具被动控制襟翼运动的仅可拉伸加强件的风力涡轮机叶片的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具被动控制襟翼运动的仅可拉伸加强件的风力涡轮机叶片。一种风力涡轮机叶片，包括：具有压力侧(12)、吸力侧(14)和可从后缘中性位置偏转的后缘部分(20)的翼型(50)；以及固定在后缘部分上的仅可拉伸的加强件(52)，所述加强件包括拉伸中心，所述拉伸中心朝向所述翼型的压力侧设置且与当所述翼型处于所述翼型中性位置时所述翼型的弹性轴线相距一距离(54)。
【专利说明】具被动控制襟翼运动的仅可拉伸加强件的风力涡轮机叶片
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种具有襟翼或者柔性后缘的风力涡轮机叶片，响应于翼型的风力弓I发变形而被动控制所述襟翼或者柔性后缘的运动。所述被动控制通过在襟翼或者柔性后缘中设置的仅可拉伸的加强件实现。
【背景技术】
[0002]已知风力涡轮机叶片在正常操作期间遭遇各种各样的力。已知翼型响应于这些力而会变形，并且所述变形包括在朝着支撑塔架以及远离支撑塔架的方向上的拍打方向变形。在某些情况下，操作环境包括将产生施加在翼型上的力的风以及超过设计极限的相关变形。为了减轻该问题，已经采取各种方法，包括主动和被动控制翼型的表面，以减少空气动力学升力的量。主动控制包括具有致动器或者类似部件的襟翼。被动控制包括具有用于平衡空气动力学负载的机械弹簧的襟翼布置、以及具有空气弹性变形特性的柔性翼型，其被设计成响应于极端风力而改变翼型的空气动力学特性。例如，某些柔性翼型可以设计为具有从基部到末端的扫掠。当风力充分地驱动末端时，末端弯曲并且改变翼型的形状，以减少翼型上的空气动力学力，因此减轻叶片内的弯曲力矩以及与极端风力相关的变形。
[0003]虽然朝着支撑塔架的翼型拍打方向变形始终一定程度地被关注，但是当前叶片技术正在生产这样长度的叶片，该叶片使得翼型拍打方向变形和塔架撞击越来越成为问题。因此，本领域存在改进的空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]在下面的描述中结合附图来解释本发明，附图示出了:
[0005]图1示出了现有技术的风力涡轮机叶片翼型的截面图。
[0006]图2示出了风力涡轮机叶片翼型的示例性实施例的截面图。
[0007]图3-5示出了翼型的区段的透视图。
[0008]图6示出了铰接后缘襟翼的示例性实施例。
[0009]图7示出了铰接后缘襟翼的另一示例性实施例。
[0010]图8-9示出了遭受正向拍打方向变形的翼型的示意性侧视图。
[0011]图10示出了具有后缘襟翼的翼型的示例性实施例。
[0012]图11-14示出了后缘襟翼的各种示例性实施例。
【具体实施方式】
[0013]本发明人已经设计了用于风力涡轮机叶片翼型的后缘部分的聪明且独特的布置，该布置将由风力导致的叶片弯曲变形与后缘偏转被动地关联，以产生理想空气弹性变形效果。该布置允许在正向(下风、正常风向)负载期间减少空气动力学力(减少升力)，这减少了总体翼型拍打方向变形和疲劳加载。然而，不同于现有技术，该布置还不能促进在负向(上风)负载期间增加不需要的空气动力学升力，这趋向于增加总体翼型拍打方向变形和疲劳负载幅值。具体地，本发明包括设置在后缘部分中的仅有效地拉伸的加强件。在正向负载期间，通过使得后缘部分相对于压力侧而言朝向吸力侧偏转，将仅可拉伸的加强件的抗拉伸联接(增加)到后缘部分的固有抗拉伸，以改变翼型的曲率。这减少了翼型室(即，使吸力侧的曲率变平)，并且减少了翼型的空气动力学升力。本文使用翼型曲率来描述压力侧和吸力侧的整体形状，可以在翼型的截面中看到所述形状。每个截面可以具有其自身的形状，并且每个截面都有助于翼型的曲率。后缘部分可以是翼型的连续端的后端，或者可替换地所述后缘部分可以是非连续的襟翼。在负向负载期间，仅可拉伸的加强件不提供耐压缩或者提供可忽略的耐压缩，因此不能有助于后缘部分的内在耐压缩。因此，在负向负载期间，加强件几乎不作用或者没有作用在后缘部分上。仅可拉伸的加强件的这种选择因素得到这样的翼型，该翼型具有理想空气弹性变形特性，而不会具有之前总是伴随着理想空气弹性变形特性的不理想空气弹性变形特性。
[0014]图1示出了现有技术翼型10的截面，翼型10具有压力侧12、吸力侧14、前缘16、后缘18和后缘部分20。在翼型10的蒙皮22内是压力侧翼梁端24、吸力侧翼梁端26和腹板28。该截面是多种常规翼型中的典型翼型，这是因为根据柏努力原理，在吸力侧14上比在压力侧12上存在更大的凸出曲率，以产生升力。对于具有这种翼型10并且在靠近最大翼型厚度处设置有翼梁端24、26的叶片来说，因此后缘18通常(从主弯曲轴线朝向压力侧)位于主弯曲轴线下方，所述主弯曲轴线也公知为弹性轴线30。在正向翼型拍打方向变形32期间，位于弹性轴线30的压力侧12上的翼型10的第一翼展部分40遭受拉伸负荷，位于从弹性轴线30朝向吸力侧14上的翼型10的第二翼展部分42遭受压缩负荷。弹性轴线保持中性，并且作为翼型10内的拉伸负荷和压缩负荷之间的过渡。在负向翼型拍打方向变形34期间动力学方面颠倒，从而使得在负向翼型拍打方向变形34期间，第一翼展部分40遭受压缩负荷，而第二翼展部分42遭受拉伸负荷。弹性轴线30存在于每个截面中。如果每条弹性轴线与相邻的弹性轴线完好地对齐，则这些弹性轴线可以被认为形成弹性平面(未示出)。在弹性轴线不完好地对齐的示例中，这些弹性轴线可以被认为形成翼型10的中性表面(类似于弹性“带”或“条”)。在主叶片结构的非线性弹性行为的情况下，中性(无弯曲应变)轴线的位置不是恒定的，但是也适用相同的原理。
[0015]公知的是，在负荷下，带有具有类似于图1示出的截面的截面的翼型10的常规叶片在正向负荷和负向负荷期间可以以可预测的方式作出反应。特别地，常规翼型10的后缘部分20可以在拉伸期间和在压缩期间具有内在刚度响应。在常规翼型10中，后缘部分20通常是朝着后缘18的部分，并且可以不存在翼型10的后缘部分20和其余部分44之间的明确分界线，所述其余部分44也是翼型10的前部。压缩刚度响应和拉伸刚度响应可以彼此相同或者可以彼此不同。另外，后缘部分20的刚度响应可以与翼型的其余部分44的相同或者可以不相同。在正向翼型拍打方向变形32期间，后缘部分20将抵抗关联于拉伸负荷的伸长。在该情况下，后缘部分20想要朝着弹性轴线30偏转以进行适应。在常规的翼型中，通过翼型的其余部分抑制该偏转。在具有柔性后缘或者铰接襟翼的翼型中，该偏转将减少吸力侧14的曲率，因此减少空气动力学升力和相关的翼型变形。在负向负荷34期间，后缘部分20将抵抗关联于压缩负荷的变短。在该情况下，后缘部分20再次会要朝着弹性轴线30偏转以进行适应，尽管翼型的其余部分抑制该偏转。这将再次减少吸力侧14的曲率，但将增加压力侧12的曲率，并且这可以减少升力或者产生与不期望的负向负荷相关的负空气动力学升力。
[0016]图2示出了本文公开的翼型50的示例性实施例的截面图。除了如图1所示出的之夕卜，在后缘部分20中设置有仅可拉伸的加强件52。仅可拉伸的加强件52及其相关拉伸中心(拉伸力被建模所沿的轴线)设置为当翼型10位于中性位置66时与弹性轴线30具有距离54，这建立了后缘18的中性位置。翼型中性位置66是参考位置，可以是当没有风力负荷时存在的位置，或者可替代地是当存在特别操作条件/风力负荷等时存在的位置。曲率的变化可以从该翼型中性位置66来参考。仅可拉伸的加强件52可以类似于绳子那样操作，这是因为该加强件对于拉伸比对于压缩来说提供明显更大的抵抗力，并且同时具有很轻的重量且因此最低限度地增加翼型质量。示例包括:包含在PTFE管道中的未浸溃的芳族聚酸胺粗纱；直接层压或者浇铸到后缘中的橡胶浸溃芳族聚酸胺绳子；或者编织绳子，如果期望有非线性效果，则所述编织绳子可以是有利的。在拉伸期间，仅可拉伸的加强件52的抵抗伸长(加强效应)将添加到后缘部分20的内在阻力。在压缩期间，仅可拉伸的加强件52将简单地变弯，或者以其他方式不构成(或者可以忽略地构成)使得后缘部分20变短的内在阻力。结果是，后缘部分20的组合拉伸刚度响应在具有仅可拉伸的加强件52时比在没有该加强件时更大，而后缘部分的组合压缩刚度响应在具有或不具有仅可拉伸的加强件52时会是相同的(或者可以忽略地不同)。虽然可以使用绳子或者类似绳子的部件来预见仅可拉伸的加强件52如何构成，但是只要任何结构导致上述相同的效果，则所述任何结构可以被使用。
[0017]在如此设置时，在翼型50遭受正向翼型拍打方向变形32的情况下，第一翼展部分40将遭受拉伸负荷并且趋向于从翼型50的基部到末端进行伸长。在第一翼展部分40内，平行于弹性轴线30的线可以表明拉伸应变和相关伸长的恒定量。例如，恒定应变线56是与弹性轴线30相距以给定距离54的线，所述拉伸负荷沿着弹性轴线30是恒定的。在第一翼展部分40的其余部分44内，所述线在拉伸负荷期间将保持大致笔直。然而，由于由仅可拉伸的加强件52设置其内导致的后缘部分20的拉伸刚度，后缘部分20将抵抗拉伸膨胀。为了最小化用于伸长仅可拉伸的加强件52的弹性能量的量，后缘部分20将沿着恒定应变线56相对于第一翼展部分40的其余部分44朝向弹性轴线30移动/偏离(朝其前进)。如果不铰接，所述移动处于后缘部分20的弹性范围内，因此后缘部分将不会永久变形。从另一个视角来看，在经历正向翼型拍打方向变形32后，后缘部分20将比沿着恒定应变线56存在的第一翼展部分40的其余部分44伸长得更少。由于翼型50具有在后缘部分20和翼型50的其余部分44之间的柔性或者铰接的连接，因此相对较短的后缘部分20将寻求在它们的端部之间或者在翼型50的固定有仅可拉伸的加强件52的那些点之间的最短路径。因此，虽然沿着恒定应变线56的第一翼展部分40的其余部分44将具有用于给定正向翼型拍打方向变形32的弧的一定量，但是后缘部分20的弧将更短。这可能发生在后缘部分20朝向弹性轴线30移动时。这种移动将减少吸力侧14的曲率并且降低正升力。正升力的降低将减少翼型变形，并且这将降低翼型50将撞击支撑塔架的机会且将降低叶片疲劳负荷。
[0018]图3-4示意地示出了上面描述的效果。在图3中，可以看见翼型50处于翼型中性位置66，并且弹性轴线与在仅可拉伸的加强件52处压力侧的切线之间的夹角α是零。在这个位置，仅可拉伸的加强件52设置成与相关于翼型中性位置66的弹性轴线30具有距离54并且设置在后缘中性位置。如图4所示，在正向翼型拍打方向变形32期间，翼型向下风向偏转，并且后缘部分20朝着吸力侧14偏转。弹性轴线与在仅可拉伸的加强件52处压力侧的切线之间的夹角α变得大于零，并且发生吸力侧14的曲率的变平。这继而减少了在引起正向翼型拍打方向变形32的正风力状况期间的空气动力学升力，并且减轻了正向翼型拍打方向变形32。如图5所示的，在负向翼型拍打方向变形34期间，翼型向上风向偏转，但是后缘部分20不像图4中那样朝着吸力侧偏转，因此没有改变翼型50的曲率。这是因为在这个示例中，加强件没有增加后缘部分20的耐压缩力。因此，翼型50起作用成就像不存在加强件那样。换句话说，加强件不会有助于后缘部分的压缩刚度。后缘部分20的任何翼展压缩刚度(不包括仅可拉伸的加强件52的)将导致在后缘部分20上的朝向弹性轴线的相应力，如上所述。因此，如果这个力足以导致后缘部分20的不需要的偏转，则这种压缩刚度可以被最小化，或者得到的力被平衡。这可以通过铰链的限定旋转刚度获得，或者如下文讨论的，通过预加载弹簧、或者使得后缘分段的弦向槽、或者后缘部分20的膜蒙皮获得。
[0019]图6示出了在图4的正向拍打方向变形期间后缘部分20的截面图。可以看出后缘部分20在正向翼型拍打方向变形32之前处于后缘中性位置(实线)中，以及由于相对于压力侧12的其余部分44朝向吸力侧14前进而处于偏转位置68(虚线)中。后缘部分20可以是柔性后端，其没有与翼型50的其余部分44明确地进行区分，并且是如上所述的简单弯曲的部分。可替换地，后缘部分20可以是分离的后缘襟翼70，该后缘襟翼具有通过铰链74固定在翼型50的其余部分44上的压力侧72。铰链可以是机械式的，或者可以简单地是翼型50的构造成弯曲的蒙皮内的区域。例如，铰链74可以是以±45度编织的形成铰链74的稀疏层压件。仅可拉伸的加强件52可以设置在平行于弹性轴线30测量的距铰链74以距离L处。
[0020]如果后缘部分20不能相对于翼型50的其余部分44偏转，则在后缘部分20中的仅可拉伸的加强件52的伸长由下述方程给出:
[0021]ε ζ = Κχ.Β，其中κ ){是翼型沿着翼展方向的曲率，B是在弯曲半径方向上从弹性轴线30到仅可拉伸的加强件52的距离54。如果后缘部分20具有铰链74，那么方程可以表述为:
[0022]ε ζ = κχ* (B0- a *L)，其中B。描述了相对于弹性轴线30的后缘中性位置，α是襟翼偏转角，L是平行于弹性轴线30测量的从铰链74到仅可拉伸的加强件52的距离。在正向拍打方向翼型变形32下，后缘部分20将朝着弹性轴线30偏转，并且可以计算例如具有针对张力的线性弹性响应的嵌入加强件的每翼展(襟翼长度)的驱动力矩的幅值，如下:
[0023]Mpiap = d / da(l/2* K * ε2ζ)= Kx ■ K *(Bq - a * L)* L，其中 K 是仅可拉伸的加强件
52的拉伸刚度。
[0024]在图6中还示出了设置在翼型50的结构件82之间从而作为设置在后缘部分20的吸力侧86上的界定止动件84的一部分的预加载弹簧80。在这个示例性实施例中，后缘部分20没有固定到第二翼展部分42的其余部分44的吸力侧14上。预加载弹簧是后缘部分20可以被预加载的一种方式，使得所述预加载弹簧停留在后缘中性位置，直到经历了偏转力的阈值量(即，从后缘中性位置促动后缘部分20的力)。在这样的构造中，翼型50的曲率可以随着翼型拍打方向变形的量而非线性地改变。在示例性实施例中，在翼型拍打方向变形的减缓可以是理想的且超过相关阈值偏转力之前，末端可以从理想操作扫掠而偏转高达10米。预加载弹簧80可以具有线性或非线性刚度。用于施加这种预加载的各种其它方式可以被实施，如本领域公知的那样。图7示出了后缘襟翼70的替代性的示例实施方式，其中后缘襟翼70的吸力侧86通过偏转界定件88固定在第二翼展部分42的其余部分44的吸力侧，所述偏转界定件88可以是一种腹板并且在需要时也可施加预加载。
[0025]如图8-9中所示，这些图是朝向翼型50的后缘18看的侧视图，正向拍打方向翼型变形32导致翼型50具有一定曲率。图8示出了处于与图3中示出的相同状况中的翼型50，其中翼型50没有遭受正向拍打方向变形32。因此，翼型50和后缘18从基部60到末端62是笔直的。虚线的弹性边缘线90代表第一翼展部分40的理论切片的边缘，其包括从基部60到末端62的所有弹性轴线30(所述弹性轴线30在该视图中垂直于纸面延伸)。类似地，恒定应变边缘线92代表第一翼展部分40的理论中性表面(切片)的边缘，其包括从基部60到末端62的所有中性位置恒定应变线56 (中性位置恒定应变线56在该视图中垂直于纸面延伸)。从恒定应变边缘线92到虚线的弹性边缘线90的距离94也是可见的，并且在该示例实施方式中，从基部60到末端62，距离94可以等于与弹性轴线30的给定距离54。
[0026]在该示意性实施例中，在翼型中性位置66中，后缘18与恒定应变边缘线92大致对齐，并且虚线的弹性边缘线90、恒定应变边缘线92和后缘18都具有相同长度。对比而言，图9示出了处于与图4中的翼型50相同状况的翼型50。在图9中，虚线弹性边缘线90的长度与图8中的相同(中性应变意味着没有伸长或者压缩)。然而，为了使得图9的曲率存在，第一翼展部分40必须在拉伸负荷下伸长。因此，第一翼展部分40的长度必须增加。该长度的增加随着与虚线弹性边缘线90的距离的增加而增加。因此，恒定应变边缘线92的长度的增加是可以量化的量，所述恒定应变边缘线92与虚线弹性边缘线90具有给定距离54。由于后缘18借助于后缘襟翼70进行响应(偏转)，并且由于后缘襟翼70与翼型50的其余部分44相比更加抵抗伸长，因此后缘襟翼70将朝向虚线弹性边缘线90移动，这是因为虚线弹性边缘线90的长度没有增加(也没有减少)。可以预想到较短的后缘18，从而在翼型50的基部60和末端62之间寻求较短的距离，这是因为后缘18在给定距离54下不如第一翼展部分40的其余部分44那么多地伸长。该偏转减少了吸力侧的曲率，这减少了空气动力学升力和相关的拍打方向变形。
[0027]图10是翼型50的侧视图，示出了设置在其中的后缘襟翼70和仅可拉伸的加强件52。在该示例性实施例中，后缘襟翼70不会如在其他示例性实施例中可能会的那样从基部60跨接到末端62。相反，后缘襟翼70仅跨接从基部60到末端62的长度的一部分，并且因此仅改变了在该区域内的翼型50曲率。在示例性实施例中，该部分可以包括该长度的从60%到85%，这是因为该区域可能遭受翼型变形的大部分。因此，在该区域中设置仅可拉伸的加强件52可以提供最大的益处。
[0028]图11示出了图10的后缘襟翼70的放大图，包括邻近后缘部分区段102 (例如，与缝隙100相比，翼型蒙皮的在结构上相对刚硬的区段)设置的可选的弦向缝隙100。这些缝隙100可以保持敞开，或者区段102可以通过柔性且可压缩的材料(例如，织物加固的橡胶)或者通过固定在一个区段的表面上且在邻近区段的表面上滑动的胶带而结合跨过缝隙100。在翼型变形期间，这将提供连续的空气动力学蒙皮表面，同时提供横向于感知的压缩负载取向的后缘襟翼70中的可压缩缝隙100。这些缝隙100减少了后缘襟翼70的延伸强度(刚度)。在遭受负向翼型拍打方向变形34的第一翼展部分40的压缩期间，缝隙100的减少的压缩刚度转化为减少的后缘襟翼70的压缩刚度响应，并且因此具有较大的可压缩性。后缘襟翼70的较大的可压缩性可以有助于，在负向翼型拍打方向变形34期间后缘襟翼70与第一翼展部分40的其余部分44相同程度地压缩，并且这可以有助于翼型50在压缩期间保持其空气动力学形状(曲率)。这继而进一步减轻与负向拍打方向变形相关的任何负升力。这种布置可以容易地与延伸通过每个刚性区段的仅可拉伸的加强件52 —起使用，以产生翼型50，所述翼型50与不具有加强件的翼型相比在向正翼型拍打方向变形32期间具有增加的拉伸刚度，以及与不具有缝隙100的翼型相比具有减少的压缩刚度。这产生了减少不需要的正向拍打方向变形和不需要的负向拍打方向变形的最优结果。
[0029]图11-14示出了后缘襟翼70中的仅可拉伸的加强件52的各种实施方式。在图11中，仅可拉伸的加强件52在后缘襟翼70外侧的位置处固定叶片上并且横向于后缘襟翼70，从而形成跨接区段102并且连接到一个或者多个刚性区段102的连续部件。图12示出了用于加强件的基部端安装装置110和末端安装装置112的示例性实施例。基部端安装装置110可以包括基部弹簧装置114，其可以包括一个或者多个基部弹簧116、118。每个基部弹簧116、118可以具有独特的弹簧刚度。例如，基部弹簧116、118可以构造为提供很少的阻力(弹簧加强效果)，直到遭受拉伸伸长的阈值量为止。在该点，弹簧可以开始根据需要来增加阻力，以导致仅可拉伸的加强件52的拉伸以及相关的理想襟翼偏转。这可以相当于加强件装置的“松弛”。类似地，末端安装装置112可以包括末端弹簧装置120，其可以包括可以具有线性或者非线性弹簧刚度的末端弹簧122。基部端安装装置110和末端安装装置112可以一起或者单独地使用。以这种方式延迟加强效果的开始可以单独地执行、或者与如图6中所示的后缘襟翼的预加载一起执行。
[0030]在图13示出的替代性示例性实施例中，仅可拉伸的加强件52被示出为具有松弛段130。这允许仅可拉伸的加强件52伸长以适应正向翼型拍打方向变形32的量，但是在阈值量之后，仅可拉伸的加强件52将开始如上所述地起作用。图14示出了加强件设置的另一个替代性示例性实施例，其中加强件通过相应区段弹簧140固定在每个刚性区段102上。每个区段弹簧可以是定制的，使得它具有对于固定在其上的相应刚性区段102来说理想的弹簧刚度。这样，仅可拉伸的加强件52的拉伸量可以以最适合于相应区段102的方式传递到每个区段102，从而减轻后缘襟翼70在相应区段102处遭受的伸长的量。例如，朝向基部60的区段弹簧140与朝向末端62的不同区段弹簧140相比可以具有较高或者较低的弹簧刚度。这样，从基部60到末端62的翼型50的曲率可以被定制，以依赖于其从基部60的径向位置而不同地响应于翼型变形132。
[0031]在另一示例性实施例(未示出)中，与延迟加强效果的开始相比，叶片可以向下风向预弯曲以启动加强效果的开始，使得在正常工作状态下感知到加强效果。相反，在一些逆风涡轮机中采用上风向预弯曲，以增加塔架距离，并且这样做将会导致类似于提供上述松弛的效果。预想到各种其它早期开始的构造，以及效果可以是前方加载(最常在较轻加载时发生)、中间加载、端部加载或者它们的任意组合的构造。
[0032]鉴于前述，可以看出，发明人已经研究出新的且独特的方法，以通过仅可拉伸的加强件减少拍打方向变形以及在风力涡轮机叶片翼型上的疲劳加载，仅可拉伸的加强件减少了正向加载期间的空气动力学升力但是在负向加载期间产生可以忽略的影响或者没有影响。仅可拉伸的加强件使用本领域技术人员公知的材料和实践，因此容易实施且经济可行。因此，本公开代表了对本领域的改进。
[0033]虽然本文已经示出且描述了本发明的各种实施例，但是显而易见的是，这些实施例仅仅以示意性的方式被提供。在不偏离本文的本发明的情况下可以做出各种改变、变化和替代，只要加强件构造为在正向拍打方向变形期间增加后缘部分的弯曲刚度且在负向拍打方向变形期间不增加后缘部分的弯曲刚度即可。虽然该加强件在本文已经被公开为仅可拉伸的加强件，但是应当意识到，各种其它构造和材料可以用于实现同样的结果。因此，本发明意图仅通过所附权利要求的精神和范围来限制。
【权利要求】
1.一种风力涡轮机叶片，包括: 翼型，所述翼型包括压力侧、吸力侧、以及可从后缘中性位置偏转的后缘部分；以及 固定到所述后缘部分的仅可拉伸的加强件，所述仅可拉伸的加强件包括拉伸中心，所述拉伸中心朝向所述翼型的压力侧设置且当所述翼型处于所述翼型中性位置时与所述翼型的弹性轴线相距一定距离， 其中，所述翼型从所述翼型中性位置朝向所述压力侧的偏转使得所述后缘部分从所述后缘中性位置朝向吸力侧被推动。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述翼型构造为使得当所述翼型从所述翼型中性位置朝向所述压力侧进行拍打方向变形时，所述仅可拉伸的加强件不会导致所述后缘部分朝向所述吸力侧偏转。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述后缘部分相对于所述翼型的前缘部分可弹性偏转。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述翼型还包括用于将所述后缘部分连接到所述翼型的前缘部分的铰链，其中所述后缘部分借助于绕所述铰链旋转而偏转。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述仅可拉伸的加强件包括非线性刚度响应。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述仅可拉伸的加强件仅在翼型拍打方向变形的阈值量之后才开始减轻所述后缘部分的翼展方向伸长。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，在正向加载期间，所述翼型构造为使得所述后缘部分保持处于后缘中性位置，直到达到偏转力的阈值量。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，在负向加载期间，所述翼型构造为使得所述后缘部分偏压到所述后缘中性位置中。
9.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述后缘部分还包括设置在后缘部分区段之间的弦向可压缩缝隙，当所述翼型在朝向所述压力侧进行拍打方向变形时，所述弦向可压缩缝隙有效地允许所述后缘部分进行压缩。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，所述仅可拉伸的加强件包括从所述翼型的基部向末端取向的绳索状元件以及多个弹簧，每个弹簧将所述绳索状元件连接到相应后缘部分区段。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，每个弹簧的弹簧刚度相应于在相应区段处想要的所述后缘的翼展方向伸长的减少量。
12.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述仅可拉伸的加强件在所述后缘部分的从所述翼型的基部到所述翼型的末端的长度的60%到85%的区域中减轻所述后缘部分的翼展方向伸长。
13.一种风力涡轮机叶片,包括: 翼型，所述翼型包括压力侧、吸力侧和可偏转的后缘部分；以及 设置在所述后缘部分中的仅可拉伸的加强件； 其中在正向拍打方向变形期间，所述翼型的第一翼展部分遭受拉伸负载；以及 其中在正向拍打方向变形期间，所述仅可拉伸的加强件抵抗所述后缘部分的伸长以小于保持所述翼型的曲率所需的伸长，从而改变所述翼型的曲率并且减少所述吸力侧的空气动力学升力。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片，其中，在与负向变形相关的压缩期间，所述仅可拉伸的加强件不会导致所述翼型的曲率改变。
15.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片，其中，在正向变形期间，所述仅可拉伸的加强件仅改变所述后缘部分的翼展长度的一部分的曲率。
16.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片，其中，所述翼型的曲率的改变量相对于正向变形的量非线性地变化。
17.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片，其中，所述翼型还包括铰链，所述铰链将所述后缘部分连接到所述翼型的前缘部分，其中所述后缘部分借助于绕所述铰链旋转而改变所述翼型的曲率。
18.一种风力涡轮机叶片，包括: 具有蒙皮的翼型，所述翼型限定压力侧、吸力侧和后缘部分；以及 设置在所述后缘部分中的加强件； 其中，所述加强件构造为在正向拍打方向变形期间增加所述后缘部分的弯曲刚度，并且在负向拍打方向变形期间不增加所述后缘部分的弯曲刚度。
19.根据权利要求18所述的风力涡轮机叶片，其中，所述加强件构造为在正向拍打方向变形期间以相对于正向拍打方向变形的量呈非线性的方式增加所述后缘部分的弯曲刚度。
20.根据权利要求18所述的风力涡轮机叶片，其中，所述加强件包括仅可拉伸的构件。
【文档编号】F03D11/00GK104234943SQ201410327888
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】L·A·迈利 申请人:西门子公司