderen Torsionskasten (16) und dem hinteren Rotorblattkasten (18) ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale (21) verbindender Holm (14, 14a) vorhanden ist und in der Rotorblattschale (21) ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts (8) erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege (30) vorhanden ist. Das Verstärkungsfasergelege (30) ist ausschließlich in einem torsionsverstärkten Bereich (32) der Rotorblattschale (21) vorhanden, wobei dieser torsionsverstärkte Bereich (32) an einen vorderen Torsionskasten (16) und einen Holm (14) angrenzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einer in Faserverbundbauweise hergestellten Rotorblattschale, die einen vorderen Torsionskasten und einen hinteren Rotorblattkasten umschließt, wobei zwischen dem vorderen Torsionskasten und dem hinteren Rotorblattkasten ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale verbindender Holm vorhanden ist, und wobei in der Rotorblattschale ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege vorhanden ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem solchen Rotorblatt sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotorblatts.
  • Die aeroelastische Stabilität der Rotorblätter einer Windenergieanlage ist eine wichtige Voraussetzung dafür, unerwünschte Schwingungen in der Struktur der Windenergieanlage zu vermeiden. Durch die richtige Platzierung der Eigenfrequenzen des Rotorblatts, beispielsweise durch eine entsprechende Steifigkeitsauslegung, können unerwünschte Schwingungen weitgehend vermieden werden.
  • Eine bekannte dynamische Instabilität eines Rotorblatts ist das sog. „Flattern”, eine kombinierte Biege- und Torsionsschwingung. Wird das Rotorblatt zu einer oszillierenden Bewegung angeregt, so kann es zu einer gegenseitigen Anregung von Luftkräften, elastischen Kräften und Massekräften kommen, dem Flattern des Rotorblatts.
  • Beim Entwurf langer und schlanker Rotorblätter, wie sie bei Windenergieanlagen mit großer Leistung zum Einsatz kommen, muss die kritische Flatterdrehzahl möglichst weit außerhalb der Betriebsgrenzen liegen. Die kritische Flatterdrehzahl ist die Rotordrehzahl der Windenergieanlage, oberhalb derer die Gefahr besteht, dass die Rotorblätter zum Flattern neigen. Ein Flattern der Rotorblätter, also eine Divergenz der gekoppelten Biege- und Torsionsbewegung des Rotorblatts, sollte frühestens bei einer Drehzahl auftreten, die weit genug außerhalb der üblichen Betriebsgrenzen liegt.
  • Um das Flattern eines Rotorblatts zu verhindern bzw. dessen Flatterdrehzahl zu erhöhen, können die Biege- und Torsionsbewegungen des Rotorblatts entkoppelt werden, indem die Lage der elastischen Achse des Rotorblatts mit den Angriffspunkten der resultierenden aerodynamischen Kräfte möglichst zur Deckung gebracht wird. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, den Abstand der Biege- und Torsionseigenfrequenzen des Rotorblatts zu vergrößern. Die Torsionseigenfrequenzen des Rotorblatts können beispielsweise erhöht werden, indem das Rotorblatt möglichst torsionssteif gebaut wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, eine Windenergieanlage sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage anzugeben, wobei das Rotorblatt eine verbesserte/erhöhte Flatterdrehzahl aufweist und außerdem effizient und ökonomisch herstellbar sein soll.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Rotorblatt einer Windenergieanlage mit einer in Faserverbundbauweise hergestellten Rotorblattschale, die einen vorderen Torsionskasten und einen hinteren Rotorblattkasten umschließt, wobei zwischen dem vorderen Torsionskasten und dem hinteren Rotorblattkasten ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale verbindender Holm vorhanden ist, und wobei in der Rotorblattschale ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege vorhanden ist, wobei dieses Rotorblatt dadurch fortgebildet ist, dass das Verstärkungs-Fasergelege ausschließlich in einem torsionsverstärkten Bereich der Rotorblattschale vorhanden ist und dieser torsionsverstärkte Bereich an den vorderen Torsionskasten und an den Holm angrenzt.
  • Die Konstruktion des Rotorblatts gemäß den genannten Aspekten der Erfindung beruht auf der folgenden Überlegung: Um die Torsionssteifigkeiten von Rotorblättern zu erhöhen, wird vielfach ein Verstärkungsfasergelege eingesetzt, welches sich über die gesamte Tiefe des Rotorblatts erstreckt. Es konnte herausgefunden werden, dass, wenn dieses Verstärkungsfasergelege geteilt und doppelt um den Vorderkasten gelegt wird, sich ein wesentlich verbessertes Flatterverhalten des Rotorblatts einstellt. Der Schubmittelpunkt des Rotorblatts liegt näher an der Rotorblattvorderkante als bei herkömmlichen Lösungen, die Flatterdrehzahl steigt unabhängig von der Auffädelung um in etwa eine Umdrehung pro Minute. Das eingesetzte Verstärkungs-Fasergelege wird wesentlich effizienter eingesetzt. Die Menge an Verstärkungs-Fasergelege muss gegenüber einer Lösung, bei der dieses über die gesamte Rotorblatttiefe eingesetzt wird, nicht erhöht werden. Bei gleicher Menge des Verstärkungsfasergeleges wird dieses nun jedoch bei dem Rotorblatt gemäß Aspekten der Erfindung wesentlich effizienter eingesetzt. Bei dem torsionsverstärken Bereich des Rotorblatts handelt es sich insbesondere um einen torsionssteifigkeitsverstärken Bereich.
  • Der Holm des Rotorblatts umfasst insbesondere an seinen der Rotorblattschale zugewandten Enden je einen Holmgurt. Diese Holmgurte werden im Kotext der vorliegenden Beschreibung als Teil des Holms angesehen. Mit anderen Worten erstreckt sich also der torsionsverstärkende Bereich nicht nur direkt angrenzend an den Torsionskasten des Rotorblatts, sondern auch angrenzend an dessen Holm und dessen Holmgurte. In dem torsionsverstärkten Bereich der Rotorblattschale ist insbesondere zumindest eine Lage aus die Torsionssteifigkeit des Rotorblatts erhöhendem Verstärkungsfasergelege vorgesehen. Ferner insbesondere sind mehr als eine Lage dieses Fasergeleges vorhanden, beispielsweise ist das Verstärkungs-Fasergelege doppellagig oder mehr als doppellagig vorgesehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungs-Fasergelege zumindest eine Lage aus einem Biaxialfasergelege. Dieses Biaxialfasergelege weist einen Winkel von +/–30°, +/–45° oder auch +/–60° auf, wobei bevorzugt biaxiales Fasergelege mit einem Winkel von +/–45° zum Einsatz kommt.
  • Das Verstärkungs-Fasergelege wird insbesondere so in die Rotorblattschale des Rotorblatts gemäß Aspekten der Erfindung integriert, sodass im Bereich des Holms, insbesondere im Bereich der Holmgurte, kein Sprung der Torsionssteifigkeit des Rotorblatts vorliegt. Aus diesem Grund wird das Verstärkungs-Fasergelege bis in den Bereich der Holmgurte, ausgehend von der Rotorblattnase und zu beiden Seiten des Rotorblatts, also sowohl entlang der Druckseite als auch entlang der Saugseite, geführt. Mit anderen Worten wird also das Verstärkungs-Fasergelege so in die Saug- und Druckseitenschale integriert, dass es sich ausgehend von der Rotorblattnase in Richtung der Rotorblatthinterkante erstreckt. Das Verstärkungs-Fasergelege liegt in einem Bereich vor, an der die Rotorblattnase beginnt und sich in Richtung der Rotorblatthinterkante bis zu den Holmgurten erstreckt. Dabei ist es unschädlich, wenn das Verstärkungs-Fasergelege in Richtung der Rotorblatthinterkante die Holmgurte überlappt. Jedoch ist eine signifikante Überlappung unwirtschaftlich, da das überlappende Verstärkungsfasergelege sich nicht weiter positiv auf die Torsionseigenschaften und somit die Flatterdrehzahl des Rotorblatts auswirkt.
  • Sofern es sich bei dem Rotorblatt um ein Rotorblatt mit mehr als einem Holm handelt, so wird das Verstärkungs-Fasergelege ausgehend von der Rotorblattvorderkante bis zu dem Holm bzw. dessen Holmgurten gezogen, der näher an der Rotorblattvorderkante liegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Rotorblatt dadurch fortgebildet, dass der torsionsverstärkte Bereich des Rotorblatts vollständig und lückenlos mit dem Verstärkungs-Fasergelege versehen ist. Mit anderen Worten ist also im torsionsverstärkten Bereich des Rotorblatts durchgängig zumindest eine Lage aus dem Verstärkungs-Fasergelege, beispielsweise zumindest eine Lage aus Biaxialfasergelege, vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass sich der torsionsverstärkte Bereich in einer Längsrichtung des Rotorblatts in einem Rotorblattspitzenbereich erstreckt. Dieser Rotorblattspitzenbereich umfasst die Rotorblattspitze und erstreckt sich in Längsrichtung des Rotorblatts auf zumindest näherungsweise 50% der Gesamtlänge. Der Einsatz von Verstärkungs-Fasergelege in der Rotorblattschale in einem Bereich, welcher sich ausgehend von der Mitte des Rotorblatts, betrachtet in Längsrichtung, in Richtung der Rotorblattwurzel erstreckt, hat sich als unwirtschaftlich und wenig wirksam im Hinblick auf die Verbesserung der Torsionssteifigkeit erwiesen. Der torsionsverstärkte Bereich erstreckt sich also insbesondere ausgehend von einer Ebene parallel zu einer Profilebene, welche sich auf 50% der Länge in Längsrichtung zwischen Rotorblattwurzel und Rotorblattspitze befindet, in Richtung der Rotorblattspitze. Selbstverständlich sind diesbezüglich auch andere Werte vorgesehen, beispielsweise auch 60%, 70%, 80%, 85% oder gar 90%. Die angegebenen Prozentsätze geben den Anteil der Länge des Rotorblattspitzenbereichs an der Gesamtlänge des Rotorblatts an, wobei insbesondere der Rotorblattspitzenbereich in jedem Fall die Rotorblattspitze umfasst.
  • Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass sich der torsionverstärkte Bereich in Richtung einer Sehne des Rotorblatts, ausgehend von der Rotorblattvorderkante, zu beiden Seiten des Rotorblatts bis zu einer der Rotorblatthinterkante zugewandten Gurthinterkante eines in Längsrichtung des Rotorblatts verlaufenden Holmgurts erstreckt. Wie bereits erwähnt, betrifft dies bei Rotorblättern mit mehreren Holmen die Holmgurte des der Rotorblattvorderkante näheren Holms.
  • Im Ergebnis kann ein Rotorblatt zur Verfügung gestellt werden, welches bei effizientem Einsatz von Verstärkungs-Fasergelege, insbesondere Biaxialfasergelege, eine höhere Flatterdrehzahl aufweist, da seine Torsionssteifigkeit verbessert ist. Dies trifft sowohl auf Rotorblätter zu, welche in Faserverbundbauweise auf der Grundlage von Glasfasern hergestellt sind, als auch für solche Rotorblätter, welche in Faserverbundbauweise auf der Grundlage von Kohlefasern hergestellt werden.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Windenergieanlage mit einem Rotorblatt gemäß einem oder mehreren dazu vorgenannten Aspekten. Die Windenergieanlage, deren Rotorblätter eine erhöhte Flatterdrehzahl aufweisen, weist eine erhöhte Betriebssicherheit auf. Ferner treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf das Rotorblatt selbst erwähnt wurden.
  • Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, bei dem eine Rotorblattschale des Rotorblatts in Faserverbundbauweise hergestellt wird, wobei zwischen einem vorderen Torsionskasten und einem hinteren Rotorblattkasten ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale verbindender Holm vorgesehen wird, und wobei in der Rotorblattschale ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege vorgesehen wird, wobei das Verfahren dadurch fortgebildet ist, dass das Verstärkungs-Fasergelege ausschließlich in einem torsionsverstärken Bereich der Rotorblattschale vorgesehen wird, wobei dieser torsionsverstärke Bereich an den vorderen Torsionskasten und an den Holm angrenzt.
  • Auch auf das Verfahren treffen ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf das Rotorblatt selbst erwähnt wurden, sodass auf eine erneute Vorstellung verzichtet werden soll.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch fortgebildet, dass als Verstärkungs-Fasergelege zumindest eine Lage aus Biaxial-Fasergelege vorgesehen wird.
  • Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass der torsionsverstärke Bereich des Rotorblatts vollständig und lückenlos mit Verstärkungs-Fasergelege versehen wird.
  • Das Verfahren ist gemäß weiterer vorteilhafter Ausführungsformen ferner dadurch fortgebildet, dass sich der torsionsverstärke Bereich in einer Längsrichtung des Rotorblatts in einem Rotorblattspitzenbereich erstreckt und sich insbesondere in Richtung einer Sehne des Rotorblatts, ausgehend von der Rotorblattvorderkante zu beiden Seiten des Rotorblatts bis zu einer der Rotorblatthinterkante zugewandten Gurt-Hinterkante eines in Längsrichtung des Rotorblatts verlaufenden Holmgurts erstreckt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
  • 1 eine Windenergieanlage in schematisch vereinfachter Frontalansicht und
  • 2 und 3 schematisch vereinfachte Querschnittsansichten durch ein Rotorblatt in einem Rotorblattspitzenbereich.
  • In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
  • 1 zeigt in schematisch vereinfachter Frontalansicht eine Windenergieanlage 2, deren Tragstruktur 4 den Rotor einschließlich des Maschinenhauses trägt. Beispielhaft ist eine Windenergieanlage 2 dargestellt, welche auf Land gegründet ist. Es kann sich bei der Windenergieanlage 2 jedoch ebenso um eine Offshore-Anlage handeln. An einer Rotornabe 6 sind beispielhaft drei Rotorblätter 8 befestigt. Diese erstrecken sich in einer Längsrichtung L zwischen einer Rotorblattwurzel 10 und einer Rotorblattspitze 12.
  • Die Rotorblätter 8 der Windenergieanlage 2 sind in Faserverbundbauweise hergestellt. Hierbei ist sowohl vorgesehen, dass diese in Glasfaserverbundbauweise, in Kohlefaserverbundbauweise oder auch in gemischter Bauweise hergestellt sind. Die Rotorblätter 8 umfassen jeweils eine Rotorblattschale, wobei unter dem Begriff „Rotorblattschale” im Kontext der vorliegenden Beschreibung die gesamte äußere Hülle des Rotorblatts 8 zu verstehen ist, also insbesondere eine saugseitige Rotorblattschale und eine druckseitige Rotorblattschale zusammen. In Längsrichtung L erstreckt sich zwischen der Rotorblattwurzel 10 und der Rotorblattspitze 12 ein Holm 14. Dieser unterteilt das Rotorblatt 8, im Querschnitt betrachtet, in einen vorderen Torsionskasten 16 und in einen hinteren Rotorblattkasten 18. Dies ist in der schematisch vereinfachten Querschnittsansicht von 2 sichtbar.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Rotorblatt 8 in einem Rotorblattspitzenbereich 20. Der Rotorblattspitzenbereich 20 erstreckt sich ausgehend von einer Ebene E, welche zumindest näherungsweise parallel zu einer Profilebene des Rotorblatts 8 orientiert ist, bis zur Rotorblattspitze 12 und schließt diese ein. Der Rotorblattspitzenbereich 20 erstreckt sich ausgehend von der Ebene E in der äußeren Hälfte des Rotorblatts 8. Dies bedeutet, dass sich die Ebene E beispielsweise in der Mitte des Rotorblatts 8 zwischen der Rotorblattwurzel 10 und der Rotorblattspitze 12, also auf 50% der Länge des Rotorblatts in Längsrichtung L, befindet. Es ist ebenso vorgesehen, dass die Ebene E sich auf 60%, 70%, 80%, 85% oder gar 90% der Länge des Rotorblatts 8 in Längsrichtung L befindet.
  • Der Holm 14 des in 2 im Querschnitt gezeigten Rotorblatts 8 erstreckt sich zwischen einer Saugseitenschale 22 und einer Druckseitenschale 24. Die Saugseitenschale 22 und die Druckseitenschale 24 sind im Bereich der Rotorblattvorderkante 26 und im Bereich der Rotorblatthinterkante 28 zusammengefügt. In diesem Fall handelt es sich um ein Rotorblatt 8 in Schalenbauweise. Es ist ebenso vorgesehen, dass die Rotorblattschale 21 einteilig hergestellt ist, beispielsweise mit einer Wickeltechnik oder dergleichen.
  • In der Rotorblattschale 21 ist ein Verstärkungs-Fasergelege 30 (dargestellt in gestrichelter Linie) vorhanden. Das Verstärkungs-Fasergelege 30 ist ausschließlich in einem torsionsverstärkten Bereich 32 (schräg aufsteigend schraffiert) der Rotorblattschale 21 vorhanden. Der torsionsverstärkte Bereich 32 grenzt an den vorderen Torsionskasten 16 und an den Holm 14 an. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung werden ein saugseitiger Holmgurt 34 und ein druckseitiger Holmgurt 36 als Teile des Holms 14 aufgefasst.
  • Bei dem Verstärkungs-Fasergelege 30 handelt es sich beispielsweise um eine Lage aus Biaxialfasergelege. Der Winkel des Biaxialfasergeleges liegt beispielsweise zwischen +/–30° und +/–60° und beträgt bevorzugt +/–45°. Als Biaxialfasergelege ist sowohl Glasfasergelege als auch Kohlenstofffasergelege geeignet. Es handelt sich bei dem Verstärkungs-Fasergelege 30 um zumindest eine Lage an Biaxialfasergelege. Gemäß weiterer Ausführungsbeispiele sind mehrere Lagen vorgesehen, beispielsweise eine Doppellage an Biaxialfasergelege. Das Verstärkungs-Fasergelege 30 erstreckt sich ausschließlich in dem torsionsverstärkten Bereich 30 des Rotorblatts 8. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der torsionsverstärkte Bereich 32 des Rotorblatts 8 vollständig und lückenlos mit Verstärkungs-Fasergelege 30 versehen ist. Dies bedeutet, dass sich insbesondere eine oder mehrere Lagen aus Biaxialfasergelege ausgehend von der Rotorblattvorderkante 26 vollständig und lückenlos innerhalb des torsionsverstärkten Bereichs 32 sowohl entlang der Druckseitenschale 24 als auch entlang der Saugseitenschale 22 erstrecken. Diese eine oder mehrere Lagen aus Biaxialfasergelege enden bevorzugt an einer Gurthinterkante 38 des saugseitigen Holmgurts 34 und des druckseitigen Holmgurts 36. Mit anderen Worten endet der torsionsverstärkte Bereich 32 entlang einer Mittenebene ME, welche zumindest näherungsweise senkrecht auf einer Profilebene des Rotorblatts 8 steht und die Gurthinterkanten 38 einschließt. Die Profilebene des Rotorblatts 8 erstreckt sich zumindest näherungsweise in der Zeichenebene der 2 und 3. Dabei erstreckt sich der torsionsverstärkte Bereich 32 in Richtung einer Sehne 40 des Rotorblatts 8 ausgehend von der Rotorblattvorderkante 26 zu beiden Seiten des Rotorblatts 8, nämlich entlang der Saugseitenschale 22 als auch entlang der Druckseitenschale 24 bis zu der Mittenebene ME.
  • Die Gurthinterkante 38 des saugseitigen Holmgurts 24 bzw. des druckseitigen Holmgurts 36 ist eine der Rotorblatthinterkante 28 des Rotorblatts 8 zugewandte lange Seitenkante des entsprechenden Holmgurts. Die Holmgurte 34, 36 verlaufen ebenso wie der Holm 14 selbst entlang der Längsrichtung L des Rotorblatts 8. In Längsrichtung L erstreckt sich der torsionsverstärkte Bereich 32 des Rotorblatts 8 ausgehend von der in 1 gezeigten Ebene E in Längsrichtung L des Rotorblatts 8 bis zur Rotorblattspitze 12, also im Rotorblattspitzenbereich 20.
  • 3 zeigt einen weiteren schematisch vereinfachten Querschnitt durch ein Rotorblatt 8 im Rotorblattspitzenbereich 20. Anders als in 2 umfasst dieses Rotorblatt 8 zwei Holme, nämlich einen ersten und einen zweiten Holm 14a, 14b. Der torsionsverstärkte Bereich 32 des Rotorblatts 8 erstreckt sich bei diesem Rotorblatt 8 ausgehend von der Rotorblattvorderkante 26 bis zur Mittenebene ME, deren Lage durch die Gurthinterkanten 38 der druckseitigen bzw. saugseitigen Holmgurte 34, 36 des ersten Steges 14a definiert ist. Erneut werden der saugseitige Holmgurt 34 und der druckseitige Holmgurt 36 als Teil des Holms, in diesem Fall als Teil des ersten Holms 14a aufgefasst. Das Verstärkungsfasergelege 30 verläuft also insbesondere ein- oder mehrlagig vollständig und lückenlos in dem torsionsverstärkten Bereich 32 bis zur Gurthinterkante 38 des vorderen oder der Rotorblattvorderkante 26 zugewandten Holms 14a. Auch der Bereich zwischen dem nasenseitigen Holm 14a und dem der Rotorblatthinterkante 28 näheren zweiten Holm 14b wird als hinterer Rotorblattkasten 18 verstanden.
  • Im Ergebnis wird durch die zuvor genannten Maßnahmen ein Rotorblatt 8 bereitgestellt, welches eine erhöhte Flatterdrehzahl aufweist.
  • Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere” oder „vorzugsweise” gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Windenergieanlage
    4
    Tragstruktur
    6
    Rotornabe
    8
    Rotorblatt
    10
    Rotorblattwurzel
    12
    Rotorblattspitze
    14, 14a, 14b
    Holm
    16
    vorderer Torsionskasten
    18
    hinterer Rotorblattkasten
    20
    Rotorblattspitzenbereich
    21
    Rotorblattschale
    22
    Saugseitenschale
    24
    Druckseitenschale
    26
    Rotorblattvorderkante
    28
    Rotorblatthinterkante
    30
    Verstärkungs-Fasergelege
    32
    torsionsverstärkter Bereich
    34
    saugseitiger Holmgurt
    36
    druckseitiger Holmgurt
    38
    Gurthinterkante
    40
    Sehne
    L
    Längsrichtung
    E
    Ebene
    ME
    Mittenebene
    F
    Flatterdrehzahl
    A
    Auffädelung

Claims (10)

  1. Rotorblatt (8) einer Windenergieanlage (2) mit einer in Faserverbundbauweise hergestellten Rotorblattschale (21), die einen vorderen Torsionskasten (16) und einen hinteren Rotorblattkasten (18) umschließt, wobei zwischen dem vorderen Torsionskasten (16) und dem hinteren Rotorblattkasten (18) ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale (21) verbindender Holm (14) vorhanden ist, und wobei in der Rotorblattschale (21) ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts (8) erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege (30) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungs-Fasergelege (30) ausschließlich in einem torsionsverstärken Bereich (32) der Rotorblattschale (21) vorhanden ist und dieser torsionsverstärkte Bereich (32) an den vorderen Torsionskasten (16) und an den Holm (14) angrenzt.
  2. Rotorblatt (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungs-Fasergelege (30) zumindest eine Lage aus Biaxial-Fasergelege ist.
  3. Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der torsionsverstärkte Bereich (32) des Rotorblatts (8) vollständig und lückenlos mit Verstärkungs-Fasergelege (30) versehen ist.
  4. Rotorblatt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der torsionsverstärkte Bereich (32) in einer Längsrichtung des Rotorblatts (8) in einem Rotorblattspitzenbereich (20) erstreckt.
  5. Rotorblatt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der torsionsverstärkte Bereich (32) in Richtung einer Sehne (40) des Rotorblatts (8), ausgehend von der Rotorblattvorderkante (26) zu beiden Seiten des Rotorblatts (8) bis zu einer der Rotorblatthinterkante (28) zugewandten Gurt-Hinterkante (38) eines in Längsrichtung des Rotorblatts (8) verlaufenden Holmgurts (34, 36) erstreckt.
  6. Windenergieanlage (2) mit einem Rotorblatt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts (8) einer Windenergieanlage (2), bei dem eine Rotorblattschale (21) des Rotorblatts (8) in Faserverbundbauweise hergestellt wird, wobei zwischen einem vorderen Torsionskasten (16) und einem hinteren Rotorblattkasten (18) ein gegenüberliegende Seiten der Rotorblattschale (21) verbindender Holm (14) vorgesehen wird, und wobei in der Rotorblattschale (21) ein eine Torsionssteifigkeit des Rotorblatts (8) erhöhendes Verstärkungs-Fasergelege (30) vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungs-Fasergelege (30) ausschließlich in einem torsionsverstärkten Bereich (32) der Rotorblattschale (8) vorgesehen wird, wobei dieser torsionsverstärkte Bereich (32) an den vorderen Torsionskasten (16) und an den Holm (14) angrenzt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungs-Fasergelege (30) zumindest eine Lage aus Biaxial-Fasergelege vorgesehen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der torsionsverstärkte Bereich (32) des Rotorblatts (8) vollständig und lückenlos mit Verstärkungs-Fasergelege (30) versehen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der torsionsverstärkte Bereich (32) in einer Längsrichtung des Rotorblatts (8) in einem Rotorblattspitzenbereich (20) erstreckt und sich insbesondere in Richtung einer Sehne (40) des Rotorblatts (8), ausgehend von der Rotorblattvorderkante (26) zu beiden Seiten des Rotorblatts (8) bis zu einer der Rotorblatthinterkante (28) zugewandten Gurt-Hinterkante (38) eines in Längsrichtung des Rotorblatts (8) verlaufenden Holmgurts (34, 36) erstreckt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3919738A1 (de) * 2020-06-05 2021-12-08 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Vorrichtung und verfahren zur steuerung von blattinstabilitäten einer windturbine zur vermeidung von blattflattern
CN114961873A (zh) * 2021-02-25 2022-08-30 中国航发商用航空发动机有限责任公司 可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20206942U1 (de) * 2002-05-02 2002-08-08 REpower Systems AG, 22335 Hamburg Rotorblatt für Windenergieanlagen
DE102011080869A1 (de) * 2011-08-12 2013-02-14 Repower Systems Se Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, Stegpaket, Rotorblatt und Windenergieanlage
DE102014221965A1 (de) * 2014-10-28 2016-04-28 Senvion Gmbh Rotorblatt für eine Windkraftanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20206942U1 (de) * 2002-05-02 2002-08-08 REpower Systems AG, 22335 Hamburg Rotorblatt für Windenergieanlagen
DE102011080869A1 (de) * 2011-08-12 2013-02-14 Repower Systems Se Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, Stegpaket, Rotorblatt und Windenergieanlage
DE102014221965A1 (de) * 2014-10-28 2016-04-28 Senvion Gmbh Rotorblatt für eine Windkraftanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3919738A1 (de) * 2020-06-05 2021-12-08 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Vorrichtung und verfahren zur steuerung von blattinstabilitäten einer windturbine zur vermeidung von blattflattern
WO2021244871A1 (en) * 2020-06-05 2021-12-09 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Device and method of controlling blade instabilities of a wind turbine to avoid blade fluttering
US11905932B2 (en) 2020-06-05 2024-02-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Device and method of controlling blade instabilities of a wind turbine to avoid blade fluttering
CN114961873A (zh) * 2021-02-25 2022-08-30 中国航发商用航空发动机有限责任公司 可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机
CN114961873B (zh) * 2021-02-25 2024-05-31 中国航发商用航空发动机有限责任公司 可恢复变形的叶片及包含其的涡扇发动机

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