Лопасть ветроколеса

(и) 80 ц Ианроа7 46 11 26 6 В 64 РЕТЕН ЬСТВ С 0103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССОПИСАНИЕ И К актОРСКО СВИДЕ(71) Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга"(56) Авторское свидетельство СССР й 811655, кл. В 64 С 27/46, 1979.Авторское свидетельство СССР И 163896, кл. В 64 С 11/26, 1964.(57) Изобретение относится к ветроэнергетике. Целью является снйжение трудоемкости изготовления, уменьшение веса и увеличение ресурса. Лопасть, содержит основной силовой элемент стальной трубчатый лонжерон 1, выполненный упрощенной формы с прямолинейными образующими с занижением от контура лопасти на высоту соединительных деталей, выполненных из профилей 8, опертых через клеевые соединения 9 на полки лонжерона ( и стянутых между собой с натягом профилями 10, соединенными болтами 11 со стенками лонжерона 1 на расстоянии не более половины расстояния от нейтральной оси лонжерона до его наружного контура и профилей 12, скрепленных с профилями 8 и обшивками 4. С профилями 8 и 12 соедйнены нервюры 5, образующие с приклепанными к ним обшивками 2, 4 и сьемными обшивками 4 :контур лопасти, Обшивка3 и 4 расчленены по размаху и перестыковываются между собой подвижно через накладки покрытые по сопрягаемым поверхностям твердым покрытием с малым коэффициентом трения (типа ВАП). 1 з, л. ф-лы,8 ил.Изобретение относится к ветрознергетике, а именно к конструкциям лопастейветроколес ветроэнергетических установок(В ЭУ),Цель изобретения - устранение указанных выше недостатков, а именно снижениетрудоемкости изготовления, уменьшениевеса и увеличение ресурса работы лопасти.На фиг.1 изображен общий вид такойлопасти в плане; на фиг. 2 - 8 - основные,элементы лопасти-лонжерон, обшивки, нервюрц, соединительные и крепежные детали,Лопасть ветроколеса имеет основнойсиловой элемент - стальной лонжерон 1,выполненный с занижением от контура поформе пустотелого обелиска со скругленными углами, переменного по размаху поперечного сечения, сваренного понейтральной оси иэ двух корытообраэныхпрофилей, носовые и хвостовые отсеки, состоящие из расчлененных по размахудюралевых обшивок 2, 3 и сьемных, такжерасчлененных по размаху обшивок 4, нервюр 5 (типовые нервюры отсеков) и, 6, 7(нервюры по краям отсеков).В плоскостях нервюр между обшивками4 и полками лонжерона 1 размещены соединительные детали, выполненные из стальных профилей 8, скрепленных с нервюрами5,6 и 7, опертых через клеевое соединение9 на полки лонжерона 1 и стянутых междусобой через эаклепочные соединения уголковыми стальными профилями 10 с натягом,обеспечивающим плотное прилегание профилей 8 к полкам лонжерона 1, соединенными заклепками со стенками нервюр 5,6 и 7,а со стенками лонжерона 1 болтами 11, размещенными не далее размера Ч 2 - половины расстояния нейтральной оси лонжерона1 до его наружного контура и угловых профилей 12, скрепленных болтами с обшивкой4 и заклепками - с профилями 8.Расчлененные по размаху обшивки отсеков лопасти взаимодействуют. между собойчерез накладки 13, приклепанные с внутренней стороны полок торцевых нервюр 6, контактирующие через твердое покрытие 14(ВАП) с внутренней поверхностью торцевыхнервюр 7 соседних отсеков. Прямолинейные беэ крутки обводы лонжерона 1 и его конструктивное решение в виде сваренных по нейральной оси верхнего и нижнего корытообразных профилей позволяют изготовить лонжерон 1 на универсальном гибочном оборудовании без изготовления сложной формообразующей оснастки и без использования уникального штамповочного оборудования, что значительно снижает трудоемкость и стоимостьего изготовления.При некотором относительном увеличении веса лонжерона 1 из-за потери высоты5 на высоту соединительных деталей 8, 12 засчет отсутствия концентраторов йапряжений (отверстий под крепежные детали, сварные швы) в наиболее нагруженныхэлементах лонжерона-полках и верхних за 10 гонах (свыше й/2) стенок, значительно увеличен ресурс его работы и, в целом, сниженвес за счет увеличения допустимых в немсопряжений и соответственного уменьшения сечений лонжерона, что в свою очередь,15 также облегчает изготовление лонжерона,так как уменьшается толщина исходного длясгиба материала.Расчленение по размаху обшивок 2, 3 и4 с возможностью взаимного перемещения20 соседних частей при изгибе лопасти и возможности перемещения их при этом относительно полок лонжерона 1, чемуспособствует и "нежесткая" в направленииразмаха заделка обшивок 2,3 и 4 на лонжерон 1 через соединительные детали 8 и 12,в значительной части снижает величину напряжений в обшивках 2,3 и 4 при иэгибныхдеформациях лопасти, а твердое покрытие14 с малым коэффициентом трения исключаЗО ет заедание и износ накладок 13 и полокнереюр 7 при их взаимных перемещенияхпод нагрузкой, что также увеличивает ресурс работы лопасти,Выполнение соединительных деталей в35 виде отдельных профилей 8 и 12 позволяет, устанавливать профиля 12 по месту, "от обшивки", скомпенсировав технологическиенеточности между полками лонжерона 1 иобшивками 4, которые выполнены съемны 40 ми для обеспечения сборки внутреннего набора лопасти,При всем этом, сочлененные между собой лонжероны 1,профиля 8, 12 и 10 нервюры 5, 6, 7 и накладки 13 образуют единый45 силовой каркас, обеспечивающий совместно с обшивками 2, 3 и 4 восприятие лопастью ветровых нагрузок и передачу их в"заделке" лопасти.Сравнительные расчеты, раэработан 50 ных на предприятии двух типоразмеров лопастей с высотой профиля 600 мм и 300 мм,с лонжеронами на стали 12 Х 2 НВФА и с обшивкой и каркасом из алюминиевого сплаваАМ Г, с известными при расчетном ресурсе55 работы лопастей и 10 циклов(соответствует 25 годам работы) показали, что в лонжеронах предложенных лопастей можнодопустить напряжения в 2-3 превышающиенапряжения в лонжеронах лопастей, выполненных по известным схемам: о) = 25 кг/мм 2в предлагаемых лопастях и о= 8-12 кг/мм (в зависимости от способов сочленения элементов конструкции - болтовое, сварка) в известных, и тем самым уменьшить сечения поясов лонжеронов также в 2 - 3 раза. Соот ветственно, при относительном увеличении (на 7 - 12) веса лонжеронов разработанных лопастей иэ-за занижения высоты лонжерона под соединительные детали, вес лопастей. в целом уменьшен в 1,85 - 2,2 раза, а 10 при одинаковом весе сравниваемых лопаформула изобретения1, ЛОПАСТЬ ВЕТРОКОЛЕСА, содержащая стальной трубчатый лонжерон, 15 на котором с помощью соединительных и крепежных деталей смонтированы носовые и хвостовые отсеки, включающие образующие аэродинамический контур лопасти обшивку с нервюрами,. отлича 20 ющаяся тем, что, е целью снижения трудоемкости изготовления, уменьшения веса и увеличения ресурса, в нем лонжерон выполнен с прямолинейными образующими с занижением от контура лопасти на высоту соединительных деталей, выполненных в виде профилей с одной стороны, спертых через клеевое соединение на верхние и нижние полки 30 лонжерона и охватывающих их в видехомута с натягом через стяжные профили, закрепленные на стенках лонжерона стей рассчитанном из условия минимального веса, ресурс предлагаемых более чем в 15 раз превышает ресурс известных,При этом трудоемкость снижается в 1,3 - 1,5 раза, появилась возможность обойтись без уникального оборудования и оснастки и изготавливать лопасти на многих предприятиях страны.Разработанная на эти лопасти документация запущена в производство, начато изготовление опытных партий. крепежными деталями, размещенными на расстоянии не более половины высоты от нейтральной оси лонжерона до его наружного контура, а с другой стороны - с помощью крепежных деталей с верхней и нижней обшивками и нервюрами отсеков, при этом обшивки отсеков расчленены по размаху с образованием секций, взаимодействующих между собой через соединительные детали, обеспечивающие их взаимное перемещение по размаху с воэможностью передачи крутящего момента.2. Лопасть по п,1, отличающаяся тем, что на подвижно сопрягаемых повеохностях соединительных деталей отсеков, выполненных в виде накладок нанесено твердое покрытие с малым коэффициентом трения, преимущественно, ВАП.1828000 оставитель С.Ланде ффехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова едакт акаэ 965 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1