專(zhuān)利名稱(chēng)：具有分離式后緣的可縮回的槳葉結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在航空(航空器或直升飛機(jī))領(lǐng)域中的諸如機(jī)翼或旋翼葉片(rotor blade)的槳葉，或者涉及諸如風(fēng)力渦輪機(jī)或洋流渦輪機(jī)的電力發(fā)電裝置或流體泵送裝置的 葉片，并且特別涉及用于槳葉的結(jié)構(gòu)支撐件，其具有帶伸縮特征的外部空氣動(dòng)力學(xué)模塊，其 在伸出時(shí)增加機(jī)翼或葉片的直徑或長(zhǎng)度并產(chǎn)生更大的升力，或者在發(fā)電裝置轉(zhuǎn)子葉片的情 況下，在風(fēng)力較低時(shí)段期間捕獲較多的風(fēng)能，并在較高的風(fēng)力中縮進(jìn)(縮回)以減小風(fēng)能暴 Mo
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中提出的用于對(duì)傾斜旋翼和航空器的直徑可變旋翼進(jìn)行控制的機(jī)構(gòu) 易于疲勞衰壞，因此需要大量的維護(hù)。風(fēng)力渦輪機(jī)和洋流渦輪機(jī)在下述環(huán)境條件下操作， 即，該環(huán)境條件能使延伸機(jī)構(gòu)的性能迅速退化。較高的維護(hù)需求轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高的能耗成本，其 導(dǎo)致較低競(jìng)爭(zhēng)性的可再生能源系統(tǒng)。本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)槳葉在槳葉的外端的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度，在發(fā)電裝置轉(zhuǎn)子葉片的情況 下，在較低的風(fēng)速時(shí)段期間增大轉(zhuǎn)子直徑，以便利用更多的風(fēng)力，而在非常高的風(fēng)速時(shí)段期 間減小轉(zhuǎn)子直徑，以確保裝置不會(huì)受力過(guò)度。國(guó)際申請(qǐng)PCT/IB2007/001969的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)如下方式來(lái)提供對(duì)發(fā)電裝置轉(zhuǎn)子 葉片的機(jī)翼型殼體的支撐，即，使基本槳葉的結(jié)構(gòu)梁(或加強(qiáng)桿)在其縮回或延伸時(shí)均延伸 到槳葉的伸縮或擴(kuò)展模塊。該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括基本槳葉和可分離的擴(kuò)展槳葉模塊，其中擴(kuò)展 槳葉模塊包括承載機(jī)翼型殼體和擴(kuò)展槳葉。傳遞至承載機(jī)翼型殼體的前緣和后緣的負(fù)載，例如，由重力引起的超前滯后負(fù)載 在前緣上具有足夠的表面支撐，但由于擴(kuò)展槳葉的后緣的尖銳度，在后緣處沒(méi)有足夠的支 撐并因此后緣需要支撐方法。因此，本發(fā)明的目的用對(duì)于后緣的支撐方法提供一種可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)。還需要這樣一種機(jī)構(gòu)，其將便于可伸展的槳葉的延伸和縮回，并且重量輕、容易維 護(hù)和耐用。還需要一種具有空氣動(dòng)力學(xué)效率的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及可伸展的槳葉，特別地涉及流體流(風(fēng)或水)發(fā)電系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)子葉 片，該轉(zhuǎn)子葉片能使其掃過(guò)的半徑范圍延伸和縮回，以便增大和減小由轉(zhuǎn)子葉片掃過(guò)的流體流的橫截面面積。應(yīng)指出的是，本發(fā)明不限于前述領(lǐng)域，而是也能被應(yīng)用于航空領(lǐng)域，諸如飛機(jī)的機(jī) 翼或直升機(jī)的旋翼葉片。為便于本發(fā)明的說(shuō)明，僅詳細(xì)公開(kāi)發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片。特別地，本發(fā)明涉及可伸展的槳葉或機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，包括擴(kuò)展槳葉模塊和基本槳葉 模塊，該擴(kuò)展槳葉模塊包括容納擴(kuò)展槳葉的承載機(jī)翼型殼體；以及調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置用 于將擴(kuò)展槳葉定位于延伸位置與承載機(jī)翼型殼體內(nèi)的縮回位置之間。調(diào)節(jié)裝置能使擴(kuò)展槳 葉移動(dòng)和鎖定在完全延伸位置與完全縮回位置之間的任何位置。例如，調(diào)節(jié)裝置能使擴(kuò)展 槳葉移動(dòng)和在完全延伸位置與完全縮回位置之間居中地鎖定，其中在該居中位置，僅擴(kuò)展 槳葉的一部分在擴(kuò)展槳葉模塊外，其中擴(kuò)展槳葉的其余部分布置在擴(kuò)展槳葉模塊的承載機(jī) 翼型殼體中。擴(kuò)展槳葉的在承載機(jī)翼型殼體內(nèi)的部分稱(chēng)為縮回部分，而擴(kuò)展槳葉的在承載 機(jī)翼型葉片外的部分稱(chēng)為延伸部分。擴(kuò)展槳葉與承載機(jī)翼型殼體在擴(kuò)展槳葉的縮回部分的 長(zhǎng)度上重疊。擴(kuò)展槳葉設(shè)有后緣襟翼和在后緣襟翼之間的支撐結(jié)構(gòu)，其中后緣襟翼被推壓到一 起，從而在延伸位置，即，在擴(kuò)展槳葉的延伸部分的長(zhǎng)度范圍上形成后緣。承載機(jī)翼型殼體設(shè)有承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)和在該承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu) 的上側(cè)處和下側(cè)處形成的狹槽，每個(gè)狹槽適于容納襟翼中的一個(gè)襟翼，在擴(kuò)展槳葉的縮回 位置，通過(guò)承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)迫使襟翼分開(kāi)并將襟翼引導(dǎo)到狹槽內(nèi)，即，襟翼在擴(kuò)展 槳葉的縮回部分的長(zhǎng)度范圍上由狹槽容納。承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展槳葉的支撐結(jié)構(gòu)在襟翼之間彼此相靠。本發(fā)明的可伸展的轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)通過(guò)提供具有支撐結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展槳葉和擴(kuò)展槳葉 模塊的承載機(jī)翼型殼體內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)，提供了一種用于承載機(jī)翼型殼體的后緣的支撐方 法，其中支撐結(jié)構(gòu)彼此相靠。負(fù)載，例如由重力引起的超前滯后負(fù)載(lead-lag loads)，能 通過(guò)可伸展的轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)而從擴(kuò)展槳葉傳遞至擴(kuò)展槳葉模塊的承載機(jī)翼型 殼體，而沒(méi)有損壞承載機(jī)翼型殼體的后緣的危險(xiǎn)。代替將負(fù)載傳遞至承載機(jī)翼型殼體的后 緣的是，負(fù)載被傳遞至承載機(jī)翼型殼體內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)還具有以下優(yōu)點(diǎn)，S卩，通過(guò)提供具有后緣襟翼的擴(kuò)展 槳葉來(lái)提供有空氣動(dòng)力學(xué)效率的槳葉結(jié)構(gòu)。襟翼在擴(kuò)展槳葉的延伸部分的長(zhǎng)度范圍上被推 壓到一起，形成擴(kuò)展槳葉的延伸部分的有空氣動(dòng)力學(xué)效率的后緣。為了獲得這樣推壓到一起的后緣，后緣襟翼中的至少一個(gè)襟翼可包括具有某種 “形狀記憶性能”的材料，即，襟翼具有從變形狀態(tài)(臨時(shí)形狀)恢復(fù)到它的初始(永久)形 狀的能力。關(guān)于這一應(yīng)用，襟翼在其被容納于狹槽內(nèi)時(shí)處于其變形狀態(tài)，而當(dāng)其在狹槽外時(shí) 處于其初始形狀。換言之，在擴(kuò)展槳葉的縮回部分的長(zhǎng)度范圍上，襟翼處于變形狀態(tài)，而在 延伸部分的長(zhǎng)度范圍上，襟翼處于其初始形狀。在擴(kuò)展槳葉離開(kāi)承載機(jī)翼型殼體的位置處，襟翼的狀態(tài)/形狀改變；如果使擴(kuò)展 槳葉縮回，則迫使襟翼分開(kāi)，并且通過(guò)承載機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu)將襟翼中的至少一個(gè)襟 翼引導(dǎo)到其對(duì)應(yīng)的狹槽中，從而使其形狀從其初始狀態(tài)改變成變形狀態(tài)/臨時(shí)形狀。為了 支持襟翼的“打開(kāi)”和引導(dǎo)，承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)的徑向端面可以是漸縮的。如果使 擴(kuò)展槳葉延伸，則不再通過(guò)承載機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu)迫使離開(kāi)承載機(jī)翼型殼體的襟翼分 開(kāi)，并且通過(guò)襟翼中的至少一個(gè)襟翼的“形狀記憶效果”將該襟翼推壓成其初始形狀，其中，
5與另一襟翼一起形成擴(kuò)展槳葉的具有空氣動(dòng)力學(xué)效率的后緣。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，后緣襟翼中的至少一個(gè)襟翼包括下述材料，即，所述材料包 含形狀記憶合金。如果襟翼中僅一個(gè)襟翼包括這樣的材料，則另一襟翼可以是剛性的。在 縮回期間，也可將剛性襟翼引導(dǎo)到其對(duì)應(yīng)的狹槽中，但不改變其形狀。因此，當(dāng)使擴(kuò)展槳葉 延伸時(shí)，剛性襟翼不改變其形狀，即，該襟翼僅從其狹槽滑出并保持其形狀。然而，為了獲得 最佳的空氣動(dòng)力學(xué)效率，兩個(gè)襟翼都包括上述材料。為了將負(fù)載從擴(kuò)展槳葉傳遞至承載機(jī)翼型殼體，承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展 槳葉的支撐結(jié)構(gòu)彼此相靠。在使擴(kuò)展槳葉延伸或縮回的同時(shí)，擴(kuò)展槳葉的支撐結(jié)構(gòu)在承載 機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu)上滑動(dòng)。槳葉包括兩個(gè)主要部分，S卩，基本槳葉和擴(kuò)展槳葉模塊，其中擴(kuò)展槳葉模塊包括承 載機(jī)翼型殼體和擴(kuò)展槳葉?；緲~和擴(kuò)展槳葉可一體地形成，然而，優(yōu)選的是擴(kuò)展槳葉模 塊可與基本槳葉分離。對(duì)于這樣一種槳葉結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)選的是，可伸展的轉(zhuǎn)子葉片 結(jié)構(gòu)的對(duì)于擴(kuò)展槳葉延伸和縮回所必需的所有部分，即，調(diào)節(jié)裝置，被布置在擴(kuò)展槳葉模塊 內(nèi)。如果調(diào)節(jié)裝置的任何部分失效，則能移除擴(kuò)展槳葉模塊，以便維護(hù)和/或用新的擴(kuò)展槳 葉模塊更換。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，支撐結(jié)構(gòu)包括平行的端面，其中在擴(kuò)展槳葉的移動(dòng) 期間，擴(kuò)展槳葉支撐結(jié)構(gòu)的端面在承載機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu)的端面上滑動(dòng)。為了便于這 樣的移動(dòng)，端面中的至少一個(gè)端面可被涂敷有提供低摩擦阻力的材料。為了進(jìn)一步便于端 面相對(duì)彼此的移動(dòng)，支撐結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)可包括例如小的通路的裝置，用以向 相關(guān)的端面提供滑爽添加劑。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，擴(kuò)展槳葉的支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)線性滾柱軸承，并且 承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)包括適于接合線性滾柱軸承的端面。如上所述，擴(kuò)展槳葉設(shè)有后緣襟翼。為了進(jìn)一步增強(qiáng)擴(kuò)展槳葉的后緣的空氣動(dòng)力 學(xué)效率，擴(kuò)展槳葉可包括鄰近后緣的兩個(gè)凹槽，它們大致在擴(kuò)展槳葉的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，其 中襟翼在這些凹槽內(nèi)聯(lián)接至擴(kuò)展槳葉，從而襟翼不從擴(kuò)展槳葉的表面突出。在擴(kuò)展槳葉的縮回部分的長(zhǎng)度上，后緣襟翼被容納在承載機(jī)翼型殼體的狹槽中。 在惡劣的氣候條件期間，如果在縮回期間襟翼潮濕或被弄濕，則存在襟翼被凍到狹槽的表 面的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，承載機(jī)翼型殼體的后緣包括加熱裝置，其中 優(yōu)選的是，加熱裝置布置在承載機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu)中，并且在該承載機(jī)翼型殼體支撐 結(jié)構(gòu)的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。如上所述，襟翼能在凹槽內(nèi)聯(lián)接至擴(kuò)展槳葉。由于擴(kuò)展槳葉的縮回和延伸移動(dòng)，以 及由此襟翼的縮回和延伸移動(dòng)，所以襟翼可能失去它們的“形狀記憶性能”。因此，優(yōu)選的 是，襟翼以可分離的方式聯(lián)接在凹槽內(nèi)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，襟翼能通過(guò)熱粘合劑 而聯(lián)接在凹槽內(nèi)。如果熱粘合劑經(jīng)受較高的溫度，則其會(huì)熔化或軟化，因此襟翼能被移除并 且用新的襟翼來(lái)更換。為了便于襟翼的更換，優(yōu)選的是，靠近凹槽布置加熱裝置。例如，這 樣的加熱裝置可被布置在擴(kuò)展槳葉支撐結(jié)構(gòu)中。


將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中
圖1是在可伸展的槳葉完全延伸的情況下槳葉的透視圖，該槳葉包括基本槳葉部 (或模塊)、構(gòu)成擴(kuò)展模塊的承載機(jī)翼型殼體和擴(kuò)展槳葉。圖2是在基本槳葉內(nèi)的擴(kuò)展模塊的梁的視圖，示出在擴(kuò)展模塊的聯(lián)接端聯(lián)接至基 本槳葉的梁的情況下的基本槳葉的梁；圖3是在能由鋁制成的擴(kuò)展模塊梁螺栓連接在基本槳葉梁內(nèi)側(cè)的情況下，圖2的 擴(kuò)展模塊梁和基本槳葉梁的視圖；圖4是圖2中示出的裝置的更詳細(xì)的視圖，示出承載機(jī)翼型殼體的梁，S卩，擴(kuò)展模 塊梁、承載機(jī)翼型殼體本身、基本槳葉模塊和承載模塊與基本模塊的聯(lián)接接頭；圖5是圖4中所示設(shè)備更詳細(xì)的視圖，示出承載機(jī)翼型殼體內(nèi)的擴(kuò)展模塊梁，該擴(kuò) 展模塊梁包括用于線性軸承的導(dǎo)軌、聯(lián)接至擴(kuò)展模塊梁的導(dǎo)軌的線性小車(chē)、承載機(jī)翼型殼 體本身、承載模塊面板和擴(kuò)展槳葉模塊與基本槳葉模塊的聯(lián)接接頭；圖6是圖5中所示設(shè)備的剖視圖；圖7是承載機(jī)翼型殼體和擴(kuò)展槳葉的透視圖，示意出擴(kuò)展槳葉的分離式后緣；圖8是圖7中所示設(shè)備的沿視圖中的線VDI-VDI截取的橫截面圖，示出本發(fā)明的第 一實(shí)施方式的承載機(jī)翼型殼體和擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體；圖9是圖7中所示設(shè)備的沿視圖中的線VDI-VDI截取的橫截面圖，更詳細(xì)地示意出 圖8中所示的后緣接頭的第一實(shí)施方式；圖10是圖7中所示設(shè)備的沿視圖中的線VDI-VDI截取的橫截面圖，更詳細(xì)地示意出 本發(fā)明第二實(shí)施方式的擴(kuò)展槳葉和承載機(jī)翼型殼體；圖11是圖7中所示設(shè)備的沿視圖中的線VDI-VDI截取的橫截面圖，更詳細(xì)地示意出 第二實(shí)施方式的承載機(jī)翼型殼體；以及圖12是風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的示意圖，示例性示出吊艙中的升降機(jī)如何提升擴(kuò)展槳 葉模塊。在這些圖中，相似的附圖標(biāo)記指的是圖中相似的元件。應(yīng)理解，圖中不同部件的尺 寸可以不成比例或不成精確比例，為視覺(jué)清楚且為說(shuō)明目的而示出它們。
具體實(shí)施例方式參考圖12，該圖是風(fēng)力渦輪機(jī)塔架1的示意圖，示出吊艙3中的升降機(jī)如何提升擴(kuò) 展槳葉模塊2。該實(shí)施方式包括可分離的擴(kuò)展槳葉模塊2，然而，本發(fā)明不局限于包括具有 可分離的擴(kuò)展槳葉模塊的槳葉7的風(fēng)力渦輪機(jī)。例如，本發(fā)明還能應(yīng)用于洋流渦輪機(jī)的流 體泵送裝置、飛機(jī)的機(jī)翼、或直升飛機(jī)的旋翼葉片。參考圖12，風(fēng)力發(fā)電裝置包括容納在渦輪機(jī)吊艙3中的發(fā)電機(jī)，該渦輪機(jī)吊艙3 安裝在錨固至地面的高塔架結(jié)構(gòu)4的頂上。渦輪機(jī)5在水平面中自由旋轉(zhuǎn)，使得其傾向 于保留在主風(fēng)流的路徑中。渦輪機(jī)具有帶槳葉7的轉(zhuǎn)子6，該轉(zhuǎn)子6可響應(yīng)于風(fēng)流而傾斜 (pitchable)和旋轉(zhuǎn)。每個(gè)槳葉都具有基本槳葉部(或模塊)8，其被稱(chēng)作為槳葉根部，并 聯(lián)接至轉(zhuǎn)子轂9 ；和槳葉延伸部，其被稱(chēng)作為擴(kuò)展槳葉模塊2，該擴(kuò)展槳葉模塊2的長(zhǎng)度可以 改變，以提供可變直徑的轉(zhuǎn)子。塔架結(jié)構(gòu)包括端口 25和折向下的艙口 25a，該折向下的艙口 25a在打開(kāi)時(shí)延伸出坡道，以便維護(hù)和模塊更換?？刂妻D(zhuǎn)子直徑，以在低流速下使轉(zhuǎn)子6完全延伸，并且當(dāng)流速增加時(shí)使轉(zhuǎn)子縮回，使得由轉(zhuǎn)子傳遞的負(fù)載或者施加在轉(zhuǎn)子上的負(fù)載不超過(guò)設(shè)定的極限。風(fēng)力發(fā)電裝置由塔架 結(jié)構(gòu)4保持在風(fēng)流的路徑中，使得發(fā)電裝置與風(fēng)流成一直線水平地保持就位。發(fā)電機(jī)由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電，并且發(fā)電機(jī)連接至使發(fā)電機(jī)與其它單元和/或電 網(wǎng)互連的輸送電纜。來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)和洋流渦輪機(jī)的功率捕獲與由渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片掃過(guò)的橫截面 面積成正比。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子利用在旋轉(zhuǎn)轂處接合的、具有固定長(zhǎng)度的槳葉。這些槳葉可具有 可變傾斜角(可繞它們的縱向軸線有選擇地旋轉(zhuǎn))，以便相對(duì)于到來(lái)的流體流改變攻角， 主要為了在高流速下功率減少(power shedding)。替代性地，這些槳葉可以是固定傾斜角 的或者是失速調(diào)節(jié)的，其中當(dāng)風(fēng)速超過(guò)某一標(biāo)稱(chēng)值時(shí)，槳葉提升并且因此功率捕獲明顯下 降。帶有固定直徑的可變傾斜角和失速調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片為本領(lǐng)域所公知。上述美國(guó)專(zhuān)利 6，726，439B2描述了風(fēng)流或水流能量轉(zhuǎn)換器，其包括風(fēng)流或水流致動(dòng)的轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子包括 多個(gè)槳葉，其中槳葉的長(zhǎng)度可變化，以提供可變直徑的轉(zhuǎn)子?？刂妻D(zhuǎn)子直徑，以在低流速下 使轉(zhuǎn)子完全延伸，并且當(dāng)流速增加時(shí)使轉(zhuǎn)子縮回，使得由轉(zhuǎn)子傳遞的負(fù)載或者施加在轉(zhuǎn)子 上的負(fù)載不超過(guò)設(shè)定的極限。參考圖1，其是在可伸展的槳葉7完全延伸的情況下槳葉7的一部分的透視圖，槳 葉7包括基本槳葉部8、構(gòu)成擴(kuò)展槳葉模塊2的承載機(jī)翼型殼體10和擴(kuò)展槳葉11。本發(fā)明涉及為風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片7提供結(jié)構(gòu)支撐的方法和設(shè)備，該風(fēng)力渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子葉片7具有連接至基本槳葉部8的外部空氣動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展槳葉模塊2。擴(kuò)展槳葉模塊2 具有伸縮式擴(kuò)展槳葉11，該伸縮式擴(kuò)展槳葉11在伸出時(shí)增大轉(zhuǎn)子直徑并且在較低風(fēng)力時(shí) 段期間捕獲較多的風(fēng)能，并且其縮進(jìn)(縮回)以在較高風(fēng)力下減少風(fēng)能暴露。研制本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是承載機(jī)翼型殼體10具有如下橫截面形狀的事實(shí)，S卩，該橫截面形狀不 適合結(jié)構(gòu)上適應(yīng)由來(lái)自風(fēng)推力、重力和離心力而作用在槳葉上的力引起的伸縮作用。因此， 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)旨在當(dāng)使擴(kuò)展槳葉11延伸時(shí)，通過(guò)提供分離后緣機(jī)翼來(lái)為擴(kuò)展槳葉11的機(jī)翼型 殼體提供支撐。參考圖7-10給出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的詳細(xì)說(shuō)明。圖2-6公開(kāi)了擴(kuò)展槳葉模塊2的特征和調(diào)節(jié)裝置，以及該模塊如何連接至槳葉7 的基部8。圖2-4示出擴(kuò)展模塊梁12，該擴(kuò)展模塊梁12延伸通過(guò)承載機(jī)翼型殼體10，并且取 決于擴(kuò)展槳葉的位置而延伸通過(guò)擴(kuò)展槳葉(圖4)，其中擴(kuò)展模塊梁12連接至延伸通過(guò)基本 槳葉部8的基本槳葉梁14。如圖4中所示，承載機(jī)翼型殼體10在聯(lián)接接頭13處連接至基 本槳葉部8。然而，承載機(jī)翼型殼體10不與擴(kuò)展模塊梁12連接，但是擴(kuò)展模塊梁12延伸通 過(guò)整個(gè)承載機(jī)翼型殼體10。擴(kuò)展模塊梁12(圖2)從模塊聯(lián)接端延伸，安裝至聯(lián)接面板15(圖3)并延伸通過(guò) 承載機(jī)翼型殼體10 (圖4)。如上所述，該設(shè)計(jì)并不使擴(kuò)展模塊梁12聯(lián)接至承載機(jī)翼型殼體 10的頂部?jī)?nèi)側(cè)或底部?jī)?nèi)側(cè)。參考圖5，其是圖4中所示設(shè)備的更詳細(xì)的視圖，示出承載機(jī)翼型殼體10的擴(kuò)展模 塊梁12。用于擴(kuò)展槳葉11的調(diào)節(jié)裝置包括連接至擴(kuò)展槳葉11的多個(gè)線性小車(chē)16，所述線 性小車(chē)16沿導(dǎo)軌17運(yùn)行。擴(kuò)展模塊梁12包括導(dǎo)軌17，其中線性小車(chē)16聯(lián)接至導(dǎo)軌17。 導(dǎo)軌17聯(lián)接至在擴(kuò)展槳葉11內(nèi)的梁，即，擴(kuò)展槳葉梁11a。線性小車(chē)16可移動(dòng)地聯(lián)接至導(dǎo) 軌17，使得擴(kuò)展槳葉11的移動(dòng)由所述導(dǎo)軌和小車(chē)的組合來(lái)引導(dǎo)。
此外，圖5示出承載機(jī)翼型殼體10、擴(kuò)展槳葉模塊面板19、和承載機(jī)翼型殼體10 與基本槳葉部8的聯(lián)接接頭13。圖5還指出了擴(kuò)展槳葉11的縮回部分和延伸部分。擴(kuò)展 槳葉11的縮回部分由承載機(jī)翼型殼體10與擴(kuò)展槳葉11的重疊區(qū)域限定，即，擴(kuò)展槳葉的 縮回部分是容納在承載機(jī)翼型殼體10內(nèi)的部分。擴(kuò)展槳葉11的非重疊部分或“自由”部 分限定了延伸部分。圖6是圖5中所示設(shè)備的剖視圖。在模塊聯(lián)接端面板19 (聯(lián)接接頭13的部分，圖5)處，并且在承載機(jī)翼型殼體10 與擴(kuò)展槳葉11重疊的端部處，承載機(jī)翼型殼體10具有唯一的結(jié)構(gòu)支撐件，其中承載機(jī)翼型 殼體10依靠在擴(kuò)展槳葉11的機(jī)翼型殼體34上。擴(kuò)展模塊梁12與擴(kuò)展槳葉梁Ila重疊， 并且所述梁在延伸或縮回操作中在彼此之上滑動(dòng)。參考圖7，其是承載機(jī)翼型殼體10、和擴(kuò)展槳葉的機(jī)翼型殼體34的透視圖，該擴(kuò)展 槳葉機(jī)翼型殼體34包括分離擴(kuò)展槳葉后緣46和擴(kuò)展槳葉前緣44。圖7較詳細(xì)地示意出包 括兩個(gè)后緣襟翼26、28的擴(kuò)展槳葉后緣46。然而，圖7沒(méi)有示意出如何在承載機(jī)翼型殼體 10中引導(dǎo)擴(kuò)展槳葉11。此外，圖7示出承載機(jī)翼型殼體10的后緣46b。圖8是圖7中所示的設(shè)備沿視圖中的線VDI - VDI截取的橫截面圖，圖8示意出本發(fā) 明的第一實(shí)施方式。圖8示出承載機(jī)翼型殼體10、擴(kuò)展槳葉翼型殼體34和擴(kuò)展槳葉芯部 32。圖9示出圖8中所示的后緣接頭的更詳細(xì)的橫截面圖。圖8和9中所示的第一實(shí)施方式示意出用于擴(kuò)展槳葉11的后緣46的支撐結(jié)構(gòu)的 一種方法。承載機(jī)翼型殼體10的后緣46b適于通過(guò)提供承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24來(lái)提 供這樣的支撐。承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24布置在中空承載機(jī)翼型殼體10內(nèi)，從內(nèi)側(cè)后 緣延伸到中空承載機(jī)翼型殼體10中并終止于鈍端面24a。承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24的 橫截面形成為使得其(i)適合承載機(jī)翼型殼體10的空氣動(dòng)力學(xué)橫截面；和(ii)在承載機(jī) 翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24與承載機(jī)翼型殼體10之間提供兩條狹槽56、58，一條狹槽56在承載 機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24上方，并且一條狹槽58在承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24下方。承載機(jī)翼型殼體10內(nèi)的擴(kuò)展槳葉11包括擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34和芯部32，其 中芯部32可包括重量輕的材料(諸如輕質(zhì)木材、泡沫塑料、或類(lèi)似的重量輕的材料)。芯 部32還能提供不同材料的混合或夾層結(jié)構(gòu)。機(jī)翼型殼體34包括玻璃纖維或碳纖維，并且 機(jī)翼型殼體34被粘合到芯部32上。擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的后緣34b終止于鈍端面34a。端面24a、36a是鈍的，以 確保從擴(kuò)展槳葉11到承載機(jī)翼型殼體10的必要的負(fù)載傳遞。采用示出的實(shí)施方式，端面 24a和34a是平坦的，然而，端面的這種設(shè)計(jì)不是必需的，而是只要確保負(fù)載傳遞即可。在擴(kuò) 展槳葉11的延伸和縮回期間，擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的端面34a在承載機(jī)翼型殼體10的 端面24a上滑動(dòng)。擴(kuò)展槳葉11的機(jī)翼型殼體34在后緣34b的區(qū)域處包括兩個(gè)凹槽或溝槽36、38，它 們大致在擴(kuò)展槳葉11的總長(zhǎng)度上，或者至少擴(kuò)展槳葉11的能縮回到承載機(jī)翼型殼體10中 的所有部分上延伸。兩個(gè)后緣襟翼26、28位于凹槽36、38內(nèi)，凹槽36、38中的一個(gè)位于擴(kuò) 展槳葉11的底表面處，且另一個(gè)位于擴(kuò)展槳葉11的上表面處。后緣襟翼26、28在擴(kuò)展槳 葉機(jī)翼型殼體34的端面34a上延伸，并且具有使得它們能由狹槽56、58容納的形狀。襟翼 26,28包括具有某種“形狀記憶性能”的材料，即，襟翼26、28具有從變形狀態(tài)(臨時(shí)形狀)
9)形狀的能力。它們的初始形狀是圖7中所示的封閉的空氣動(dòng)力 學(xué)形狀。在圖8、9中示出襟翼26、28的變形狀態(tài)，即，承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24迫使襟 翼打開(kāi)，并且狹槽56、58容納襟翼。為了進(jìn)一步方便端面24a、34a相對(duì)彼此移動(dòng)，在后緣34b中布置了用于向端面 24a、34a提供滑爽添加劑的通路37(圖9)。滑爽添加劑可由芯部32內(nèi)的裝置(未示出) 提供。在承載機(jī)翼型殼體10的后緣46b內(nèi)，更確切地說(shuō)，在承載機(jī)翼型殼體的支撐結(jié)構(gòu) 24內(nèi)，布置了加熱裝置23，該加熱裝置在承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。為了便于襟翼26、28的更換，鄰近凹槽36、38布置了加熱裝置39。在所示的實(shí)施 方式中，加熱裝置39被布置在擴(kuò)展槳葉支撐結(jié)構(gòu)34b中。加熱裝置23、29都由通過(guò)導(dǎo)線(未示出)與加熱裝置連接的能量源(未示出)供
給能量。圖9示意出擴(kuò)展模塊2的重疊部分，即，擴(kuò)展槳葉11容納在承載機(jī)翼型殼體10中 的部分。襟翼26、28打開(kāi)，即，處于它們的變形狀態(tài)中，并且被容納在狹槽56、58中，且兩個(gè) 端面彼此鄰接，從而形成未封閉的空氣動(dòng)力學(xué)形狀。當(dāng)使縮回的擴(kuò)展槳葉11延伸時(shí)，由承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24釋放后緣襟翼26、 28，即，不再存在使后緣襟翼26、28伸展分開(kāi)的任何力。由于襟翼材料的形狀記憶性能，所 以它們恢復(fù)到它們的初始空氣動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)這一效果的合適的材料是例如m-Ti、 Cu-Zn, Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Sn、Cu-Al-Ni 類(lèi)型的合金，或形狀記憶聚合物。另一方面，當(dāng)使擴(kuò)展槳葉11縮回時(shí)，由承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24迫使后緣襟翼 26,28伸展分開(kāi)，其允許承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24進(jìn)入襟翼26、28之間，打開(kāi)襟翼，并且 使承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24的端面24a對(duì)擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的端面34a暴露。此 時(shí)打開(kāi)的襟翼26、28被容納于狹槽56、58中，狹槽56、58是為該目的而設(shè)置在承載機(jī)翼型 殼體10中的。參考圖10和11，這些附圖更詳細(xì)地示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的橫截面圖。
擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的后緣34b的端面34a包括線性滾柱軸承22，所述線性滾 柱軸承22設(shè)置在擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的襟翼26、28之間。盡管示出僅一個(gè)線性滾柱軸 承22，但在擴(kuò)展槳葉11的長(zhǎng)度上布置有多個(gè)這樣的滾柱軸承22。在承載機(jī)翼型殼體10的后緣46b處，設(shè)置具有圓化端面24b的承載機(jī)翼型殼體支 撐結(jié)構(gòu)24。在承載機(jī)翼型殼體10的后緣46b內(nèi)側(cè)的呈承載槳葉軌道形式的承載機(jī)翼型殼 體支撐結(jié)構(gòu)24接合擴(kuò)展槳葉機(jī)翼型殼體34的線性滾柱軸承22。通過(guò)襟翼材料的形狀記憶性能(細(xì)節(jié)見(jiàn)上文)使后緣襟翼26、28靠在一起，并且 該后緣襟翼26、28提供了空氣動(dòng)力學(xué)效率。當(dāng)使擴(kuò)展槳葉11縮回時(shí)，由承載機(jī)翼型殼體支 撐結(jié)構(gòu)24迫使襟翼26、28伸展分開(kāi)，其允許承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24進(jìn)入襟翼26、28 之間。阻力是轉(zhuǎn)子葉片上向后的力。當(dāng)空氣不再在槳葉的頂部上平穩(wěn)地流動(dòng)、而是在到 達(dá)后緣之前與槳葉的頂部分開(kāi)時(shí)，出現(xiàn)了失速。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片失速時(shí)，其導(dǎo)致阻力增加。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，擴(kuò)展槳葉11縮回在承載機(jī)翼型殼體10內(nèi)側(cè)。兩個(gè)槳葉部、 即，承載機(jī)翼型殼體10和擴(kuò)展槳葉11在形狀上匹配，并且當(dāng)槳葉/機(jī)翼延伸或縮回時(shí)面貼
10面(或殼體貼著殼體)地滑動(dòng)。擴(kuò)展槳葉11的后緣34b是鈍的，從而平穩(wěn)地依靠，從而不 會(huì)經(jīng)由超前滯后負(fù)載而損壞承載機(jī)翼型殼體10或楔入承載式翼型殼體10。當(dāng)使擴(kuò)展槳葉 延伸時(shí)，后緣襟翼26和28 (整流板)為空氣動(dòng)力學(xué)目的而恢復(fù)鋒利的后緣，但是分裂開(kāi)，使 得承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)24能平穩(wěn)地依靠在擴(kuò)展槳葉的鈍的支撐結(jié)構(gòu)上。
盡管已參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式特別地示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)其作出形式和細(xì)節(jié)上的前述及其它變 化。
權(quán)利要求
一種可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，包括擴(kuò)展槳葉模塊(2)和基本槳葉模塊(8)，所述擴(kuò)展槳葉模塊(2)包括容納擴(kuò)展槳葉(11)的承載機(jī)翼型殼體(10)，以及調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于將所述擴(kuò)展槳葉(11)定位于延伸位置與所述承載機(jī)翼型殼體(10)內(nèi)的縮回位置之間，其中，所述擴(kuò)展槳葉(11)設(shè)有后緣襟翼(26、28)和位于所述后緣襟翼(26、28)之間的支撐結(jié)構(gòu)(34b)，所述襟翼(26、28)被推壓到一起，以在所述延伸位置形成后緣，所述承載機(jī)翼型殼體(10)設(shè)有承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)和在所述承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)的上側(cè)處和下側(cè)處形成的狹槽(56、58)，每個(gè)狹槽(56、58)適于容納所述襟翼(26、28)中的一個(gè)襟翼，并且在所述擴(kuò)展槳葉(11)的縮回位置，通過(guò)所述承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)迫使所述襟翼(26、28)分開(kāi)并且將所述襟翼(26、28)引導(dǎo)到所述狹槽(56、58)中，并且所述承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)與所述擴(kuò)展槳葉(11)的所述支撐結(jié)構(gòu)(34b)在所述襟翼(26、28)之間彼此相靠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述擴(kuò)展槳葉(11)的所述支撐結(jié)構(gòu) (34b)包括多個(gè)線性滾柱軸承(22)，并且所述承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)包括適于接合所述線性滾柱軸承(22)的端面 (24b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述擴(kuò)展槳葉(11)包括與所述 后緣鄰近的兩個(gè)凹槽(36、38)，所述兩個(gè)凹槽(36、38)大致在所述擴(kuò)展槳葉(11)的總長(zhǎng)度 上延伸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述襟翼(26、28)中的 至少一個(gè)襟翼包括下述材料，即，所述材料包含形狀記憶合金。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述承載機(jī)翼型殼體 (10)的后緣(46b)包括加熱裝置(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述加熱裝置(23)設(shè)置在所述承 載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)上并且在所述承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)的整個(gè)長(zhǎng)度上延 伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述襟翼(26、28)以可 分離的方式聯(lián)接在所述凹槽(36、38)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述襟翼(26、28)能通過(guò)熱粘合劑 聯(lián)接在所述凹槽(36、38)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中靠近所述凹槽(36、38) 布置有加熱裝置(39)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述加熱裝置(39)布置在所述擴(kuò) 展槳葉(11)的所述支撐結(jié)構(gòu)(34b)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)(24、 34b)的端面(24a、34a)中的至少一個(gè)端面涂敷有提供低摩擦阻力的材料。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)(24、 34b)中的至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)包括裝置(37)，優(yōu)選為小的通路，用以向相關(guān)的所述端面 (24a、34a)提供滑爽添加劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及在航空領(lǐng)域中的諸如機(jī)翼或旋翼葉片的槳葉，或者涉及電力發(fā)電裝置或流體泵送裝置的葉片，并且特別地，涉及用于槳葉的結(jié)構(gòu)支撐件，其具有帶有伸縮特征的外部空氣動(dòng)力學(xué)模塊，其在伸出時(shí)增加機(jī)翼或葉片的直徑或長(zhǎng)度。本發(fā)明的可伸展的槳葉結(jié)構(gòu)包括擴(kuò)展槳葉模塊(2)和基本槳葉模塊(8)，擴(kuò)展槳葉模塊(2)包括容納擴(kuò)展槳葉(11)的承載機(jī)翼型殼體(10)；和調(diào)節(jié)裝置，其用于將擴(kuò)展槳葉(11)定位于延伸位置與承載機(jī)翼型殼體(10)內(nèi)的縮回位置之間。擴(kuò)展槳葉(11)設(shè)有后緣襟翼(26、28)和位于后緣襟翼(26、28)之間的支撐結(jié)構(gòu)(34b)，所述襟翼(26、28)被推壓到一起，從而在延伸位置形成后緣，承載機(jī)翼型殼體(10)設(shè)有承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)和在承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)的上側(cè)處和下側(cè)處形成的狹槽(56、58)，每個(gè)狹槽(56、58)適于容納所述襟翼(26、28)中的一個(gè)襟翼，在擴(kuò)展槳葉(11)的縮回位置，通過(guò)承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)迫使襟翼(26、28)分開(kāi)并將襟翼(26、28)引導(dǎo)到所述狹槽中，并且承載機(jī)翼型殼體支撐結(jié)構(gòu)(24)與擴(kuò)展槳葉(11)的支撐結(jié)構(gòu)(34b)在所述襟翼(26、28)之間彼此相靠。
文檔編號(hào)F03D7/02GK101952586SQ200980101441
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者詹姆斯·G·P·德?tīng)柹?申請(qǐng)人:剪式風(fēng)能技術(shù)公司