增強的翼型體的製作方法

2023-12-09 05:01:26 1

專利名稱：增強的翼型體的製作方法
技術領域：
本發明涉及增強的翼型體，且具體地涉及在其內部具有增強構件的翼型體，所述增強構件橫向於所述翼型體的縱向方向延伸且在張力下工作以避免翼型體的翼型外表面在運行期間變形。所述翼型體可以是但不限於風輪機葉片、飛機機翼、直升機葉片等。
背景技術：
常規的風輪機葉片包括通常分為多個外殼的翼型蒙皮和諸如板梁或翼梁的桁梁。 桁梁能夠是單個梁，但通常使用兩個桁梁。翼型蒙皮的在蒙皮的相反兩側處在兩個桁梁之間延伸的部分被表示為蓋帽或蓋帽部分。兩個桁梁與通常具有增加的厚度的蓋帽部分一起形成所謂的箱形輪廓。一些類型的風輪機葉片被設計具有箱形輪廓形式的加強杆(spar)，該加強杆被單獨製造且在組裝時被結合在形成翼型蒙皮的預製外殼之間。翼型蒙皮通常由纖維增強塑料、玻璃纖維和/或其他材料的層壓件製成。通常，翼型蒙皮由兩個外殼製成，兩個外殼被組裝以形成蒙皮。在風輪機葉片的運行期間，風輪機葉片以相對於擺振方向(flapwise)的一定角度承受載荷。通常將葉片上的這一載荷分解為載荷在揮舞方向(edgewise)上的分量和在擺振方向上的分量。擺振方向是與穿過葉片的橫截面的橫軸基本垂直的方向。因此，擺振方向也可以理解為氣動升力作用在葉片上的方向或相反/反向方向。揮舞方向的載荷發生在與擺振方向垂直的方向上。葉片進一步受到扭轉載荷，扭轉載荷主要是氣動載荷和慣性載荷。這些載荷能夠使葉片在葉片的扭轉固有頻率下經受諧振運動或顫振；參見圖1，標示了載荷和方向。在運行期間，翼型體，例如為風輪機葉片形式的翼型體，主要在擺振方向上受到載荷作用。力導致翼型體沿其縱向延伸部的彎曲。在風輪機葉片的情況下，翼型體通常朝風輪機的塔架彎曲。所述彎曲導致箱形輪廓的如圖2和4所示的橢圓化或扁平化，並且還能夠引起翼型體的屈曲失效。在翼型體沿著其縱向延伸部彎曲時，蓋帽中的一個在翼型體的縱向方向上被壓縮。當壓縮超出一定極限時，蓋帽被迫使偏離其原始形狀，並且形成屈曲圖案，其中該極限取決於相關的蓋帽的厚度、曲率、材料和材料取向。如果擺振方向上的載荷且因此壓縮進一步增大，翼型體會突然潰縮。在常規的風輪機葉片中，通常增加蓋帽的厚度以增大蓋帽的主要抵抗葉片的沿葉片的縱向延伸部的彎曲的強度。葉片的失效由若干個分別的因素確定。然而，一個非常重要的因素是蓋帽的抗屈曲性。如果發生屈曲或正在發生時，翼型體的橫截面的曲率可以例如如圖3和4所示地變換。此外，在常規的風輪機葉片中，由沿著葉片的縱向延伸部的彎曲導致的破碎壓力而導致的橢圓化在翼型蒙皮的通常為層壓材料的材料中引起多軸應力狀態。這會導致材料的層間裂紋、基質裂化、脫層(de-lamination)、表層脫膠等的形成，且因此這一結構在每次葉片受力時越來越弱化。層間裂紋也使蓋帽的抗屈曲性降低，並且可因此導致葉片的屈曲失效的風險增大
發明內容

本發明的目的之一在於提供一種翼型體，該翼型體在不增加自身重量的情況下，具有增加的抵抗翼型的變形的強度。因此，翼型體設有前緣和後緣，該前緣和後緣沿著翼型體的縱向延伸部延伸且限定翼型體的剖面弦線(profile chord)。剖面弦線是包含翼型體的前緣和後緣且在前緣和後緣之間沿著翼型體的縱向延伸部延伸的假想表面。在橫截面中，剖面弦線是連接翼型體的前緣和後緣的直線。翼型體包括翼型蒙皮，翼型蒙皮形成翼型體的外表面且限定翼型體的內部容積。隔離構件在翼型體內連接至蒙皮且從蒙皮延伸進入翼型體的內部容積中。另外，至少一個增強構件安裝在翼型體的內部，且所述至少一個增強構件中的每一個橫向於翼型體的縱向方向或縱向延伸部延伸並且在張力下工作以增強蒙皮抵抗向內撓曲的能力。所述至少一個增強構件中的每一個在翼型體的內部容積內在剖面弦線的與隔離構件連接至蒙皮的連接部相同的一側處連接至蒙皮。另外，所述至少一個增強構件中的每一個在與蒙皮相距一定距離處連接至間隔構件。隔離構件必須能夠維持在蒙皮的內表面和所述至少一個增強構件連接至隔離構件的連接部之間的距離且不必承載任何其他載荷。隔離構件能夠由任何合適材料製成且便利地，隔離構件由與蒙皮的連接至隔離元件的部分例如蓋帽相同的材料製成，諸如增強塑料，諸如玻璃纖維。隔離構件可以沿著翼型體的大致整個延伸部延伸。隔離構件可以連接至單個增強構件；或隔離構件可以連接至多個增強構件。多個隔離構件可以設置在翼型體中。多個隔離構件可以在其之間設有相互的橫向距離。翼型體可以例如組成豎直軸風輪機的風輪機葉片，諸如Darrieus風輪機、星型風輪機(wind star turbine)等,或組成水平軸風輪機的風輪機葉片,諸如通常具有三葉片、有時兩葉片或甚至單葉片的(且具有配重的)的通用現代風輪機等。翼型體還可以組成航空工業中使用的翼型裝置或機翼，諸如直升機葉片、飛機機翼等。翼型體不僅可以在氣流中工作，也可以在水流中工作，水流包括河流，小溪、潮汐流、海洋流、波浪運動、海浪表面流等。翼型體的例如由外殼形成的蒙皮可以包括例如層壓材料形式的複合材料，例如增強塑料。材料可以包括玻璃纖維和/或碳纖維和/或其他耐用且柔性的材料，材料通常具有高的強度/重量比。蒙皮也可以由木材製成，例如竹子、樺木、層壓板等，或者由基於具有高纖維素含量的植物纖維的另一材料製成，諸如韌皮纖維，諸如亞麻、黃麻等。這些纖維可以被用作在複合材料諸如增強塑料中的增強物。材料還可至少部分地包括輕量化金屬或合金。蒙皮也可以由上述材料的組合物製成。
蒙皮通常可以具有層壓結構或夾層結構。每一個增強構件利用翼型體內的至少兩個連接部進行連接，即利用至少一個第一連接部在與隔離構件相距一定橫向距離處連接至翼型蒙皮，且利用至少一個第二連接部在與翼型蒙皮相距一定距離處連接至隔離構件。在翼型體中，在擺振方向上向內的力，例如破碎壓力，接近所述第一和第二連接部向內朝翼型體的內部容積推動翼型蒙皮。向內變形直接導致在與第一和第二連接部連接的相應的增強構件中的張力，且由於相應的增強構件具有強度以提供抵抗張力的抗力，相應的增強構件通過抑制在其第一連接部和第二連接部之間的距離增加而基本阻止變形。
因此，每一個增強構件理想地具有高的抗拉強度，同時每一個增強構件不需要能夠抗壓縮力。優選地，每一個增強構件具有直的形狀，例如拉伸絲、杆、板等的形狀。如果增強構件的形狀不是直的，那麼增強構件的形狀在受到張力時可能被拉直，這將導致增強構件的第一和第二連接部之間的距離增加；且明顯地，這不是所期望的。由於增強構件僅需要具有高的抗拉強度，即增強構件不需要承載其他載荷；增強構件優選地為薄的，使得增強構件的重量和成本能夠保持在最低。增強構件的厚度優選地小於蒙皮的最大厚度的10倍，更優選地小於蒙皮的最大厚度的5倍，依然更加優選小於蒙皮的最大厚度的2倍，又更優選地小於蒙皮的最大厚度的I. 5倍，甚至更優選地小於蒙皮的最大厚度，依然更優選地小於蒙皮的最大厚度的O. 75倍，最優選地小於蒙皮的最大厚度的O. 5倍。優選地，每一個增強構件被預張緊至理想水平，從而確保每一個增強構件被完全拉伸且具有平直的形狀，使得每一個增強構件將直接抑制蒙皮的變形。優選地，在所述至少一個第二連接部的隔離構件的相反側處且在剖面弦線的與所述至少一個第二連接部相同的一側處，增強構件中的至少一個利用至少一個第三個連接部進一步連接至翼型蒙皮。因此，隔離構件在運行期間對稱地受載荷，因此降低了隔離構件的及其連接至翼型蒙皮的連接部的所需強度。優選地，在增強構件和隔離構件之間的連接部位於隔離構件的自由端，從而在隔離構件處，於增強構件和蒙皮的的內表面之間設置了最大距離。在翼型蒙皮的內表面上的第二連接部和可能的第三連接部原理上可以定位在內表面上的適於增強翼型體的任意位置處。第一連接部、第二連接部和第三連接部可以包括任何合適類型的連接部，例如焊接的、粘接的、熔接的、熔融連接的或其他簡單的機械連接部。每一個增強構件可以利用連接部直接與翼型蒙皮或隔離構件連接；或者，增強構件可以包括附加的連接部或連接部分，該附加的連接部或連接部分被構造成與連接至翼型蒙皮的內表面或隔離構件的連接部接合或協作。附加的連接部或連接部分必須足夠剛性以在經受張力時維持其形狀，從而適當地與增強構件協作，以防止在第一連接部和相應的第二連接部和第三連接部之間的距離增加。所述至少一個增強構件與間隔構件協作，以顯著地增加翼型體的整體強度，這是因為增大了抵抗橢圓化和屈曲的抗力。另外，降低或消除了層壓材料中的多軸向應力，從而也增大了抵抗層間裂紋和基體破裂的形成的抗力。因此，與具有相同強度但不具有所述至少一個增強構件的常規翼型體相比，由於所述至少一個增強構件的存在，可以顯著地減小翼型蒙皮的材料的尺寸，從而降低了重量，降低了作用在具有翼型體的單元的其它可能部分上的動態載荷，提高了翼型體的操縱和運輸特性，並且降低了材料成本。翼型體也可以包括一個或更多桁梁。具有一個或更多個桁梁的風輪機葉片是眾所周知的。常規的桁梁具有沿葉片的縱向延伸部的縱向延伸部和大致垂直於葉片的剖面弦線的橫向延伸部。所述一個或更多個常規桁梁主要沿葉片的縱向延伸部加強葉片。桁梁也可以稱作是腹板(web)。常規的桁梁或腹板可以由能夠承載載荷的任意類型的伸長結構構件組成，諸如梁或加強杆，例如成形為I形剖面，優選地由纖維增強塑料或其它合適材料製成。通常，桁梁沿著葉片的基本整個長度延伸。翼型體的桁梁可以嵌入在翼型體的蒙皮中或形成翼型體的蒙皮的一部分。例如，至少一個桁梁可在翼型體內部設置成連接到翼型體的蒙皮的內表面，以主要地沿著翼型體的縱向延伸部加強和增強翼型體。桁梁或腹板是能夠承載載荷的伸長結構元件，諸如梁或加強杆，例如成形為I形剖面或U形剖面，優選地由纖維增強塑料或其它合 適材料製成。所述至少一個桁梁或腹板中的每一個可沿著翼型體的大致整個長度延伸。然而，桁梁可沿著翼型體的縱向延伸部分為分開的多個桁梁，例如為了便於操縱和運輸。翼型體可以包括兩個桁梁。兩個桁梁與翼型蒙皮的在這兩個桁梁之間延伸的那些部分一起形成所謂的箱形輪廓。在下文中，箱形輪廓的頂部和底部標示為蓋帽。通常，蓋帽比蒙皮的其餘部分具有增加的厚度。 翼型體可以包括箱式桁梁或箱式梁。箱式桁梁或箱式梁可適於在其內側上容納各種類型的器械，例如測量儀器、控制機構和/或系統和用於為翼型體內或上的機構提供動力的伺服馬達。所述至少一個桁梁的側面的厚度可沿其縱向延伸部或橫向延伸部或沿兩者一起變化，並且桁梁的橫截面的周長或形狀或這兩個也可沿其縱向延伸部變化。箱式桁梁或箱式梁的橫截面可具有任意多邊形形狀，諸如大致矩形、正方形、三角形等形狀，或橫截面可以是圓形、卵形、橢圓形等。優選地，箱式桁梁或箱式梁的橫截面為矩形或大致正方形。隔離構件可以在蓋帽中的一個處連接至蒙皮，優選地在或接近相應蓋帽的中央縱向軸線處或附近連接至蒙皮。優選地，隔離構件連接至具有大曲率半徑的蓋帽的內表面，諸如大致平坦的蓋帽。相應地，至少一個增強構件中的每一個或至少一個可以在例如具有箱形輪廓的蓋帽中的一個處或附接，並且優選地在蓋帽中的一個的邊緣處或附近連接至翼型體的內表面。例如，至少一個增強構件中的每一個或至少一個可與相應的桁梁一起連接至蓋帽。增強構件的連接至蓋帽中的一個或連接到其附近的連接部抑制相應的蓋帽的屈曲和橢圓化。所述至少一個增強構件可以具有杆或棒的形狀，並且可以具有任何合適的截面，例如大致圓形或多邊形的橫截面，諸如大致矩形、方形、三角形、圓形、卵形、橢圓形等；然而，橫截面優選地為矩形且平坦的。增強構件可以是實心的或中空的或其任意適當的組合。替代地，增強構件可包括金屬絲、繩子、纜索、絲線或纖維。它們可以單獨地應用，或可以以多個單獨元件的形式一起應用，形成「更厚的」構件。
增強構件可以由任何合適材料製成。目前，纖維增強塑料是優選的。增強構件可以包括具有非常高剛度和強度的纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酸胺纖維、聚乙烯纖維、PBO (聚對苯撐苯並二惡唑)纖維等。增強構件也可以由木材製成，諸如竹子、樺木、層壓板等，或由基於具有高纖維素含量的植物纖維的另一材料製成，諸如韌皮纖維，諸如亞麻、黃麻等。這些纖維可以被用作在複合材料例如增強塑料中的增強物，或可以以金屬絲或杆的形式使用。增強構件也可以由鋼、輕金屬合金等製成。增強構件可以進一步由上述材料的組合物製成。
增強構件可以例如由可收縮材料例如可收縮塑料材料製成，使得當增強構件被安裝在翼型體中的其目標位置時，可以例如通過加熱構件而預張緊增強構件。具有在其第一和第二連接部之間的縱向延伸部的增強構件，諸如具有杆的形狀的增強構件，優選地沿著翼型體的揮舞方向大致垂直於翼型體的縱向方向或縱向延伸部延伸；然而，例如為了易於製造，為了補償運行期間的扭曲等，增強構件的縱向延伸部可與翼型體的縱向延伸部形成不同的角度。所述至少一個增強構件可以具有成形為板型的部分。增強構件的板狀部分可以是實心的或中空的或其任意組合。板狀材料可以包括金屬、金屬合金、木材、層壓板、薄板、玻璃纖維、碳纖維以及其他合適材料中的任何材料，其他合適材料諸如是例如一種或更多種複合材料。增強構件的板狀部分可以進一步被設置為包括由一個或更多個金屬絲、繩子、纜索、絲線或纖維的網織品或幅材。增強構件的板狀部分可以包括紡織或織物材料。織物材料可以由例如但不限於碳纖維、或芳族聚酸胺纖維、或玻璃纖維等材料製成，由此提供高強度和輕量化。上述材料也可以結合到任何構造。因此，所述至少一個增強構件可以是層壓結構或夾層結構。增強構件的板狀部分可以包括一個或多個切除部。所述切除部可以製成任何合適類型的圖案。所述切除減低材料成本和重量。另外，切除部可以為任何附加布線或其他裝置提供通道而且也降低整體重量。所述至少一個增強構件和隔離構件可以固定地互連。這一互連可以包括任意適當類型的接頭，例如前述的焊接、粘接、熔接或熔融連接。所述至少一個增強構件和隔離構件可以可釋放地互連。所述可釋放互連可以包括任意適當類型的接頭，諸如搭扣配合、壓配合、槽舌連接或其他簡單的機械連接。可釋放互連可以用於提供具有提高的靈活程度的翼型體。在所述至少一個增強構件和翼型蒙皮的內表面之間限定的容積可以至少部分地用填料材料填充。填料材料可以包括一種或更多種物質。該物質可以具有不同的物理、化學或機械特性且可以混合以提供一種或更多種專有特徵，諸如絕緣能力、剛性、輕量化、高或低的導電性等。例如，填料材料的膨脹可以向相應的增強構件提供預張緊。填料材料可以包括由聚亞安酯和異氰酸鹽的混合物製成的在混合時膨脹的泡沫。優選地，填料材料可以是發泡材料，發泡材料的特徵例如在於輕量化，形成適當表面的便捷的工作特性，適當表面易於例如通過與纖維或纖維帶進一步層壓而被進一步處理。具體地，發泡材料可以包括具體地能夠吸收壓力的PVC或基於PVC的材料。具體地，發泡材料可以設置為預製的或預成形的元件，元件具有第一表面，該第一表面基本對應翼型蒙皮的沿著翼型蒙皮的內表面的曲率；和第二表面，該第二表面基本為平的或平坦的。然後，預成型的發泡元件的第二表面可以形成用於增強構件的板狀部分的均勻的和對齊的基底。提供預成形的發泡元件能夠是特別有利的，這是因為發泡材料然後可用作用於增強構件的定位和用於相關部分的整體構造的模具或模腔。這意味著能夠不再需要例如玻璃纖維的定製模具，而定製模具用於構造相關部分，由此減少了相關部分的製造成本。填料材料，例如發泡元件，例如預成形的發泡元件，可以構成隔離構件。填料材料還可以或替代地包括被例如注入到、噴射到或吹塑到空間中的流體或氣體材料。流體或氣體材料可以具有例如當暴露至空氣時硬化的性質。在包括流體或氣體填料材料的實施例中，相關裝置可設置成與例如增強構件連接，以保持材料。蓋帽中的至少一個，優選地在翼型體的橫向橫截面中具有最大曲率半徑的蓋帽，可以製成為分開的蓋帽部分。分開的蓋帽部分可以在單獨的製造過程中製造出來，並且然後提供於在翼型體中的連接。分開的蓋帽部分的外表面與所述蒙皮基本對齊，使得組裝時，翼型體的外表面具有平滑的翼型表面。 分開的蓋帽部分可以形成大致沿著翼型體的長度延伸的單個元件，或分開的蓋帽部分可分為多個更短的部分，以便於更簡易的操縱和組裝。多個增強構件或單個增強構件的材料能夠以如下方式布置，即當翼型體在擺振方向上受到載荷作用時，多個增強構件或材料承載翼型體中的剪力。剪力將使翼型體扭轉，且因此使翼型體的彎曲和扭轉耦合。這一效果可以優選地但不唯一地通過將多個增強構件以相對於翼型體的縱向延伸部的小於90°的角度布置而實現。如果使用纖維增強材料或紡織物的板，纖維方向相對於翼型體的縱向軸線必須小於90°但大於0°。彎曲和扭轉的耦合能夠用於在陣風或類似極限氣動狀況期間改變翼型體的迎角。翼型體的卸載將會降低翼型體中的最大應力並且因此使得輕量化。彎曲和扭轉的耦合還可優化翼型體的動力輸出。至少一個增強構件可以裝配有有源壓電裝置等，或可以由有源壓電裝置等組成，有源壓電裝置可以通過電壓、電流、電場或磁場致動，因此增強構件的長度發生改變且/或應力被施加在增強構件上。由此，可以改變翼型的表面的曲率且因此改變翼型的氣動特性。增強構件可以裝配有無源裝置，或由無源裝置組成，無源裝置例如是阻尼器，以進一步抑制翼型體的變形和振動。利用這些裝置，可以優化翼型體的性能。所述翼型體可以進一步包括用於將翼型體與另一構造相連的一個或更多個連接器。例如，當翼型體是風輪機葉片時，葉片被連接至風輪機的輪轂。所述翼型體可以進一步包括其他內部裝置或外部裝置，所述其他的內部裝置或外部裝置適於用在相關結構中，其中內部設備或外部設備成為相關結構的部分。翼型體還可以組成承載構造的一部分，諸如風輪機的塔架。另外，提供了用於製造具有至少一個增強構件的翼型體的方法，包括下列步驟(a)提供翼型體的翼型蒙皮的至少一部分，(b)提供隔離構件，(C)將隔離構件連接至蒙皮的內表面，(d)提供一個增強構件，
(e)在與蒙皮相距一定距離處，利用至少一個第一連接部將增強構件連接至隔離構件，並且在與隔離構件相距一定距離處且在剖面弦線的與隔離構件連接至蒙皮的連接部相同的一側處，利用至少一個第二連接部將增強構件連接至蒙皮。上述方法可進一步包括下列步驟(f)以理想的張力量將增強構件預張緊。優選地，對多個增強構件重複步驟(d)和(e)且可能地重複步驟(f)。上述方法可以進一步包括如下步驟(g)在隔離構件的相對於至少一個第二連接部的相反側處以及在與剖面弦線的與隔離構件連接至蒙皮的連接部相同的一側上，利用至少一個第三連接部將增強構件中的至少一個連接至蒙皮。 上述方法可以進一步包括如下步驟(h)將填料材料填充在位於至少一個增強構件和翼型蒙皮的內表面之間的空間中。所述方法可以進一步包括步驟設置至少一根桁梁，並且將所述桁梁連接至所述蒙皮的內表面。所述方法可以優選地包括構建一種或多種類型的纖維材料的多個層。桁梁以及在桁梁和蒙皮之間的連接部可以是那些已經提到的桁梁或連接部中的一個或更多個。這同樣適應於所設置的一個或更多所述增強構件及其與翼形蒙皮的內表面相連的連接部。具體地但不唯一地，所述至少一個增強構件中的每一個或所述至少一個增強構件中的至少一些可以連接到或接近翼型體的蓋帽中的一個的內表面。在蒙皮的內表面，例如蓋帽中的一個的內表面，與至少一個增強構件之間的空間可以有利地用填料材料至少部分地填充。所述填料材料優選地是基本固體的材料，例如發泡材料。發泡材料優選地被預先成形，以裝配在位於增強構件和所述內表面之間的空間中。由此，填料材料可以為至少一個增強構件提供堅實的基底，以及另外提供例如帽部分的改進的剛度。填料材料可以在至少一個增強構件的連接之前設置在空間中，或者反之亦然。增強構件的準備可以優選地作為翼型體的製造過程的部分執行。然而，也可以執行隨後的裝配。具體地，如果至少一個增強構件設置為分開的蓋帽的部分，則隨後在分開的組裝步驟中將包括所述至少一個增強構件的蓋帽與蒙皮和可能地桁梁裝配是優選的。這不僅可以節省生產時間，而且還允許提高對分開的蓋帽的材料特性的質量控制且便於將至少一個增強構件預張緊至理想水平。另外，翼型體可以分部分進行製造且如果合適的話現場組裝。還可以更新或替換在現有翼型體上的蓋帽部分。


下面，將參照表示在圖的實例性實施例更詳細地描述本發明，其中圖I是翼型體的橫截面的示意圖，示出了在運行期間由作用在翼型體上的彎矩導致的作用在翼型體上的破碎壓力，圖2是翼型體的橫截面的形成箱形輪廓的部分的示意圖，且示出了由破碎壓力導致的潛在的變形(橢圓化)(變形狀態由虛線示出)，圖3是箱形輪廓的示意性透視圖，示出了圖4所示的三個橫截面且進一步示出了在箱形輪廓的縱向方向上的屈曲線(虛線)，圖4是箱形輪廓的示意性截面圖，示出了在圖3中指示的箱形輪廓的三個橫不同截面，圖5是箱形輪廓的蓋帽部分的橫截面的部分的示意圖，原理上示出了由例如破碎壓力導致的多軸向應力和壓縮力以及裂紋的形成，圖6是翼型體的桁梁和蒙皮的放大示意性截面圖， 圖7以透視圖的形式示出了具有單個桁梁的翼型體，該單個桁梁由虛線指示，且位置E標示圖8中詳細示出的翼型體的部分，圖8以透視圖的形式示出了在圖7中指示為E的翼型體的部分，圖9以透視圖的形式示出了具有兩個桁梁的翼型體，該兩個桁梁由虛線指示，且位置F標示圖10中詳細示出的翼型體的部分，圖10以透視圖的形式示出了圖9中的翼型體的在F處標示的部分，圖11是示出了具有與桁梁相連的增強構件的翼型體的示意性截面圖，圖12以透視圖的方式示出了具有多個增強構件的翼型體的部分，圖13以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件與隔離構件集成且連接至蒙皮的內表面，圖14以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件與桁梁組合且連接至蒙皮的內表面，圖15以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件連接至兩個桁梁和蒙皮的內表面以及用於預張緊的兩個膨脹構件，圖16以截面圖的形式示出了具有兩個增強構件的箱形輪廓，這兩個增強構件中的每一個連接至隔離構件和蒙皮的內表面，圖17以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件與相應的蓋帽集成且連接至兩個桁梁和蒙皮的內表面，圖18以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件與隔離構件集成且通過兩個桁梁連接至蒙皮的內表面，圖19以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件與隔離構件集成且通過兩個桁梁連接至蒙皮的內表面，圖20以截面圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件由可移動的隔離構件支撐且連接至兩個桁梁和蒙皮的內表面，圖21是具有板狀部分或層壓部分的增強構件的示意性頂視圖，該板狀部分或層壓部分設有切除部，圖22以透視圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件具有沿著翼型體的縱向延伸部延伸的板狀部分，圖23以透視圖的形式示出了分開的增強的蓋帽部分，
圖24以透視圖的形式示出了安裝在翼型體中的圖23的分開的蓋帽部分，圖25以透視圖的形式示出了具有多個增強構件的分開的增強的蓋帽部分，所述多個增強構件由繞蓋帽部分和隔離構件纏繞的金屬絲形成，圖26以透視圖的形式示出了具有增強構件和兩個隔離構件的翼型體，圖27以透視圖的形式示出了具有增強構件和兩個隔離構件的另一個翼型體，圖28以透視圖的形式示出了風輪機葉片形式的翼型體，圖29以透視圖的形式更詳細地示出了圖28的風輪機葉片的部分，圖30示出了與圖29和圖28中的風輪機葉片類似的風輪機葉片；然而，該風輪機葉片具有不同的增強構件布置，和
圖31以透視圖的形式示出了具有增強構件的翼型體，該增強構件被布置用以增強蒙皮的吸入側的平坦尾部。
具體實施例方式現在將在下文中參考附圖更全面地描述具有至少一個增強構件的翼型體，附圖中示出了各種示例。為清楚的原因，附圖是示意性的並進行了簡化，並且附圖僅示出了對於本發明的理解重要的細節，而略去了其它細節。本發明可通過附圖中未示出的不同形式實施，並且不應被認為局限於本文中闡述的示例。相反，提供這些示例是為了使本公開透徹並完整，並使本領域技術人員將全面理解本發明的範圍。在全文中，同樣的附圖標記指示同樣的元件。圖I示出了具有蒙皮2的常規翼型體1，該蒙皮2具有前緣3和後緣4。另外示出了箱形輪廓5和箱形輪廓5的蓋帽部分6。蓋帽部分6組成箱形輪廓5的頂部部分和底部部分。虛線標示剖面弦線7。在前緣在前面的情況下，大致沿著剖面弦線7移動穿過流體的翼型體I在擺振方向上即大致垂直於剖面弦線7的方向上產生力，該力稱作升力。升力的方向在圖I中向上。翼型體I的面向升力相反方向的一側記作翼型體I的壓力側，即圖I中的翼型體的底側，且翼型體I的面向升力方向的一側記作翼型體I的吸入側，即圖I中的翼型體I的頂側。如前所述，翼型體主要在擺振方向上由氣動力和慣性力施加載荷。擺振方向在圖I中由箭頭A圖示。該力導致翼型體I沿其縱向延伸部彎曲且產生箭頭B標示的破碎壓力。除了可能在尺寸方面不同之外，圖I中圖示的橫截面在沿著該翼型體的縱向延伸部在翼型體的尖端部分和翼型體根部部分之間的任何位置處是相似的。圖2示出了箱形輪廓5的橫截面的部分，示出了具有由翼型體的彎曲而導致的具有橢圓化特徵的箱形輪廓5的變形的示例。在圖2中，箱形輪廓5的卸載形狀由實線5a標示，而加載或橢圓化(展平)形狀由虛線5b標示。由增加的載荷導致的箱形輪廓5的可能的進一步變形的方向由箭頭C標不。圖3以透視圖的形式示出了箱形輪廓5的一部分，並且一同示出了在圖4中比較示出的三個位置處的橫截面5c、5d、5e。另外用波紋狀彎曲虛線L圖示了箱形輪廓5的屈曲圖案。屈曲導致箱形輪廓5的橫截面的形狀沿著箱形輪廓5的縱向延伸部變化。圖4示出了在圖3中標示的橫截面5c、5d、5e,圖示了箱形輪廓5的橫截面的形狀沿著箱形輪廓的縱向延伸部的可能變化。橫截面5d和5e是加載的或橢圓化箱形輪廓的橫截面。橫截面5c是箱形輪廓5的卸載橫截面。圖4圖示了在翼型體的運行期間施加至箱形輪廓的力如何導致箱形輪廓的橫截面形狀動態地變化且因此引起翼型的疲勞。圖5更詳細地示出了箱形輪廓的蓋帽部分6的橫截面。箭頭D標示了由翼型體的彎曲導致的變形例如橢圓化產生的在蓋帽部分6的層壓材料中的多軸向應力。另外標示了在蒙皮2中的層間裂紋8的實例，該層間裂紋8潛在地由疊層中的多軸向應力例如交變拉伸和壓縮而產生。多軸向應力可以導致分層、層內基體開裂、基體脫粘等。圖6更詳細地示出了蒙皮2和箱形輪廓5及其互連的實例的橫截面。如所圖示的，蒙皮2可以由具有玻璃纖維的層壓板9製成。箱形輪廓5的蓋帽部分6進一步包括具有與蒙皮相同材料的或另一材料的層10，諸如碳纖維增強材料。玻璃纖維的層9和碳纖維的層10利用具有粘合材料例如膠合劑的層11粘合在一起。圖7以透視圖示意性地圖示了風輪機葉片I形式的翼型體1，該風輪機葉片I具有翼形蒙皮2，該翼形蒙皮2形成翼型體I的外表面且包圍翼型體I的內部容積，且具有沿著該翼型體I的縱向延伸部從翼型體I的尖端12至翼型體I的根部13延伸的前緣3和尾緣4。翼型體I具有由虛線標示的單個內部祐1梁14。E標示了在圖8中被更詳細地圖示出 的翼型體I的部分的位置。E可以沿著翼型體I的縱向延伸部定位在翼型體I的尖端12和根部13之間的任何位置處，且除了尺寸差別，與圖8相同，尺寸差別由風輪機葉片I從根部13向尖端12的漸縮而引起。圖8更詳細地圖示了在圖7示出的翼型體I的部分。翼型體I的所示部分在圖7中定位在E處。所示的翼型體I具有玻璃纖維蒙皮21/2，該玻璃纖維蒙皮包圍翼型體I的內部容積。桁梁14增強蒙皮2並且具有大致平坦形狀，並且大致沿著翼型體I的整個縱向延伸部在蒙皮2的大致在翼型體I的擺振方向上的上部和相對於剖面弦線的反向下部之間延伸。圖9以透視圖示意性地圖示了風輪機葉片I形式的翼型體1，該風輪機葉片I具有翼形蒙皮2，該翼形蒙皮2形成翼型體I的外表面且包圍翼型體I的內部容積，且具有沿著該翼型體I的縱向延伸部從翼型體I的尖端12至翼型體I的根部13延伸的前緣3和尾緣4。翼型體I具有由虛線標示的箱形輪廓5。F標示了在圖10中被進一步詳細地圖示出的翼型體I的部分的位置。F可以沿著翼型體I的縱向延伸部定位在翼型體I的尖端12和根部13之間的任何位置處，且除了尺寸差別，與圖10相同，該尺寸差別由風輪機葉片I從根部13向尖端12的漸縮而引起。圖10更詳細地圖示了在圖9示出的翼型體I的部分。翼型體I的所示部分在圖9中定位在F處。所示的翼型體I具有玻璃纖維蒙皮2，該玻璃纖維蒙皮2包圍翼型體I的內部容積。帶有兩個桁梁14和兩個蓋帽部分6的箱形輪廓5增強蒙皮2。箱形輪廓5具有大致矩形形狀，並且大致沿著翼型體I的整個縱向延伸部在蒙皮2的大致在翼型體I的擺振方向上的上部和相對於剖面弦線的反向下部之間延伸。圖11示意性地示出了與圖9和10所示的翼型體相類似的翼型體I的箱形輪廓5的橫截面；但還具有增強構件20和間隔構件22。該箱形輪廓5包括兩個桁梁14，該兩個桁梁14在翼型體I內、沿著翼型體I的縱向延伸部並且在具有垂直於翼型體I的縱向方向或延伸部的相互橫向距離的情況下延伸。桁梁14具有用於連接至蒙皮2的內表面的凸緣26。在圖11中，翼型體的前緣在右側且後緣在左側。所圖示的蒙皮2的和箱形輪廓5的蓋帽部分6位於翼型體的吸入側，且該蓋帽部分6具有大曲率半徑且幾乎是平坦的。為增強平坦蓋帽部分6，主要抵抗破碎壓力，隔離構件22安裝在翼型體的內部在兩個桁梁14之間。間隔構件22具有凸緣，該凸緣抵靠著且優選地粘合到蒙皮2的蓋帽部分6，且從蓋帽6延伸至翼型體I的內部容積中。增強構件20也安裝在翼型體I的內部，使得該增強構件20橫向於翼型體I的縱向延伸部延伸且在張力下工作以增強蒙皮2抵抗向內撓曲的能力。如圖11所示，增強構件20在蓋帽6的邊緣處或附近在第一和第三連接部24處連接至蒙皮2，且在從形成第二連接部的蓋帽6處抵靠著隔離構件22。蓋帽6的向內撓曲將會增加在隔離構件22處的增強構件20與多個連接部24中的每一個之間的距離；然而，增強構件20具有高拉伸強度且因此阻止這樣的距離增加，且因此增加了蒙皮抵抗破碎壓力的強度。在所圖示的示例中，增強構件20通過桁梁14連接至蒙皮2，該桁梁14中的每一個具有與蒙皮2的蓋帽部分的內表面粘合的凸緣26。增強構件20可以由能夠承受載荷的任何類型的結構構件組成。在間隔構件22和蒙皮2之間。增強構件20可以具有杆、板、管等的形狀，且可以能夠抵抗壓縮力和張力。
因為增強構件20不需要能夠抵抗壓縮力，增強構件20可以是金屬絲、繩索、絲線、纖維或纖維網等。增強構件20可以具有任何合適的橫截面，例如基本圓形或多邊形橫截面，諸如基本矩形、正方形、三角形、圓形、卵形、橢圓形等，優選是矩形且平坦的。增強構件可以由任何合適材料製成。目前優選纖維增強塑料。增強構件20可以包括具有非常高剛性和強度的纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酸胺纖維、聚乙烯纖維、PBO纖維(聚對苯撐苯並二惡唑)等。增強構件20還可以由木材製成，例如竹子、樺木、層壓板等，或者由基於具有高纖維素含量的植物纖維的另一材料製成，諸如韌皮纖維，諸如亞麻、黃麻等。這些纖維可以被用作在複合材料諸如增強塑料中的增強物，或可以以金屬絲或杆的形式使用。增強構件20也可以由上述材料的組合物製成。增強構件20也可以由鋼、輕金屬合金等製成。增強構件20僅需要具有高抗拉強度；即優選地，增強構件20不需要承載其他載荷，使得增強構件可以是薄的，因此其重量和成本保持為最小。增強構件的厚度優選地小於蒙皮的最大厚度的10倍，更優選地小於蒙皮的最大厚度的5倍，依然更加優選小於蒙皮的最大厚度的2倍，又更優選地小於蒙皮的最大厚度，依然更優選地小於蒙皮的最大厚度的
O.75倍，甚至更優選地小於蒙皮的最大厚度的O. 5倍。增強構件20利用與桁梁14連接至蒙皮2的各個連接部28接近的連接部24連接至桁梁14。連接部24和28可以包括任何合適類型的接頭，例如焊接、粘接、熔接、熔融連接或其他簡單的機械連接。相互協作的連接部24、28和互連部分必須足夠剛性以在經受張力時維持其形狀，以適當地與增強構件20協作，防止在蒙皮2上的連接部28關於彼此和關於隔離構件22和增強構件20的相互連接部移位。連接部24可以是可釋放的連接部，該可釋放的連接部可以包括任意適當類型的接頭，諸如搭扣配合、壓配合、槽舌連接或其他簡單的機械連接，例如如圖11所示的栓接。可釋放的互連連接可以用於向翼型體提供增加的靈活性。
當氣動翼型被擺振方向和揮舞方向上的力施加載荷時，增強構件20固定和維持外殼的形狀基本不變。因此，翼型體I的整體強度顯著增加，包括抵抗破碎壓力和屈曲的抗力。由於在翼型體I內包括有增強構件20，與常規的翼型體相比，用於蒙皮2的材料的尺寸可進一步顯著減小，且因此便於降低作用在具有該翼型體的系統的其他部分上的動態載荷，改進了翼型體I的操縱特性和運輸特性，且降低了材料成本。增強構件20提高了翼型體I的氣動效率，因為與常規翼型體相比，該翼型體I的設計形狀在更高程度上得以保持。增強構件20可以大致沿著翼型體I的整個縱向延伸部或沿著翼型體I的整個縱向延伸部的主要部分延伸；或，如在圖12中所示，其中為了圖示的目的，蒙皮2的部分已經被切除，兩個或更多個增強構件20可以沿著翼型體I的縱向延伸部的至少部分以間隔的關 系定位。在相鄰的增強構件20之間的間距可以優選地小於20XD，更優選地小於10XD，最優選地小於5 XD，其中D是隔離構件與增強構件20連接至蒙皮2的連接部中的一個之間的側向間距或揮舞方向間距。對於兩個或更多個相鄰增強構件，參數D的值可以是相同的。然而，因為翼型體I的橫截面的寬度通常朝翼型體I的尖端降低，與翼型體I的尖端更接近的增強構件的間距Dl將會小於與翼型體I的根部更接近的增強構件的間距D2。在兩個相鄰增強構件20之間的最終的最大間距可以優選地基於兩個間距的最小值即間距D2計算，或基於Dl和D2的平均值計算。已經發現對於滿足這一關係的最終的間距D的值，存在在增強構件承受剪力的能力、翼型體I的總重和翼型體I的剛性之間的良好平衡。然而，兩個增強構件20之間的最大間距可以替代地基於其他需求，例如但不僅限於針對特別強固的翼型體設計的需求，例如當翼型體I趨於承受重複的惡劣天氣條件時，諸如當翼型體I豎立在公海上以作為海上風輪機的一部分時。增強構件20可以僅定位在翼型體I的某些部分中，可能不具有任何預定的或計算的最大距離。具體地但不唯一地，增強構件20可以位於蓋帽6中的預期或建立主要變形的位置處。增強構件20可以裝配有有源壓電裝置等，或可以由有源壓電裝置等組成，有源壓電裝置可以通過電壓、電流、電場或磁場致動，因此增強構件的長度發生改變且/或應力被施加在增強構件上。由此，可以改變翼型的表面的曲率且因此改變翼型的氣動特性。增強構件可以裝配有無源裝置，或由無源裝置組成，該無源裝置例如是阻尼器，以進一步抑制翼型體I的變形和振動。利用這些裝置，可以優化翼型體的性能。在增強構件20和蒙皮2之間的空間30可以部分地或基本完全地用填料材料填充。優選地，每一個增強構件20預張緊至所期望的水平，確保每一個增強構件20完全地拉伸且具有直的形狀，使得每一個增強構件20將會直接抵抗蒙皮的變形。倘若增強構件20處於選定位置，則圖11所示的橫截面的位置可以是沿著翼型體I的縱向延伸部的任何位置。在橫截面中示出的元件的尺寸可以作為橫截面的縱向位置的函數變化。例如，風輪機葉片通常從葉片的根部朝葉片的尖端減縮。因此，橫截面的尺寸隨著到尖端的距離減小而減小。圖13示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但在圖12中，翼型體I不具有桁梁，且增強構件20和隔離構件22已經集成為單個機械單元。增強構件20具有凸緣，該凸緣在蒙皮2的蓋帽部分6的各個邊緣處或附近被粘合至蒙皮2的內表面。隔離構件22還具有用於與蒙皮2的蓋帽部分6的內表面抵接的凸緣，該凸緣不需要但可以粘合至蒙皮2的內表面。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖13也是有效的。圖14示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖14中，翼型體I具有單個桁梁14，該桁梁14組成隔離構件22。增強構件20在蒙皮2的蓋帽部分6的各個邊緣處或附近膠合至蒙皮2的內表面。另外組成隔離構件22的桁梁14具有凸緣，該凸緣粘合至蒙皮2的內表面。增強構件20不緊固至單個桁梁14。而是，桁梁14設有開口或孔32，且增強構件20穿過開口 32延伸且在開口 32內抵靠著桁梁14。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖14也是有效的。圖15示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖15中，增強構件20和桁梁14在蒙皮2的蓋帽部分6的各個邊緣處或附近具有與蒙皮2的內表面相連的共同的連接部24和28，即蒙皮2和增強構件20和桁梁14在各個連接部24處粘合 在一起。另外，兩個相似的膨脹構件29定位在隔離構件22的相反側上在蓋帽部分6和增強構件20之間，這兩個相似的膨脹構件29中的每一個與增強構件20 —起沿著翼型體的縱向延伸部延伸且用填料材料填充，該填料材料膨脹以預張緊增強構件20。填料材料可例如包括由聚亞安酯和異氰酸鹽的混合物製成的泡沫，這一混合物在混合時膨脹。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖15也是有效的。圖16示意性地示出了翼型體I的箱形輪廓5的橫截面，該翼型體I具有兩個增強構件20，該兩個增強構件20中的每一個在一端連接至相應的隔離構件22。隔離構件22彼此抵接且以背靠背的方式膠合在一起。另外，增強構件20中的每一個在相反端部處具有凸緣，該凸緣用於通過粘合與箱形輪廓5的蓋帽部分6的內表面相連。箱形輪廓15的桁梁14具有夾層構造，該夾層構造被層壓至蓋帽部分6。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖16也是有效的。圖17示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖17中，增強構件20和桁梁14在蒙皮2的蓋帽部分6的各個邊緣處或附近具有與蒙皮2的內表面相連的共同的連接部24和28，即蒙皮2和增強構件20和桁梁14在各個連接部24處粘合在一起。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖17也是有效的。圖18示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖18中，增強構件20和隔離構件22已經集成為單個機械單元。另外，增強構件20至桁梁14的機械連接部已經被膠合連接部24代替，該膠合連接部24靠近桁梁14連接至蒙皮2的各個連接部28。隔離構件22具有用於與蒙皮2的蓋帽部分6的內表面抵接的凸緣，該凸緣不需要但可以粘合至蒙皮2的內表面。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖18也是有效的。圖19示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖19中，增強構件20和隔離構件22已經集成為單個機械單元。另外，增強構件20連接至桁梁14的機械連接部已經被粘合連接部24代替，該膠合連接部24靠近桁梁14連接至蒙皮2的各個連接部28。隔離構件22具有用於與蒙皮2的蓋帽部分6的內表面抵接的凸緣，該凸緣不需要但可以粘合至蒙皮2的內表面。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖19也是有效的。
圖20示意性地示出了與圖11的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖20中，隔離構件22是柱形管，該柱形管既不緊固至蒙皮2的內表面也不緊固至增強構件20，從而使得隔離構件可以響應於力例如破碎壓力而在蒙皮2的內表面上移動或滾動，因此使隔離構件22自身的變形最小。隔離構件22與增強構件20 —起沿著翼型體的縱向延伸部延伸，即隔離構件22的數目優選地等於增強構件20的數目；然而，隔離構件22的數目可以少於增強構件20的數目，使得每一個隔離構件22抵接多個增強構件20。另外，增強構件20連接至祐1梁14的機械連接部已經被連接至蒙皮2的粘合連接部24和連接至祐1梁14的粘合連接部28代替。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖20也是有效的。圖21是增強構件20的板狀部分的示意性頂視圖，該增強構件20進一步包括在增強構件20中的以一定圖案形式分布的切除部34。也示出了增強構件20連接至蒙皮2和隔離構件22的各個連接部22和24。圖22以透視圖的形式示出了包括增強構件20的翼型體I的部分，該增強構件20在隔離構件22和連接至蒙皮2的各個連接部之間是板狀的且該增強構件20與隔離構件22 一起沿著翼型體I的大致整個縱向延伸部延伸。因此，增強構件20具有屋脊的形狀，該形狀具有在隔離構件22處的頂點處相交的兩個板狀部分。增強構件20位於蒙皮2的內表面和各個桁梁12之間，且在蓋帽部分6的各個邊緣處或附近利用連續的縱向連接部24連接至桁梁14和連接至蒙皮的內表面。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖22也是有效的。圖23是分開的增強的蓋帽部分6的示意性透視圖。該蓋帽部分6在其與翼型體I的蒙皮2或可能地桁梁14組裝之前被單獨地製造出來。分開的蓋帽部分6是與翼型體I的其他部分的製造分開製造且隨後與翼型體I的其他部分組裝起來的單獨的構件。分開的增強的蓋帽部分6包括隔離構件22和增強構件20，該增強構件20在隔離構件22的每一側上呈板狀。分開的增強的蓋帽部分6具有基本平坦的或平的外表面。圖24是組裝了圖23所示的分開的蓋帽部分6的翼型體I的透視圖。有利地，整個分開的蓋帽部分6或分開的蓋帽部分6的一部分可以在現有蓋帽部分失效的情況下被更新或替換。現有蓋帽部分可以通過合適的切除步驟被移除，且然後新的配合蓋帽部分可以被粘合或另外地連接至現有翼型體I。蓋帽部分6的外表面可以形成翼型體I的外表面，或可以提供新的蒙皮2以覆蓋具有蓋帽部分的區域，例如具有被替換的蓋帽部分的區域。圖25圖示了分開的增強的蓋帽部分的示意性透視圖，類似圖23和24所示的分開的蓋帽部分，這一分開的增強的蓋帽部分6在其與翼型體I的蒙皮2或可能地桁梁14組裝之前被單獨地製造出來。圖25的頂部示出了從翼型體內看到的蓋帽部分，且圖25的底部示出了從翼型體的外部看到的蓋帽部分。所圖示的蓋帽部分6具有由繞蓋帽部分6和隔離構件22牽拉或纏繞的金屬絲36形成的多個增強構件20。為維持蓋帽部分6的平滑的氣動外表面，金屬絲36可以具有小的直徑或具有平坦形狀的橫截面。另外，蓋帽部分6可以具有凹槽以用於容納金屬絲36，且更進一步，金屬絲36可以由層壓件覆蓋。優選地，金屬絲36在翼型體I的內部容積中且在蓋帽部分6的外表面上形成的角度幾乎是垂直於翼型體I的縱向方向或縱向延伸部，但又略有不同，原因在於金屬絲以同時基本恆定的速度沿著蓋帽部分6的縱向延伸部纏繞蓋帽部分6。金屬絲36可以粘合至蓋帽部分6的外表面。金屬絲36優選地包括具有非常高剛性和強度的纖維，諸如但不限於芳族聚酸胺纖維。圖26示意性地示出了與圖17的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖26中，翼型體I具有兩個隔離構件22，這兩個隔離構件22在所示橫截面中布置成具有相互的橫向間距。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖26也是有效的。圖27示意性地示出了與圖26的橫截面類似的翼型體I的橫截面，但是在圖27中，翼型體I具有兩個增強構件20，這兩個增強構件20中的每一個在所示的橫截面中抵接隔離構件22中的相應一個隔離構件，並且在一端處連接至蒙皮2和桁梁14中的相應一個桁梁且在其另一端處連接至各個隔離構件22中的另一個和蒙皮2。除此之外，圖11和圖12的描述對於圖27也是有效的。圖28示出了風輪機葉片I形式的翼型體1，該風輪機葉片I用於三葉片的水平軸風輪機。為了圖示目的，蒙皮2的一部分已經被切除，以使多個增強構件20可見。增強構件20從葉片的根部13至葉片的尖端12沿著葉片I的縱向延伸部定位。
圖29以放大的形式示出了圖28的葉片I的在移除蒙皮2的情況下的部分，以更詳細地示出多個增強構件20的布置。圖17更詳細地示出了增強構件20中的一個，且因此圖17的描述(包括圖11和圖12的描述)對於圖29也是有效的。圖30以放大的形式示出了與圖28和圖29所示的葉片類似的另一葉片I的部分；但具有多個增強構件20的不同布置，其中每一個增強構件20在隔離構件22的一側處從隔離構件22延伸至蒙皮2的內表面，且其中增強構件沿著葉片I的縱向延伸部以空間關係布置，使得相鄰的增強構件在隔離構件22的相反側附接至蒙皮2的內表面。除此之外，圖28和圖29的描述(包括圖11和圖12的描述)對於圖30也是有效的。圖31示意性地示出了翼型體I的橫截面，其中已經布置一個或更多個增強構件20以用於增強蒙皮2的在翼型體I的吸入側在後邊緣4和最後的桁梁14之間的基本平坦尾部。除此之外，圖11-30的描述對於圖30也是有效的。儘管已經結合具體實施例描述了本發明，但不應以任何方式認為本發明局限於所提出的實施例。本發明的範圍由所附權利要求書闡述。在權利要求書的上下文中，術語「包括」不排除其他可能的元件或步驟。另外，提及的參照諸如不定冠詞等也不應該理解為排除多個。在權利要求書中關於圖中所示元件使用附圖標記也不應該理解為限制本發明的範圍。另外，在不同的權利要求中提到的各個特徵有利地組合是可能的，且在不同的權利要求中提及這些特徵並不排除特徵的組合是不可能的或是有利的。
權利要求
1.翼型體(I)，所述翼型體(I)具有沿著所述翼型體(I)的縱向延伸部延伸且限定剖面弦線(7)的前緣(3)和後緣(4)，所述翼型體(I)包括 翼型蒙皮(2)，所述翼型蒙皮(2)形成所述翼型體(I)的外表面且包圍所述翼型體(I)的內部容積， 至少一個增強構件(20)，所述至少一個增強構件(20)利用所述翼型體(I)的內部容積內的第一連接部連接至所述蒙皮(2)且橫向於所述翼型體(I)的縱向方向延伸， 其特徵在於 所述翼型體(I)還具有隔離構件(22)，所述隔離構件(22)在所述剖面弦線(7)的與所述第一連接部相同的一側並且在與所述第一連接部相距一定側向距離處連接至所述蒙皮(2)，該連接在所述蒙皮(2)的位於所述翼型體(I)的內部容積內的基本平坦部分處進行，並且所述隔離構件(22)從所述蒙皮(2)延伸進入所述翼型體(I)的內部容積中，並且其中 所述至少一個增強構件(20)在所述翼型體(I)的內部容積內、與所述蒙皮(2)相距一定距離處利用第二連接部連接至所述隔離構件(22)，並且在張力下工作，以增強所述蒙皮(2)抵抗向內撓曲的能力，並且其中 所述至少一個增強構件(20)還在所述隔離構件(22)的與所述第一連接部相反的一側處且在所述剖面弦線(7)的與所述隔離構件(22)連接至所述蒙皮(2)的連接部相同的一側利用第三連接部連接至所述蒙皮(2)。
2.根據權利要求I所述的翼型體(I)，其中所述至少一個增強構件(20)中的一個利用所述第一連接部連接至所述蒙皮(2)，並且所述至少一個增強構件(20)中的另一個利用所述第三連接部連接至所述蒙皮(2)且相對於所述至少一個增強構件中的利用所述第一連接部的所述一個沿著所述翼型體(I)的縱向方向移位。
3.根據權利要求I或2所述的翼型體，其中所述至少一個增強構件(20)包括多個伸長的增強構件(20)，所述多個伸長的增強構件(20)橫向於所述翼型體(I)的縱向方向延伸且沿著所述翼型體(I)的縱向延伸部以間隔關係定位。
4.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，其中所述至少一個增強構件(20)從由金屬絲、繩索、絲線、纖維和織網構成的組中選擇。
5.根據權利要求1-3中的任意一項所述的翼型體，其中所述至少一個增強構件(20)還在壓縮下工作，以增強所述蒙皮(2)抵抗向內撓曲的能力。
6.根據權利要求5所述的翼型體(I)，其中所述至少一個增強構件(20)具有從由杆、棒、板和管構成的組中選擇的元件的形狀。
7.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，所述翼型體(I)還包括桁梁(14)，所述桁梁(14)在所述翼型體(I)內且沿著所述翼型體(I)的縱向延伸部延伸，並且所述桁梁(14)連接至所述蒙皮(2)，其中所述隔離構件(22)形成所述桁梁(14)的一部分。
8.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，其中所述蒙皮(2)的一部分構成所述隔離構件(22)。
9.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，所述翼型體(I)還包括兩個桁梁(14)，所述兩個桁梁(14)在所述翼型體(I)內沿著所述翼型體(I)的縱向延伸部延伸，且具有與所述翼型體(I)的縱向方向垂直的相互距離，並且所述兩個桁梁(14)連接至所述蒙皮(2)，其中所述隔離構件(22)位於所述兩個桁梁(14)之間，且其中 所述至少一個增強構件(20)在接近所述桁梁(14)與所述蒙皮(2)相連的各連接部的位置處連接至所述蒙皮(2)。
10.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，還包括多個間隔構件(22)。
11.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，其中在所述至少一個增強構件(20)和所述蒙皮(2)之間的空間被至少部分地填充填料材料。
12.根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體(I)，其中所述至少一個增強構件(20)和所述蒙皮(2)的一部分構成獨立的蓋帽部分。
13.具有葉片的風輪機，所述葉片是根據前述權利要求中的任意一項所述的翼型體⑴。
14.具有機翼的飛機，所述機翼是根據權利要求1-14中的任意一項所述的翼型體(I)。
15.用於製造翼型體的方法，包括下列步驟 (i)提供翼型體的翼型蒙皮的至少一部分， (J)提供隔離構件， (k)將所述隔離構件連接至所述蒙皮的內表面， (I)提供至少一個增強構件， (m)在與所述隔離構件相距一定距離處並且在剖面弦線的與所述隔離構件連接至所述蒙皮的連接部相同的一側處，將所述至少一個增強構件連接至所述蒙皮的內表面， (η)在與所述蒙皮相距一定距離處將所述至少一個增強構件連接至所述隔離構件，以及 (ο)在與步驟(e)中的所述連接部的所述隔離構件的相反側、在與所述隔離構件相距一定距離處並且在所述剖面弦線的與所述隔離構件連接至所述蒙皮的連接部相同的一側處，將所述至少一個增強構件連接至所述蒙皮的內表面。
16.根據權利要求15所述的方法，進一步包括下列步驟 (P)以理想的張力量將所述增強構件預張緊。
17.根據權利要求15或16所述的方法，進一步包括下列步驟 (q)將填料材料設置在所述至少一個增強構件和所述翼型蒙皮的內表面之間的空間中。
18.根據權利要15-17中的任意一項所述的方法，進一步包括下列步驟 (r)設置至少一根桁梁，並且將所述桁梁連接至所述蒙皮的內表面。
19.根據權利要求15-18中的任意一項所述的方法，其中所述步驟(a)、(b)、(d)和(j)中的至少一個步驟包括構建多個纖維材料層。
全文摘要
本發明涉及一種翼型體，該翼型體具有前緣和後緣，所述前緣和後緣沿著翼型體的縱向延伸部延伸且限定剖面弦線，該翼型體包括形成翼型體的外表面且包圍翼型體的內部容積的翼型蒙皮，在翼型體內部連接至所述蒙皮並且從所述蒙皮延伸進入翼型體的內部容積中的隔離構件，以及至少一個增強構件，所述至少一個增強構件在張力下工作以增強蒙皮抵抗向內撓曲的能力，且所述至少一個增強構件在翼型體的內部容積中在所述剖面弦線的一側連接至蒙皮，該側與所述隔離構件連接至蒙皮的連接部所在的那一側相同，並且所述至少一個增強構件在與蒙皮相距一定距離處連接至隔離構件。
文檔編號B64C3/00GK102884309SQ201080054935
公開日2013年1月16日 申請日期2010年11月30日 優先權日2009年12月2日
發明者芬德·莫霍爾特·詹森 申請人:布拉德納公司