用于运输和存储至少两个风力涡轮机叶片的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运输或存储风力涡轮机叶片的方法、以及一种用于运输包括第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片的至少两个风力涡轮机叶片的运输和存储系统。
【背景技术】
[0002]用于由风产生电力的水平轴风力涡轮机的风力涡轮机叶片可为相当大的，并且现今可以长度超过70米且宽度超过4米。叶片典型地由纤维增强聚合物材料制成，并包括迎风壳体部分和背风壳体部分。由于这些大型转子叶片的尺寸和脆性，因而在运输过程中以及在装载和卸载过程中，这些叶片可损坏。这些损坏可使叶片的性能严重地劣化。因此，需要仔细地封装叶片，以确保不损坏叶片。
[0003]然而，由于现代风力涡轮机叶片的长度增加，因而运输叶片逐渐变得愈加复杂和昂贵。运输成本达到用于制造、运输和安装风力涡轮机叶片于风力涡轮机叶片的转子上的总成本的20%并非是罕见的。并且，一些叶片通过诸如卡车、火车和轮船等不同运输方式运输到装配现场。这些运输方式中的一些可对大型载荷、最大高度、最大宽度、运输框架或支撑装置之间的最大间距一一例如地方性法规所规定的那些一一有限制。因此，存在提供适于多种类型的运输装置的运输解决方案的逻辑问题。
[0004]总之，需要使运输解决方案更简单、更安全和更廉价。现有技术示出利用单一容器或其它封装系统来运输多于一个转子叶片的多种解决方案，这是降低运输成本的显见方法。然而，前述限制和限定可增加利用同一封装系统运输多个叶片的困难。
[0005]EP1387802揭示一种用于运输两个直式风力涡轮机叶片的方法和系统，其中第一叶片的根部端部设置在第一封装框架内，第二相邻叶片的尖部端部设置在紧邻设置并连接到第一封装框架的第二封装框架内，其效果是这些叶片以“尖部对根部(tip-to-root)”的配置彼此并排且紧凑地存储。然而，在这种运输系统中，尖部端部框架在叶片的恰好尖部处支撑叶片，而叶片在该处在机械方面最为脆弱。进一步地，封装框架设置在根部端面和叶片尖部处。因此，封装框架之间的间距大约等于叶片长度。对于45米或更长的很长叶片而言，由于运输方面的地方性法规和限制，这可能是不可行的。
[0006]因此，本发明的目的是获得一种用于存储和运输多个风力涡轮机叶片的新方法和系统，其克服或缓解现有技术的缺点中的至少一个，或者提供一种有用的选择。
【发明内容】
[0007]因此，提供一种用于具有根部端部运输框架和尖部端部运输框架的风力涡轮机叶片的运输系统，所述框架是能堆叠的，其中所述框架设置成使得根部端部运输框架和连续堆叠的尖部端部运输框架中的至少一部分将与由所述根部端部运输框架支撑的风力涡轮机叶片的根部端部直径交叠，且其中根部端部运输框架设置成使得被支撑的预弯曲或曲线(swept)叶片的尖部端部将与地面间隔开。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种用于运输或存储至少两个风力涡轮机叶片并包括第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片各自均具有根部端部和尖部端部，其中所述方法包括步骤:a)放置第一风力涡轮机叶片，使得第一风力涡轮机叶片的尖部端部沿第一方向指向山)将第二风力涡轮机叶片放置到与第一风力涡轮机叶片相邻并且紧邻之处，使得第二风力涡轮机叶片的尖部端部沿第二方向指向，第二方向与第一方向大体相反。根据第一方面，第二风力涡轮机叶片在步骤b)中设置为使得第二风力涡轮机叶片的尖部端部延伸超出第一风力涡轮机叶片的根部端部。第一风力涡轮机叶片的尖部端部也可延伸超出第二风力涡轮机叶片的根部端部。如果第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片具有相同长度，则这将必然是这样情况。
[0009]因此，清楚的是两个风力涡轮机叶片设置成彼此大体平行并沿相反方向定向。由于叶片的厚度典型地从根部端部向尖部端部减小，因此叶片可借助于新的“尖部对根部”的布局并借由具有相对小的组合横截面的框架设置在彼此的顶部上。进一步地，与用于支撑第一风力涡轮机叶片的根部和第二叶片的尖部部分的共用框架组件情况相比，新的设置确保了第二风力涡轮机叶片的尖部端部部分可在更远离尖部端部之处受到支撑。因此，可在叶片比恰在尖部端部处而言机械性能更强的位置，尖部端部部分受到支撑。
[0010]另外，新的运输布局确保了框架组件可设置成在纵向上彼此更接近，由此能够遵守可对用于运输的支撑框架之间的最大距离加以限制的地方性法规。
[0011]根据一有利实施方式，在步骤a)和步骤b)中第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片堆叠到彼此的顶部上，即，使得第二风力涡轮机叶片设置在第一风力涡轮机叶片的上方。有利地，第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片设置成使得它们相应的尖部端部的弦平面大体水平设置。通过“大体水平”意味着弦平面可在相对于水平线而言直到+/-25度内变化。
[0012]在一优选实施方式中，叶片设置成使得叶片的迎风面(压力面)大体面朝下。
[0013]根据一替代性实施方式，在步骤a)和步骤b)中第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片并排堆叠。在这种实施方式中，第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片可有利地设置成使得它们相应的尖部端部的弦平面大体竖向地设置。因此，叶片可例如设置成使得它们借助于面向上的容座在它们的前缘处(其与后缘处相比机械性能更强)受到支撑。
[0014]在用于存储多于两个叶片的堆叠系统中，也可以水平地并且竖向地堆叠叶片，即，呈堆叠阵列形式。
[0015]该方法有利地涉及运输和存储具有至少40米、或至少45米、或甚至至少50米长度的叶片长度的叶片。叶片可预弯曲，使得当以非加载状态安装到迎风构造的水平风力涡轮机上时，它们将向前弯曲到转子平面外，使得尖部至塔架的容隙增加。
[0016]第一和第二风力涡轮机叶片可被预弯曲。这种预弯曲叶片可设置在尖部端部框架和根部端部框架中，使得在运输中它们可略微或完全变直，例如本申请人申请的W005005286中所示出的。然而，叶片不需要被强制性地变直。由于叶片在端部附近受到支撑且叶片设置有面向下的迎风面，因此由于作用于叶片中间部位的重力，叶片的自身重量可使叶片变直。
[0017]根据一优选实施方式，第一风力涡轮机叶片的根部端部设置在第一根部端部框架内，第二风力涡轮机叶片的根部端部设置在第二根部端部框架内，第一风力涡轮机叶片的尖部端部设置在第一尖部端部框架内，以及第二风力涡轮机叶片的尖部端部设置在第二尖部端部框架内。尖部端部框架优选地包括用于支撑尖部端部部分的容座。因此，第一尖部端部框架包括第一尖部端部容座，且第二尖部端部框架包括第二尖部端部容座。根据特定的解决方案，容座可例如支撑叶片的压力面，或者替代地支撑叶片的前缘。然而，原理上，容座也可支撑叶片的吸入面或甚至叶片的后缘。框架本身可用作提升工具，使得两个或更多叶片可被一次性提升，而不会对叶片施加压力。
[0018]在一特别有利实施方式中，第二尖部端部框架连接一一可选地以可拆卸方式连接一一至第一根部端部框架，且第一尖部端部框架连接一一可选地以可拆卸方式连接一一至第二根部端部框架。因此，清楚的是，这些框架可构造为包括根部端部框架和尖部端部框架(或容座)二者的一体解决方案，或者构造为用于根部和尖部的分体的框架。后一解决方案具有如下优点，即仅通过从根部端部框架拆卸下尖部端部框架，第二叶片就可更容易地与第一叶片脱离。
[0019]在另一实施方式中，将叶片连接到或固定到框架中的根部端部框架和尖部端部框架的连接部分可铰接到框架本身。这可例如对根部以如下方式来实现，即通过将板连接到与框架铰接地连接的叶片的根部。相似地，这可以如下方式来实现，即通过使尖部端部容座铰接地连接到尖部端部框架。这些实施方式具有这样的优点，即减轻若非这样就会在运输过程中由于叶片偏斜等引入框架或叶片的载荷。
[0020]在另一有利实施方式中，第一根部端部框架和/或第二根部端部框架是适于附接到风力涡轮机叶片的根部端面的根部端部托架。这提供特别简单的解决方案，其中框架或托架可附接到例如叶片的根部端板，而无需支撑叶片外部。因此，可更容易地避免对叶片外表面的外部损坏。尖部端部框架(具有容座)可附接到托架，使得当叶片插入尖部端部框架(以及容座)内时，尖部端部延伸超出托架。
[0021]在又另一有利实施方式中，第一根部端部框架和第二尖部端部框架以L形或T形构造连接，使得L形或T形构造的基部附接到第一风力涡轮机叶片的根部端部，且L形或T形构造的横向延伸框架部分(或末端)支撑第二风力涡轮机叶片的尖部端部的纵向部分。相同情况也可适用于第二根部端部框架和第一尖部端部框架。有利地，L形或T形构造形成为使得基部是附接到第一叶片的根部端面的根部端面托架，且横向延伸框架部分支撑第二叶片的尖部〗而部部分。
[0022]框架连接设置为使得L形或T形构造的基部竖向地设置。横向延伸框架部分可设置为使得它自基部的顶部或底部延伸。在这种构造中，第二风力涡轮机叶片设置在第一风力涡轮机叶片的顶部上。因此，末端或横向延伸框架部分可支撑位于面向上的容座内的叶片的吸入面的一部分或压力面。替代地，末端可自基部的侧面延伸。在这种构造中，叶片并排设置，且末端或横向延伸框架部分可支撑位于面向上的容座内的叶片的前缘的一部分或后缘。
[0023]如果叶片设置成使得两个叶片都以前缘面下方(在并排配置中)或以迎风壳体部分面向下方(在竖向堆叠配置中)，则清楚的是，两个框架组件的横向延伸框架部分与基部框架相比必须相反地设置。因此，两个框架组件具有略微不同的构造。
[0024]L形或T形框架组件具有如下优点，即横向延伸框架支撑尖部部分的大部分，因此更好地减轻了载荷，并且也可以使尖部部分的延伸超出根部端部框架的必需外延部分最小化。
[0025]在一个实施方式中，横向延伸框架部分的纵向范围是至少I米、有利地为至少1.5米、更有利地为至少2米。叶片的尖部端部的纵向部分沿着整个部分被支撑，或者它可在L形或T形框架组件的末端范围内的多个离散部分处被支撑。
[0026]作为L形或T形框架组件的替代选择，根部端部框架和尖部端部框架可大体在相同平面内设置。
[0027]有利地，多个第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片以阵列形式放置，其中风力涡轮机叶片各自均包括限定叶片最大弦的台肩，以及其中叶片设置成使得最大弦相对于水平面形成20和75度之间的角，有利地为22和73度之间的角。甚至更有利地，最大弦相对于水平面形成15和35度之间的角，有利地为20和30度之间的角。清楚的是，这种堆叠方法可对根部端部和尖部端部沿相同方向设置的并排堆叠叶片的任何构造都是有利的。在一优选实施方式中，是叶片的根部端部相对于水平面在15和35度之间转动，有利地在20和30度之间转动。该角度可例如由在叶片的根部端部处的迎风壳体部分和背风壳体部分之间的粘接线限定。在这种设置中，位于堆叠阵列中的叶片可设置成使得它们以一个叶片的台肩部分地延伸于相邻叶片上的方式略微交叠，使得一个叶片在台肩附近的迎风面向下面向相邻叶片的前缘附近的背风面。因此，可以在具有与根部直径对应或仅略微更大的宽度的框架内堆叠叶片，即使台肩的弦长超过该直径也是如此。
[0028]在另一个实施方式中，在第一风力涡轮机叶片和第二风力涡轮机叶片之间设置中间保护构件。中间保护构件优选地设置在第一根部端部框架和第二根部端部框架之间的纵向位置处。有利地，中间保护构件设置在尖部端部框架附近，以对风力涡轮机叶片的尖部端部部分提供附加支撑。中间保护构件防止叶片因弯曲而损坏或防止叶片彼此碰撞。在叶片堆叠在彼此顶部上时，中间保护构件特别有利。在这种设置中，中间保护构件可用作支撑一个叶片的附加尖部端部部分的支撑装置，并可将载荷从上部叶片的尖部端部传递到下部叶片的机械性能更强的根部区域。附加保护构件可