KR100879029B1

KR100879029B1 - 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법및 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드

Info

Publication number: KR100879029B1
Application number: KR1020077017175A
Authority: KR
Inventors: 마크 한콕; 안톤 베치
Original assignee: 베스타스 윈드 시스템스 에이/에스
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-12-29
Also published as: KR20070090260A

Abstract

포함된 고정부재(4)를 근저부에 가깝게 갖는 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 제조방법이 제공된다. 상기 방법에 따르면, 수지 주입 전에 고정부재(4)의 실질적인 길이방향 부분을 둘러싸는 사전-제작된 스틱들(8, 10)을 구비하고 고정부재(4)가 몰드(14) 내에 배치된다. 또한 고정부재(4)를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 포함하는 풍력터빈 블레이드가 제공된다. 마지막으로, 몰딩 중에 몰드에 대하여 상대적으로 그리고/또는 추가적인 고정부재에 대하여 상대적으로 고정부재(4)를 정렬시키기 위한 안내수단과, 안내수단을 포함하는 하위-조립체가 제공된다.

Description

고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법 및 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드{Method of manufacturing a wind turbine blade shell member with a fastening member and a wind turbine blade with a fastening member}

본 발명은 풍력터빈 블레이드에 관한 것이다. 보다 특정하여서는, 본 발명은 풍력터빈 블레이드 외피부재(wind turbine blade shell member)를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브(wind turbine hub)에 연결하기 위한 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재를 제조하는 방법, 및 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드에 관한 것이다. 또한 본 발명은 풍력터빈 블레이드 외피부재 및 내장된 고정부재(embedded fastening member)를 구비한 풍력터빈 블레이드에 관한 것이다.

풍력터빈은 풍력을 에너지원(source of energy), 일반적으로는 전기에너지원으로 변환하는데에 사용된다. 최근, 대형 풍력터빈의 사용됨에 따라서 풍력터빈 허브의 플랜지(flange)와 풍력터빈 블레이드 간의 연결의 요망조건이 증대되었다. 주요 사항은 상기 블레이드를 상기 허브에 고정시키기 위한 고정부재들 간의 연결인데, 이 연결된 부분이 작동 중에 크고 주기적인 하중을 받기 때문에 그 고정부재 가 상기 블레이드의 블레이드 근저부(blade root)와 상기 블레이드의 나머지 부분에 제공된다.

사전 제작된 스틱(stick)들을 진공-보조 수지 주입(infusion)에 의하여 결합시킴으로써 제조된 것으로서, 내구적이고 입수가능한 풍력터빈 블레이드가 WO 03/008800 에 개시되어 있다.

미국 특허 제4,915,590호에는 풍력터빈 블레이드를 허브에 연결하기 위한 수많은 기술들이 기술되어 있다. 특히 미국 특허 제4,915,590호의 도 3 과 관련하여 기술되어 있는 종래 기술이 본 발명과 관련된다. 거기서, 완성된 풍력터빈 블레이드의 벽의 끝에 구멍을 뚫고 접착제로 상기 부착 스터드 로드들을 상기 구멍에 고정시킴으로써, 강철 부착 스터드 로드(steel attachment stud rod)들이 풍력터빈 근저부(wind turbine root)에 내장된다. 라미네이트(laminate)된 복합 구조물에 구멍을 뚫는 것은 매우 많은 시간이 소요되는 것이고, 라미네이트 재료가 낭비되며, 드릴의 마모가 상당하다. 또한 그 구멍으로부터의 부스러기 제거와 접착제 내의 공기 제거가 그 구멍의 길이 대 폭 비율(length to width ratio)로 인하여 복잡하다. 그러므로 부착 스터드 로드와 구멍 벽 간에는 상당한 공간이 요구되었고, 이는 접착제의 과도한 낭비, 상대적으로 취약한 연결, 및 부적합하게 큰 블레이드 벽 두께를 초래하였다.

블레이드의 경화 전에 고정부재를 제공하는 것이 고려되었다. WO 03/082551 에는 블레이드 연결부가 개시되어 있는데, 여기에서는 비-경화된(non-cured) 라미네이트 구조물 내로 삽입물이 삽입된다. 상기 삽입물에는 유사한 길이 치수의 요 홈들과 단차(elevation)들이 복수개 제공되고, 그 요홈들에는 상대적으로 작은 조각들의 평행한 라미네이트 층들이 제공된다. 상대적으로 작은 조각들의 평행한 라미네이트 층들과 큰 외부 라미네이트 층들 간에 충분한 디-라미네이션(de-lamination) 강도를 제공하기 위하여, 삽입물 근처에서 라미네이트 층들을 꿰매는 것이 필수적이다. 층들을 꿰매는 것은 많은 시간이 소요되고, 복잡한 고정이며, 라미네이트 층들을 적층하는 중에 구멍의 내측부로부터 또는 외측부로부터 수행되어야 한다. 또한 꿰맴은 섬유의 정렬과 상호작용할 수 있는데, 이는 가장 주요한 곳, 즉 삽입물의 근처에서 라미네이트 구조물의 강도 감소로 이어질 수 있다.

따라서 풍력터빈 블레이드에 고정부재를 제공하기 위한 신속하고도 안정적인 방법이 요망된다.

본 발명의 목적은, 풍력터빈 블레이드에 고정부재가 보다 효율적으로 제공되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 고정부재와 풍력터빈 블레이드 사이에 개선된 연결부를 구비한 풍력터빈 블레이드와 풍력터빈 블레이드 외피부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 전기된 하나 이상의 목적은 사전-제작된(pre-fabricated) 스틱들을 포함하고 청구항 1 의 방법에 의하여 제조된 풍력터빈 블레이드 외피부재에 의하여 실현되고, 그리고/또는 사전-제작된 스틱들을 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재를 포함하고 청구항 26 에 따른 풍력터빈 블레이드에 의하여 실현된다.

상기 방법은 풍력터빈 블레이드 외피부재의 근저부 끝(root end)에 가깝게 제공된 고정부재를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재를 제조하는 것에 관련된다. 상기 블레이드에 내장된 때에, 상기 고정부재는 풍력터빈 블레이드 외피부재를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브에 연결하기에 적합하다. 본 방법은 단단한 외측 몰드(outer mould)를 제공하는 단계, 풍력터빈 블레이드의 근저부 끝에 대응하는 상기 단단한 외측 몰드의 끝에 가깝게 하나 이상의 고정부재들을 배치시키는 단계, 풍력터빈 블레이드의 근저부 끝에 대응하는 상기 단단한 외측 몰드의 끝에 가깝게 사전-제작된 스틱들을 적어도 두 개의, 일반적으로는 그 이상의 층으로 배치시키는 단계를 포함한다. 상기 사전-제작된 스틱들은, 고정부재가 풍력터빈 블레이드 외피부재 내에 배치된 때에 고정부재의 실질적인 길이방향 부분을 둘러싸도록 배치되어야 한다. 또한 사전-제작된 스틱들의 하나 이상의 층들은 단단한 외측 몰드의 실질적인 길이방향 부분에 배치된다.

그 후, 완성된 풍력터빈 블레이드의 내측 표면(inner surface)에 일반적으로 대응하는 내측 몰드(inner mould)가 상기 단단한 외측 몰드와 진공-밀폐(vacuum-tight) 방식으로 연결되어 제공되고, 상기 외측 몰드 및 내측 몰드 간의 체적은 비워진다. 상기 둘러싸는 사전-제작된 스틱들에 상기 고정부재를 고정시키기 위하여, 경화가능한 수지(curable resin)가 주입되고, 인접한 스틱들 간의 빈 공간들을 적어도 실질적으로 충전시키며, 상기 수지가 경화되도록 허용되고, 외피부재는 몰드로부터 이탈(de-moulding)된다. 선택적으로, 상기 몰드로부터의 이탈 전에 또는 그 후에, 풍력터빈 외피부재가 하나 이상의 다른 외피부재들 또는 다른 부재들에 연결된다.

주입이 완료되기까지 점도가 충분히 낮은 한, 상기 경화는 주입 중에 개시될 수 있다. 상기 몰딩 방법(moulding method)은 진공-보조 수지 전달 몰딩(vacuum-assisted resin transfer moulding; VARTM)으로도 알려져 있다. 풍력터빈 블레이드들의 크기가 크기 때문에, 진공의 적용은 종래의 수지 전달 몰딩에 비하여 매우 유리하다. 그러나, 개시된 고정부재의 내장 원리(principle of embedding)가 수지가 실질적으로 짧은 거리를 이동하면되는 적용분야에서 이용된다면, 예를 들어 수지 전달 몰딩과 같은 다른 몰딩 방법들이 적용될 수 있다.

일반적으로는 고정부재의 적어도 70% 가 사전-제작된 스틱들에 의하여 둘러싸이지만, 고정부재의 실제 설계에 따라서 그 둘러싸인 비율이 달라질 수 있다. 만일, 예를 들어 고정부재에 내부적으로 나사가 형성된 구멍이 제공된다면, 고정부재의 거의 100% 정도가 사전-제작된 스틱들에 의하여 둘러싸일 수 있다. 한편, 고정부재에 허브에의 연결을 위한 긴 로드(rod)(고정부재로부터 연장되는 로드)가 제공된다면, 고정부재의 50% 정도만이 사전-제작된 스틱들에 의하여 둘러싸일 수 있다. 나아가, 표면의 위상기하형태(topology) 및/또는 표면 화학처리(chemistry)가 상기 연결의 강도를 증진 또는 저해할 수 있고, 따라서 내장될 필요가 있는 부분의 비율을 증가 또는 감소시킬 수 있다.

상기 풍력터빈 블레이드는 경화된 수지에 의하여 연결된 사전-제작된 스틱들을 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재, 및 풍력터빈 블레이드의 근저부 끝에 가깝게 내장된 복수의 고정부재들을 포함한다. 상기 고정부재들 중의 적어도 두 개는 풍력터빈 허브에의 추후 연결을 용이하게 하도록 정렬된다. 고정부재들이 정렬된다는 것은, 그 내부의 나사가 형성된 구멍들 또는 그로부터 연장되는 로드들이 실질적으로 평행하게 정렬됨으로써, 그들이 풍력터빈 블레이드의 허브 또는 다른 수용 요소의 플랜지에 대한 연결을 위하여 적합하게 된다는 의미이다.

또한 본 발명은, 고정부재들을 통한 번개의 허브로의 전달을 위한 준비에 관련된 제품들 및 방법들의 주변 환경들에 관한 바람직한 실시예들, 고정부재들의 표면 위상기하형태 및 형상, 고함량의 구조 섬유(structural fibre)들을 구비한 풍력터빈 블레이드들, 고정부재들의 정렬을 위한 안내수단, 및 진공-보조 수지 전달 몰딩에 관한 사항들에 관련된다.

아래에서, 본 발명은 하기의 도면들과 예시적인 실시예들을 참조하여 보다 충분히 설명될 것이다.

도 1 은 몰드 내에 있는 풍력터빈 블레이드 외피부재의 횡단면도이고,

도 2 는 고정부재의 다양한 전체적 형상들을 도시하며,

도 3 은 고정부재의 바람직한 단면도들이고,

도 4 는 고정부재의 바람직한 표면 위상기하형태들을 도시하며,

도 5 는 안내수단에 연결된 복수의 고정부재들을 도시하고,

도 6 은 고정부재에 관하여 짜여진(woven) 섬유들을 구비하고 안내수단에 연결된 복수의 고정부재들을 도시하며,

도 7 은 번개 전도체와 고정부재 간에 번개의 전도(conduction)에 관한 실시예를 도시한다.

모든 도면들은 매우 개념적인 것이고, 반드시 축적에 맞는 것은 아니며, 본 발명을 이해하는데 필요한 부분들을 중심으로 도시된 것이고, 다른 부분들은 생략 또는 암시되었다.

<도면번호의 설명>

2: 풍력터빈 블레이드 외피부재

4: 고정부재

6: 풍력터빈 블레이드의 근저부 끝

8: 사전-제작된 스틱

10: 섬유성 소재를 포함하는 사전-제작된 스틱

12: 내장되는 고정부재의 부분

14: 단단한 외측 몰드

16: 내측 몰드

18: 섬유 층

19: 겔 피복부

20: 안내수단

21: 짜여진 섬유

22: 번개 전도체

24: 번개 전달수단

30: 고정부재로부터 연장되는 로드

32: 고정부재 내의 구멍

34: 요부(recess)

36: 돌출부(protrusion)

38: 고무같은 요소(rubber-like element)

도면들의 설명

도 1 에는 몰드(14, 16) 내에 있는 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 일 예가 도시되어 있다. 사전-제작된 스틱들(8, 10)의 복수 개의 층들은 고정부재(4)에 맞도록 배치되고, 유리하게는 상기 고정부재(4)가 정렬(이하 참고)을 위하여 안내수단(20)에 연결된다. 진공 보조 수지 주입이 가능하도록, 그 연결은 진공-밀폐 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러한 진공-밀폐 연결은 예를 들어 고무같은 요소(38)로 실현될 수 있다. 도 1 에서, 사전-제작된 스틱들(8, 10)의 층들의 수는 넷이지만, 그 층즐의 수는 외피부재의 설계와 크기에 따라서 상당히 변경될 수 있다. 사전-제작된 스틱들의 층들의 일반적인 갯수는 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 또는 그 이상이다. 나아가, 외측 및/또는 내측 섬유 층(18), 겔 피복부(19), 및/또는 번개 전도체 등과 같은 다수의 선택적인 층들이 제공될 수 있다. 마지막으로, 수지 주입 공정 전에 내측 몰드(16)가 제공된다.

사전-제작된 스틱

본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 풍력터빈 블레이드, 풍력터빈 블레이드 외피부재, 및 방법의 주요 요소는 사전-제작된 스틱들이다. 사전-제작된 스틱들은, 다른 치수보다 외피부재의 길이와 정렬되는 치수 면에서 실질적으로 긴 것이 일반적이다. 상기 스틱들은, 연장된 스틱으로의 부드러운 전이(transition)를 허용하기 위하여, 또는 스틱이 연장되지 않은 경우에 블레이드 특성의 갑작스럽지 않은 변화를 허용하기 위하여, 그 끝에 가까운 부분에서 모서리가 매끄럽게 될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 사전-제작된 스틱들의 적어도 일부는 섬유성 부재들, 목재 부재들, 및 중공(hollow) 부재들의 그룹으로부터 선택된다. 바람직한 섬유성 부재의 예로서는, 바람직하게는 탄소 섬유 및/또는 유리 섬유 및/또는 천연 섬유를 포함하는 것으로서, 인출된(pultruded) 또는 압출된(extruded) 부재들이다. 상기 인출된 부재는 경화되지 않은 것일 수 있고, 부분적으로 경화된 것일 수 있으며, 또는 완전히 경화된 것일 수 있지만, 완전히 경화된 부재가 바람직한데, 이는 예를 들어 취급이 용이하기 때문이다. 바람직한 목재 부재의 예로서는, 발사나무(balsa), 박달나무(birch) 등과 같이 높은 강도 대 하중 비율(strength to weight ratio)을 가진 것으로서, 기계가공된 목재이다. 상기 목재 부재는, 바람직하게는 발사나무, 박달나무, 또는 유사한 특성을 갖는 다른 목재 소재를 포함하는 합판일 수도 있다. 중공 부재는, 선택적으로 섬유성 소재를 포함하는 압출된 부재, 발포(foam) 스틱, 불어 성형된(blow-moulded) 스틱과 같은 중공의 중합체-기반의 부재들을 포함한다.

스틱들의 조합은, 강도, 하중, 및 가격이 적절히 절충되도록 선택되어야 한 다.

사전-제작된 스틱들의 고정부재 가까이에의 배치

바람직한 실시예에서, 고정부재에 인접하게 배치되는 사전-제작된 스틱들은, 스틱들이 배치된 때에 고정부재의 형상에 맞도록 기계가공 또는 다른 방법으로 형상화된다. 고정부재의 실질적인 부분이 사전-제작된 스틱들에 의하여 꼭 끼게 둘러싸여지도록, 상기 스틱들이 고정부재에 딱 맞게 되는 것이 바람직하다. 고정부재의 실질적인 부분이라 함은, 사전-제작된 스틱들에 의하여 둘러싸여지는 또는 포위되는 고정부재의 적어도 70% 정도의 부분을 의미하지만, 이 수치는 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 50% 미만 또는 100% 에 가까운 정도로 변화될 수 있다. 상기 고정부재의 포위되지 않은 부분은, 하나 이상의 길이방향 부분 또는 포위되지 않은 횡방향 부분으로 고려될 수 있다.

고정부재의 둘러싸인 부분은 블레이드의 길이 및 블레이드 벽의 두께에 따라서 대략 0.4m 내지 2m 의 범위인 것이 일반적이다. 바람직한 실시예에서, 대략 0.5m 내지 0.75m 범위의 고정부재가 블레이드와 고정부재 간의 연결부의 하중 및 강도 사이의 적합한 절충안을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

상기 둘러싸인 부분의 직경은 다른 곳에서 설명된 바와 같이 변경될 수 있다. 대부분의 경우에서, 고정부재의 둘러싸인 부분의 단면의 최대 면적에 대응하는 직경으로서 대략 8cm 내지 20cm 의 범위인 것이 적합하다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 고정부재의 둘러싸인 부분의 단면의 최대 면적에 대응하는 직경으로서 대략 10cm 내지 15cm 의 범위인 것이, 고정부재와 블레이드 간의 연결부의 강도 뿐만 아니라 고정부재의 하중과 강도 간의 적합한 절충안을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

바람직한 실시예에서, 스틱들은 다른 곳에서 설명되는 대규모 표면거칠기(macro surface roughness)에 따라서 고정부재에 맞도록 형상화된다. 이것은 블레이드의 특성과 고정부재의 특성 간에 제어가능성이 높은 전이를 가능하게 할 뿐만 아니라 접착제 또는 수지의 매우 적은 사용을 가능하게 한다.

근저부에 가깝게 연장된 섬유성 부재들

매우 대형인 풍력터빈 블레이드에 관하여서는, 바람직하게는 탄소 섬유를 포함하는 섬유성 소재를 포함하는 사전-제작된 스틱들의 일부가 풍력터빈 블레이드 외피부재의 근저부 끝에 가깝게 연장되는 것이 유리할 것이다. 이것은 블레이드의 근저부 섹션(section)의 강직도를 증가시키고 고정부재에 대한 하중의 전달 향상을 실현시킬 수 있다.

특정의 바람직한 실시예에서, 섬유성 소재를 포함하는 적어도 하나의 사전-제작된 스틱이 고정부재의 실질적인 길이방향 부분을 따라서 고정부재에 인접하게 배치된다. 여기서 인접이라 함은, 상기 섬유성 소재를 포함하는 스틱이 고정부재에 가장 가까운 스틱이라는 것이다. 여기서 고정부재의 실질적인 길이방향 부분이라 함은, 고정부재의 내장된 길이의 적어도 50% 를 의미한다. 그러나, 고정부재의 내장된 길이의 적어도 75%, 더 바람직하게는 적어도 90% 와 같이, 고정부재의 대부 분을 따라서 스틱이 배치되는 것이 바람직하다. 섬유성 스틱이 따라서 배치될 수 있는 내장 길이의 부분은, 섬유들이 곡선화된 관계로 배치되면 섬유성 소재의 기계적 특성이 열화되기 때문에, 고정부재의 형상에 어느 정도 의존한다. 매우 바람직한 실시예에서, 섬유성 소재를 포함하는 사전-제작된 스틱은 탄소 섬유를 포함하는 인출된 섬유성 스틱인데, 이것은 그러한 스틱이 일반적으로 높은 섬유 함량과 잘 정렬된 섬유들을 갖기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 적어도 두 개의 인출된 섬유성 부재들이 고정부재에 인접하게 그리고 고정부재의 실질적인 길이방향 부분을 따라서 배치된다. 특히 인출된 섬유성 부재들을 고정부재 둘레로 배치시키는 것이 바람직한데, 그 배치는 예를 들어 강직성(stiffness), 탄성률(E-modulus), 정렬 또는 극한강도(ultimate strength)와 같은 하나 이상의 물리적 특성에 관하여 실질적으로 대칭적이다.

상기 근저부에 가깝게 연장되는 섬유성 부재들을 갖는 블레이드들에 관하여, 수지 주입 전에 고정부재를 도입하는 것이 특히 유리한데, 이것은 그러한 섬유성 소재를 포함하는 블레이드 외피부재를 천공(drilling)하는 것은 천공 공구의 매우 높은 마모를 야기할 뿐만 아니라, 그러한 천공에는 상당한 시간이 소요되기 때문이다.

고정부재의 전체적 형상

고정부재의 전체적인 형상은 실제 소재와 블레이드의 사용조건에 따라서 달라질 수 있다. 일반적으로는, 날카롭거나 또는 뾰족한 에지의 존재를 감소시키는 것이 바람직한데, 이것은 그들로 인하여 균열이 개시될 수 있기 때문이다. 또한 작은 개구 각도(opening angle)를 갖는 구멍들도 회피되어야 하는데, 이것은 주입되는 수지가 그러한 구멍의 끝까지 침투하지 못할 수 있기 때문이다.

도 2 에는, 고정부재의 전체적인 표면 형상들로서 다수의 바람직한 예들이 도시되어 있는데, 이들이 본 발명에 따른 방법을 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 고정부재의 단면 면적은 블레이드의 근저부로부터 멀어질수록 감소하는 것이 바람직하다. 이 경우, 그 감소는 일정하거나 또는 연속적일 필요는 없지만, 전체적인 경향으로는 나타나야 한다. 이것은 상대적으로 단단한 고정부재로부터 상대적으로 유연한 블레이드까지 특성들이 점진적으로 변화되게 한다. 그러한 전체적인 형상의 예로서는, 도 2 의 A 및 B 에 도시된 일반적으로 원뿔형인 고정부재(원뿔형인 고정부재의 작은 부분(상대적으로 폭이 좁은 부분, 뾰족한 부분)이 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 내부를 지향하도록 배치됨)가 있으나, 전체적인 형상은 예를 들어 도 2 의 C 에 도시된 것과 같이 보다 오목한 형태의 것일 수도 있다.

만일, 예를 들어 블레이드 벽이 상대적으로 두껍다면, 전체적으로 일반적인 덤벨(dumb bell)(도 2 의 D 에 도시) 또는 다른 닻 형상(anchoring shape)이 적합할 수 있다. 블레이드의 근저부 끝을 외면하고 있는 고정부재의 끝이 큰 크기를 갖는 다른 실시예는 상기 근저부 끝(미도시)으로부터 외면하고 있는 폭넓은 부분을 구비한 일반적으로 원뿔형인 고정부재이다. 이들은 견고한 기계적 결합을 제공하고 중실의(solid) 실린더형 고정부재에 비하여 고정부재의 재료를 절약할 수 있다는 점에서 유리하다.

고정부재의 단면 형상

도 2 의 E 에 도시된 고정부재는, 취급 용이성 때문에 회전-대칭형(rotation-symmetrical) 고정부재가 통상적으로 바람직하지만서도, 고정부재가 반드시 회전-대칭형일 필요는 없다는 원칙을 나타낸다. 회전-대칭형이 아닌 고정부재는 고정부재의 단위체적당 더 큰 표면적을 가진다. 따라서 수지 또는 접착제를 통한 블레이드로부터 고정부재와 허브로의 하중 전달에 보다 넓은 표면이 관여된다. 도 3 에서는, 고정부재의 단면형상들로서 수많은 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 상기 단면들은, 예를 들어 도 2 의 A 에 있는 a-a 평면을 따라 취한 단면에 대응되거나, 또는 도 2 에 있는 다른 임의의 고정부재의 유사한 단면일 수 있다.

도 3 의 A 에 있는 원형 단면은 회전-대칭형 고정부재에 대응된다. 도 3 의 B 에 도시된 타원형 단면은, 주축(major axis)이 블레이드 외피의 외측 표면에 일반적으로 평행하게 배향(orient)된다면, 상대적으로 얇은 블레이드 외피에 유리할 수 있다. 그러나 다량의 근접하게 이격된 고정부재들이 요구되는 경우에는, 주축들이 상기 표면에 실질적으로 평행하게 된 타원형 단면을 갖는 고정부재를 이용하는 것이 유리할 것이다. 도 3 의 C 내지 F 에 기하학적으로 규칙적인 단면들이 도시되어 있지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 불규칙적인 단면 또는 일반적으로 규칙적인 단면도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예시적인 형상들은 전체적인 아이디어를 설명하기 위하여 제공된 것이고, 예를 들어 에지(edge)의 날카로운 정도는 특정의 적용예에서 사용되는 수지와 하중 패턴에 따라서 조정되어야 할 것이다. 둥근 에지를 갖는 단면의 예가 도 3 의 G 에 도시되어 있다. 회전-대칭형이 아닌 고정부재들도 특수한 하중 패턴을 받는 경우 및/또는 편심된 고정부재인 경우에서는 특히 유리할 수 있다.

고정부재의 표면

고정부재의 표면은 고정부재와 수진 간의 연결을 강화하도록 변형 또는 설계되는 것이 바람직한데, 이로써 블레이드와 고정부재 간의 연결의 전체적인 품질이 증가된다. 상기 표면은 증가된 기계적 강도 및/또는 화학적 강도를 위하여 준비될 수 있다.

기계적 강도강화의 일 예는 맞물림 구조(interlocking structure)가 있는데, 이것은 몇 가지의 치수 차원들(dimensional scales)로 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 고정부재의 표면거칠기는 도 4 의 A 에 표시된 바와 같이 마이크로미터단위로부터 밀리미터 미만의 단위까지 증가될 수 있다. 이것은 고정부재의 제조 중, 예를 들어 몰드 내에 거친 표면을 사용함에 의하여 달성되거나, 또는 예를 들어 샌드블라스팅(sand blasting) 또는 그라인딩(grinding)과 같은 후속 표면처리에 의하여 달성될 수 있다. 변형적으로 또는 추가적으로, 도 4 의 B 에 표시된 바와 같이 고정부재의 길이방향 길이에 대략 1 내지 5 밀리미터 폭의 파형을 도입하는 등에 의하여 상기 표면거칠기는 밀리미터 단위로 증가될 수 있다. 나아가, 예를 들어 수 밀리미터(several millimetres)에서 수 센티미터에 이르는 파형들, 팁(tip)들, 또는 계단들과 같은 대규모 표면거칠기가 고정부재를 둘러싸는 수지 또 는 사전-제작된 스트립(strip)들과 맞물릴 수 있다. 대규모 표면거칠기를 갖는 고정부재의 예들이 도 4 의 C 내지 G 에 도시되어 있다. 표면거칠기의 증가는 결합강도를 현저히 증가시킬 수 있고, 그리고/또는 고정부재와 블레이드 간의 특성 차이(variation)로 인하여 발생되는 잠재적인 문제들을 감소시킬 수 있다.

맞물림 구조가 도 4 의 D 내지 F 에 표시된 바와 같이 제공된다면, 요부와 돌출부의 치수, 즉 고정부재의 길이를 따른 길이방향의 연장 정도는 도 4 의 D 에 도시된 것과 유사할 것이다. 그러나, 그 치수는 고정부재의 요부를 충전시키는 둘러싸는 재료(일반적으로는 수지)와 고정부재의 상대적인 강도에 따라서 조정되는 것이 매우 바람직하다. 바꾸어 말하면, 상대적으로 강한 고정부재(일반적으로는 강철 또는 주철)의 돌출부는 상대적으로 약한 수지로 충전되는 요부(상대적으로 길다)들에 비하여 상대적으로 짧다. 도 4 의 E 내지 G 에는 이것의 예들이 도시되어 있다. 도 4 의 F 에서는 요부들/돌출부들의 측벽들이 각을 이루고 있는 반면에, 도 4 의 E 에서 요부들/돌출부들은 계단식으로 되어 있는데, 이것은 접촉각도가 덜 날카롭고 따라서 균열 개시점으로서 작용하는 경향이 감소된다는 점에서 유리할 수 있다. 도 4 의 G 에는 크고 작게 둥글게 처리된 일련의 요소들이 도시되어 있다. 이 설계안은 날카로운 에지 없이 실질적으로 수직인 측벽들을 허용하기 때문에 바람직할 실시예이다.

기계적으로 맞물리는 구조를 달성하는 것에 부가하여, 모든 규모에서 증가된 표면거칠기는 고정부재의 표면을 증가시키고, 따라서 수지 또는 접착제와 고정부재 간의 접촉 면적을 증가시킨다.

화학적 연결 강도의 증가를 위한 준비로서, 조립전에 먼지, 녹, 그리스(grease), 기름 등의 제거 뿐만 아니라 고정부재 표면으로부터의 부스러기의 제거도 있다. 이것은 화학적 제거(예를 들어 물과 함께 비누 또는 솔벤트의 사용) 뿐만 아니라 기계적 제거도 포함할 수 있다. 나아가 그 표면은 화학적으로 처리될 수 있는데, 조립 및/또는 수지 주입 전에 예를 들어 절임(pickle) 또는 애벌처리(prime)될 수 있다.

고정부재에는 풍력터빈 외피부재를 포함하는 풍력터빈 블레이드의 허브에 대한 연결을 용이하게 하기 위한 연결수단이 제공되는 것이 바람직하다. 일반적으로 이 연결수단은 블레이드의 근저부 끝으로부터 고정부재 내부로 형성된 나사형성 구멍(threaded hole) 또는 고정부재로부터 연장된 나사형성 로드(threaded rod)와 같은 나사가 형성된 표면을 포함한다. 특히 바람직한 실시예에서, 그러한 나사가 형성된 표면은 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조 중에, 예를 들어 짜맞춤(lay-up) 중에 및/또는 수지 주입 중에, 및/또는 풍력터빈 블레이드를 형성하기 위하여 풍력터빈 블레이드 외피부재들의 조립 중에 고정부재를 안내수단(아래 참조)에 연결하는데에 사용될 수 있다.

안내수단

풍력터빈 외피부재의 제조 중에, 고정부재를 정렬시키기 위한 안내수단이 적용되는 것이 유리할 수 있다. 안내수단은 몰드에 대하여 및/또는 하나 이상의 추가적인 고정부재에 대하여 고정부재를 정렬시킬 수 있다. 사용 중에, 하나 이상의 고정부재들이 안내수단에 연결된다. 그 연결은, 제조 방법의 하나 이상의 단계들이 수행된 후에 고정부재로부터 안내수단이 제거된다는 점에서 일시적인 것이다. 변형적으로는 상기 고정부재와 안내수단 간의 연결이 영구적인 것일 수 있는데, 즉 제조 중에 안내수단이 풍력터빈 외피부재에 일체화될 수 있다.

만일 고정부재가 하나 이상의 추가적인 고정부재들에 대해 정렬되면, 이 고정부재들도 안내수단에 연결되는 것이 유리하며, 고정부재와 같이 동일한 안내수단에 연결되는 것이 바람직하다. 이것은 특히 효율적인 방법을 가능하게 하는데, 이는 매우 많은 고정부재들이 정렬될 수 있고 그 후에 하나의 작업에 의하여 풍력터빈 외피부재로 도입될 수 있기 때문이다.

도 5 에는 복수의 고정부재들이 연결된 안내수단이 도시되어 있다. 안내수단(20)와 고정부재(4)들의 조합은 고정부재를 풍력터빈 외피부재 내로 도입하기 전에 준비되는 것이 바람직한데, 이로써 이 실시예에서는 복수의 정렬된 고정부재의 외피부재 내로의 동시적인 도입이 가능하게 됨으로써 풍력터빈 외피부재를 위한 하위-조립체(subassembly)가 구성된다.

바람직한 실시예에서, 상기 하위-조립체는 15 내지 150 개의 고정부재들을 포함한다. 통상적으로 상기 안내수단은 완성된 풍력터빈 블레이드의 근저부에 제공되는 고정부재의 1/4 내지 그 전체를 지지한다. 특히, 상기 안내수단은 몰딩(moulding)되는 외피부재를 위한 고정부재들의 전체를 지지하는 것이 바람직한데; 통상적으로 이것은 완성된 풍력터빈 블레이드의 근저부에 제공되는 고정부재의 대략 1/2 에 대응된다.

불운한 경우에 있어서, 고정부재가 블레이드 외피의 박리(delamination) 또는 심지어 균열의 원인을 제공할 수 있다. 이것은 특히 고정부재가 인접한 고정부재들에 상대적으로 가깝게 배치되는 경우에 발생될 수 있다. 바람직한 실시예에서는 방지 대책들이 제공되는데, 바람직하게는 유리 섬유 또는 탄소 섬유인 섬유 소재가 도 6 에 도시된 바와 같이 고정부재 사이로 짜여진다. 도 6 의 A 에는 고정부재의 끝으로부터 안내수단을 향하는 방향으로 이 원리가 나타나 있고, 도 6 의 B 에는 측부로부터의 상기 원리가 나타나 있다. 상기 섬유는 예를 들어 건조한 또는 함침된(impregnated) 섬유 밧줄, 실, 또는 다른 섬유 집합체일 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 섬유는 풍력터빈 블레이드 외피부재의 근저부에 가장 가깝게 내장되는 고정부재의 대략 25% 정도에서 주로 또는 유일하게 짜여진다. 그러나 어떤 경우에 있어서는, 섬유가 고정부재의 보다 큰 부분을 따라 짜여짐으로써 고정부재, 안내수단, 및 섬유의 조합체가 형성되는데, 이는 선택적으로 상기 짜여진 섬유 구조물에 있는 하나 이상의 개구에 배치된 소형의 사전-제작된 스틱들을 구비할 수 있다. 그러한 조합체는 안내수단으로부터 연장된 반원형의 웨지(wedge)를 형성하고, 풍력터빈 블레이드 근저부에 있는 홈(groove) 또는 채널(channel)로 도입될 수 있다. 나아가 그 후 스틱들은 수지 주입 전에 상기 조합체에 가깝게 배치될 수 있다.

고정부재와 안내수단 간에 일시적인 연결이 사용되면, 제조 방법은 그 일시적인 연결을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다. 통상적으로 그 후에 안내수단은 풍력터빈 블레이드 외피부재로부터 제거되어야 한다.

일반적으로 수지 주입은 진공-보조되고, 따라서 안내수단은 가스 불투과성인 것이 일반적으로 유리하다. 나아가, 이 경우에 상기 안내수단은 안내수단과 단단한 몰드 및/또는 내측 몰드 사이에 가스 밀폐식 연결(gas tight connection)을 제공하도록 배치되어야 한다. 안내수단이 단단한 몰드와 내측 몰드 모두와의 사이에 가스 밀폐식 연결을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 가스 밀폐식 연결은, 그 연결을 유지하기 위한 잠금 메카니즘과 함께 조합되어 안내수단과 몰드들 사이에 제공될 수 있으며, 이는 예를 들어 유연한 오-링(O-ring)과 같은 고무같은 요소(38)에 의하여 제공될 수 있다. 상기 잠금 메카니즘은 수지 주입을 위한 진공에 의하여 제공되는 진공력(vacuum force); 클램프(clamp), 볼트 및 너트와 같은 기계적 수단; 접착제와 같은 화학적 수단; 또는 이들 중 2 이상의 조합을 이용한 것일 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 고정부재와 안내수단 간의 연결은, 고정부재의 나사형성 로드 또는 나사형성 구멍이 안내수단에 있는 구멍을 통하여 볼트 또는 너트와 체결됨으로써 이루어질 수 있다. 또한 상기 고정부재의 나사형성 구멍 또는 로드는 풍력터빈 외피부재를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브에 연결하는데에 적합한 것이 유리할 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 고정부재와 안내수단 간의 연결은 일반적으로 가스 밀폐식이다. 그러한 가스 밀폐식 연결은 오-링을 포함할 수 있다. 상기 오-링은 안내수단의 진공 측에 배치되는 것이 유리할 수 있는데, 이는 주입 수지(infusing resin)가 안내수단과 고정부재 간의 연결을 제공하는 요소들과 상호작 용하는 것이 방지될 수 있기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 수지 전달 몰딩 중에 고정부재를 정렬시키기 위한 안내수단은, 일반적으로 가스 밀폐형의 판 같은(plate-like) 부재, 상기 가스 밀폐형의 판 같은 부재와 적어도 하나의 고정부재 간에 일시적인 또는 영구적인 연결을 이루기 위한 수단, 및 상기 일반적으로 가스 밀폐형인 판 같은 부재와 단단한 몰드 간에 일시적이거나 영구적인 연결을 이루기 위한 수단을 포함한다. 전체적인 가스 밀폐형 연결을 현실화하여 진공-보조 수지 전달 몰딩을 용이하게 하기 위해서는, 상기 일시적인 또는 영구적인 연결들 중의 적어도 하나는 가스 밀폐형으로 되어야 한다. 그러나 상기 일시적인 또는 영구적인 연결들 둘 다 가스 밀폐형인 것이 매우 바람직하다.

일반적으로 가스 밀폐형이라 함은, 부재를 통한 가스 유동이 매우 느리다는 것을 의미한다. 물론 그 부재가 가스에 대해 완전히 밀폐되는 것이 바람직하지만, 풍력터빈 블레이드의 제조를 위한 부재는 상당한 크기를 가질 뿐만 아니라 가스의 낮은 누출은 지속적인 진공 펌프 작용에 의하여 보상될 수 있다.

번개의 전도

풍력터빈 그리고 특히 풍력터빈 블레이드는 번개를 맞기가 매우 쉽다. 그러므로, 상기 블레이드에는 통상적으로 번개 수용체(lightning receptor) 및 하나 이상의 번개 전도체가 제공된다. 번개 전도체의 예로서는, 통상적으로 블레이드의 내측에 배치되는 번개 전도 케이블, (내부 강화 부재와 함께) 블레이드 벽에 배치 되는 탄소 섬유 및/또는 전도성 금속 메쉬(metal mesh)가 있다. 번개를 블레이드로부터 허브를 통하여 지면으로 전도시키기 위하여, 번개가 고정부재를 거쳐서 허브와 블레이드 간에 전도되도록 번개 전도체가 고정부재에 연결되는 것이 바람직하다.

그러므로, 번개 전도체를 고정부재와 전위-동등화 소통관계(potential equalising communication)에 있도록 배치시키는 것이 바람직하다. 이것은 번개 전도체를 하나 이상의 고정부재에 직접 연결시킴으로써 현실화될 수 있다. 그러나 이것은 열악한 전기 연결 및 결과적으로 큰 접촉 저항으로 귀결될 수 있는데, 이것으로 인하여 낙뢰 시 열손상의 위험이 높게 된다.

그러므로, 작동 중에 번개 전도체와 고정부재 간의 접촉 저항을 감소시키기 위한 전용의 번개 전달 수단이 제공되는 것이 매우 바람직하다. 상기 번개 전달 수단은, 예를 들어 하나 이상의 고정부재에 하나 이상의 번개 전도체를 연결하는 전도성 플랜지일 수 있다. 상기 번개 전달 수단은 복수의 고정부재에 연결되어 고정부재의 단면을 통한 번개 전도성의 효율성을 증가시키는 것이 바람직하다. 도 7 에 도시된 다른 실시예에서, 번개 전달 수단(24)은 번개 전도체(22)에 인접하도록 배치되고 전도성 재료로 된 시트(sheet)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 번개 전달 수단(24)은 몇몇 번개 전도체(22)들 사이에 개재되거나, 그리고/또는 번개 전달 수단(24)이 하나 이상의 번개 전달 수단(24)과 함께 번개 전도체를 개재시킨다. 이 실시예는 특히 금속-메쉬-전도체 형태의 번개 전도체에 적합한데, 이는 이 방식에서 상대적으로 넓은 접촉 면적이 이루어지기 때문이다. 또 다른 실시예 에서, 상기 번개 전달 수단은 탄소 양털(carbon fleece), 탄소 섬유 그물망(web), 또는 탄소 섬유 매트(mat)와 같은 탄소 섬유를 포함하는데, 이것은 수지로 젖은 경우조차에도 그 연결의 접촉 저항을 저감시킨다.

상기 번개 전도체는 풍력터빈 블레이드 외피부재의 근저부 끝에 인접하여 고정부재와 소통되는 것이 바람직한데, 이로써 번개가 고정부재 내측을 이동하는 거리가 감소되며, 따라서 고정부재와 둘러싸는 소재의 열손상 가능성이 감소되기 때문이다.

외피부재 및 블레이드의 부가적인 요소들

이미 언급된 요소들과 단계들에 추가하여, 부가적인 요소들이 선택적으로 그러나 통상적으로 포함되는 것이 바람직하다. 그러한 선택적 요소들의 예로서는, 겔 피복부와 같은 표면 소재의 적용, 금속 메쉬 및/또는 번개 전도체 케이블과 같은 번개 전도체의 적용, 및 외피 요소의 내측 또는 외측 표면에 가깝게 섬유 소재를 포함하는 하나 이상의 층들의 적용이 있다. 상기 섬유 소재는 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 선택적인 요소들은 몰드 또는 몰드 내의 요소에 적용될 수 있는데, 이것은 신속한 과정 및 균일한 제품의 실현이 가능하기 때문에 유리하지만, 이들은 몰딩 후에 적용될 수도 있다.

풍력터빈 블레이드의 제조

통상적으로, 하나의 풍력터빈 블레이드를 위하여 둘 이상의 풍력터빈 블레이 드 외피부재가 사용된다.

풍력터빈 블레이드는 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조가능한 풍력터빈 블레이드 외피부재를 하나 이상의 추가적인 터빈 블레이드 외피부재에 고정시켜서 풍력터빈 블레이드를 형성함으로써 제조될 수 있다. 상기 고정은 통상적으로, 예를 들어 볼트 및 너트, 스크류 등과 같은 고정구(fastener)와 같은 기계적 고정수단 및 접착제와 같은 화학적 수단, 또는 조합에 의하여 이루어진다. 선택적으로는, 원재(spar) 또는 이격자(spacer) 요소와 같은 부가적인 요소들도 제공될 수 있다. (진공-보조) 수지 전달 몰딩에 사용된 수지와 유사한 화합물와 동일하거나 그에 기반을 둔 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

풍력터빈 블레이드를 준비하기 위하여 본 발명에 따라 제조된 풍력터빈 블레이드 외피부재들을 이용하는 다른 방법에 있어서, 그러한 풍력터빈 블레이드 외피부재의 다수가 함께 고정될 수 있는데, 이로써 둘 이상의 풍력터빈 블레이드 외피부재의 고정부재가 정렬된다. 이 정렬은 풍력터빈 외피부재들 각각에 대응되는 안내수단을 정렬시킴에 의하여 현실화될 수 있다. 통상적으로는 각 안내수단에 하나 보다 많은 수의 고정부재가 연결되기 때문에, 이 방법에 의하여 다량의 고정부재들이 신속하게 정렬될 수 있다.

풍력터빈

본 발명에 의하여 풍력터빈 블레이드가 제공 또는 준비된다. 그러한 풍력터빈 블레이드는 직접적으로 전기 에너지로 되는, 또는 에너지가 포텐셜 에너 지(potential energy) 또는 화학적 에너지로 저장되는 에너지 저장부(energy storage)를 위한 에너지의 생산을 위하여 풍력터빈에 사용된다.

실시예들 간에 교환가능한 사항들

여기에 설명된 본 발명의 실시예로부터의 개별 사항 또는 그 사항들의 조합은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 물리적으로 실현가능하지 않다고 즉각 깨닫지 않는 한, 그들의 자명한 변형과 함께, 여기에 설명된 다른 실시예들의 사항들과 조합되거나 또는 교환될 수 있다.

본 발명은 풍력터빈 블레이드에 이용될 수 있다.

Claims

풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 근저부 끝(root end; 6)에 가깝게 제공된 고정부재(4)를 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 제조하는 방법으로서, 상기 고정부재(4)는 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브에 연결하기에 적합하고, 상기 방법은:

단단한 외측 몰드(outer mould; 14)를 제공하는 단계;

풍력터빈 블레이드(2)의 근저부 끝(6)에 대응하는 상기 단단한 외측 몰드의 끝에 가깝게 고정부재(4)를 배치시키는 단계;

고정부재(4)가 풍력터빈 블레이드 외피부재(2) 내에 배치된 때에 사전-제작된 스틱들(pre-fabricated sticks ; 8, 10)이 고정부재(4)의 실질적인 길이방향 부분을 둘러싸도록, 적어도 두 개의 층의 사전-제작된 스틱들(8, 10)을 풍력터빈 블레이드(2)의 근저부 끝(6)에 대응하는 상기 단단한 외측 몰드의 끝에 가깝게 배치시키는 단계;

하나 이상의 층의 사전-제작된 스틱들(8, 10)을 단단한 외측 몰드(14)의 실질적인 길이방향 부분에 배치시키는 단계;

그 후에,

상기 단단한 외측 몰드(14)와 진공-밀폐(vacuum-tight) 방식으로 연결된 내측 몰드(16)를 제공하는 단계;

둘러싸는 사전-제작된 스틱들(8, 10)에 고정부재(4)를 고정시키고 인접한 스틱들 간의 빈 공간을 실질적으로 충전시키기 위하여, 외측 몰드(14)와 내측 몰드(16) 간의 체적을 비우고, 경화가능한 수지를 주입하며, 그 수지가 경화되도록 허용하는 단계; 및

풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 이탈(de-moulding)시키는 단계;를 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

고정부재(4)의 실질적인 부분이 사전-제작된 스틱들(8, 10)에 의하여 꼭 끼게(tightly) 둘러싸이도록, 상기 고정부재(4)에 인접한 사전-제작된 스틱들이 고정부재(4)의 형상에 딱 맞게 형상화된, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 전체적인 형상은 일반적으로 원뿔형이고, 고정부재의 작은 부분이 풍력터빈 블레이드 외피부재(2) 내부를 지향하도록 된, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 전체적인 형상은 오목한, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 전체적인 형상은 일반적으로 덤벨(dumb bell)의 형상인, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)는 고정부재(4)의 길이방향에 대해 직각으로 비-원형의 단면을 구비한 부분을 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)에는 10㎛ 내지 1mm 범위의 불규칙성을 포함하는 소규모 표면거칠기(microscopic surface roughness)가 제공되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정부재(4)에는 1mm 내지 5cm 범위인 복수의 요부들과 돌출부들을 포함하는 대규모 표면거칠기(macroscopic surface roughness)가 제공되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

사전-제작된 스틱들의 적어도 일부는, 바람직하게는 탄소 섬유 및/또는 유리 섬유를 포함하는 것으로서 인출(pultruded) 또는 압출(extruded)되며 부분적으로 또는 완전히 경화된 부재들과 같은 섬유성 부재들; 발사나무(balsa), 박달나무(birch), 또는 합판 내에 선택적으로 포함되는 다른 나무와 같은 목재 소재; 및 중공(hollow) 부재들의 그룹으로부터 선택되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

섬유성 소재(10), 바람직하게는 탄소 섬유를 포함하는 적어도 하나의 사전-제작된 스틱이 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 근저부 끝(6)에 가깝게 연장되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

섬유성 소재(10)를 포함하는 적어도 하나의 사전-제작된 스틱이 고정부재(4)의 실질적인 길이방향 부분을 따라서 고정부재(4)에 인접하게 배치되고, 바람직하게는 섬유성 소재를 포함하는 상기 사전-제작된 스틱이 인출된 것이고 탄소 섬유를 포함하는 것인, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 11 항에 있어서,

적어도 두 개의 인출된 섬유성 부재(10)들이 고정부재(4)에 인접하게 그리고 고정부재(4)의 실질적인 길이방향의 범위(extent)를 따라서 배치되고, 바람직하게는 인출된 섬유성 부재(10)들이 고정부재(4)의 둘레로 배치되되 그 배치는 예를 들어 강직성(stiffness), 탄성률(E-modulus), 정렬(alignment) 또는 극한강도(ultimate strength)와 같은 물리적 특성의 하나 이상에 관하여 실질적으로 대칭적인, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

몰드에 겔 피복부(gel coat)와 같은 표면 소재를 적용하는 단계; 및/또는 금속 메쉬 및/또는 번개 전도체 케이블과 같은 번개 전도체를 적용하는 단계; 및/또는 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 섬유 소재를 포함하는 층을 적용하는 단계;를 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

제조방법의 적어도 일 단계 중에 고정부재(4)를 상기 견고한 외측 몰드에 대해 상대적으로 정렬시키기 위한, 그리고/또는 고정부재(4)를 적어도 하나의 추가적인 고정부재(4)에 대해 상대적으로 정렬시키기 위한 안내수단(20)에 고정부재(4)를 일시적으로 연결하는 단계를 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 14 항에 있어서,

상기 추가적인 고정부재(4)는 안내수단(20), 바람직하게는 상기 고정부재(4)의 것과 동일한 안내수단(20)에 일시적으로 연결되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 14 항에 있어서,

고정부재(4)와 안내수단(20) 간의 일시적인 연결을 해제시키는 단계, 및 선택적으로 안내수단을 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)로부터 제거시키는 단계를 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 14 항에 있어서,

안내수단(20)은 일반적으로 가스에 대해 불투과성이고, 안내수단(20)은 몰드들(14, 16) 중의 적어도 하나와 안내수단(20) 간의 가스-밀폐식 연결을 제공하도록 배치될 수 있는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 14 항에 있어서,

안내수단(20)에 대한 고정부재(4)의 일시적인 연결은 고정부재의 나사형성 로드 또는 나사형성 구멍을 안내수단(20)에 있는 구멍을 통하여 볼트 또는 너트와 체결시킴에 의하여 이루어지고, 바람직하게는 상기 고정부재(4)의 나사형성 구멍 또는 로드가 풍력터빈 외피부재(2)를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브에 연결하는데에 적합한, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 14 항에 있어서,

안내수단(20)에 대한 고정부재(4)의 일시적인 연결은 가스 밀폐식이고, 바람직하게는 상기 가스 밀폐식 연결이 오-링(O-ring)에 의하여 이루어지는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

번개 전도체(22)를, 고정부재(4)와 전위-동등화 소통관계(potential equalising communication)에 있도록 배치시키는 단계를 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 번개 전도체(22)는, 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 근저부 끝에 인접한 고정부재(4)와 전위-동등화 소통관계에 있는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 전위-동등화 소통관계에는 고정부재(4)와 번개 전도체(22) 간의 접촉 저항을 감소시키기 위한 번개 전달 수단(24)이 제공되되, 바람직하게는 증가된 접촉 면적에 의하여 제공되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
제 20 항에 있어서,

상기 전위-동등화 소통관계에는, 탄소 양털(carbon fleece), 탄소 섬유 그물망(web), 또는 탄소 섬유 매트(mat)와 같은 탄소 섬유가 제공되는, 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조방법.
풍력터빈 블레이드를 형성하기 위하여, 제 1 항에 따른 방법에 의하여 제조가능한 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 적어도 하나의 추가적인 풍력터빈 블레이드 외피부재, 그리고 선택적으로는 원재(spar) 또는 이격자(spacer)와 같은 부가적 요소에 고정시키는 단계를 포함하고, 상기 고정시키는 단계는 접착제와 같은 화학적 수단 또는 고정구(fastner)들과 같은 기계적 수단에 의하여 이루어지는, 풍력터빈 블레이드의 제조방법.
적어도 두 개의 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)들로부터의 고정부재(4)들이 바람직하게는 풍력터빈 블레이드 외피부재들 각각에 대응하는 안내수단(20)을 정렬시킴으로써 정렬되도록, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 의하여 제조되는 복수의 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)들을 고정시키는 단계를 포함하는, 풍력터빈 블레이드의 제조방법.
경화된 수지에 의하여 연결된 사전-제작된 스틱들(8, 10)을 구비한 풍력터빈 블레이드 외피부재; 및

풍력터빈 블레이드의 근저부 끝(6)에 가까이 내장된 복수의 고정부재(4)들로서, 상기 고정부재(4)들 중 적어도 두 개는 풍력터빈 허브에의 연결을 용이하게 하도록 정렬된, 고정부재(4)들;을 포함하고,

고정부재(4)의 실질적인 부분이 사전-제작된 스틱들(8, 10)에 의하여 꼭 끼게 둘러싸이도록, 상기 고정부재(4)에 인접한 사전-제작된 스틱들이 고정부재(4)의 형상에 딱 맞게 된, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 일반적인 전체적 형상은 전체적으로 원뿔형이고, 고정부재의 작은 부분이 풍력터빈 블레이드의 근저부 끝으로부터 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 내부를 지향하도록 된, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 전체적인 형상은 오목한, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

상기 고정부재(4)의 전체적인 형상은 전체적으로 덤벨(dumb bell)의 형상인, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

상기 고정부재(4)는 고정부재(4)의 길이방향에 대해 직각으로 비-원형의 단면을 구비한 부분을 포함하는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

상기 고정부재(4)는 10㎛ 내지 1mm 범위의 불규칙성을 포함하는 소규모 표면거칠기(microscopic surface roughness)를 갖는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

상기 고정부재(4)는 1mm 내지 5cm 범위인 복수의 요부들과 돌출부들을 포함하는 대규모 표면거칠기(macroscopic surface roughness)를 갖는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

고정부재(4)와 전위-동등화 소통관계(potential equalising communication)에 있는 번개 전도체(22)를 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드.
제 33 항에 있어서,

상기 번개 전도체(22)는, 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 근저부 끝에 인접한 고정부재(4)와 전위-동등화 소통관계에 있는, 풍력터빈 블레이드.
제 33 항에 있어서,

상기 전위-동등화 소통관계는 고정부재(4)와 번개 전도체(22) 간의 접촉 저항을 감소시키기 위한 번개 전달 수단(24)에 의하여 제공되되, 바람직하게는 증가된 접촉 면적에 의하여 제공되는, 풍력터빈 블레이드.
제 33 항에 있어서,

상기 전위-동등화 소통관계에는, 탄소 양털(carbon fleece), 탄소 섬유 그물망(web), 또는 탄소 섬유 매트(mat)와 같은 탄소 섬유가 제공되는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 있어서,

고정부재(4)는 풍력터빈 블레이드 외피부재의 제조 중에 안내수단(20)에의 연결을 위한 나사형성 표면을 포함하고, 상기 나사형성 표면 부분은 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 포함하는 풍력터빈 블레이드를 풍력터빈 허브에 연결하는데에 사용되기에 적합한, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 있어서,

겔 피복부(gel coat)와 같은 표면 소재; 및/또는 금속 메쉬 및/또는 번개 전도체 케이블과 같은 번개 전도체; 및/또는 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 섬유 소재를 포함하는 층;을 더 포함하는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 있어서,

섬유성 소재(10), 바람직하게는 탄소 섬유를 포함하는 적어도 하나의 사전-제작된 스틱은 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 근저부 끝(6)에 가깝게 연장되는, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 있어서,

섬유성 소재(10), 바람직하게는 탄소 섬유를 포함하는 적어도 하나의 사전-제작된 스틱은 고정부재(4)의 실질적인 길이방향 부분을 따라서 고정부재(4)에 인접하게 배치되고, 섬유성 소재를 포함하는 사전-제작된 스틱이 바람직하게는 인출된 것인, 풍력터빈 블레이드.
제 40 항에 있어서,

바람직하게는 탄소 섬유를 포함하는 적어도 두 개의 인출된 섬유성 부재(10)들이 고정부재(4)에 인접하게 그리고 고정부재(4)의 실질적인 길이방향 부분을 따라서 배치되고, 바람직하게는 인출된 섬유성 부재(10)들이 고정부재(4)의 둘레로 배치되되 그 배치는 예를 들어 강직성(stiffness), 탄성률(E-modulus), 정렬(alignment) 또는 극한강도(ultimate strength)와 같은 물리적 특성의 하나 이상에 관하여 실질적으로 대칭적인, 풍력터빈 블레이드.
제 26 항에 따른 풍력터빈 블레이드, 및/또는

제 1 항에 따른 방법에 의하여 제조된 풍력터빈 블레이드 외피부재(2)를 포함하는 풍력터빈 블레이드, 및/또는

제 24 항에 따른 방법에 의하여 제조된 풍력터빈 블레이드를 포함하는 풍력터빈.
에너지 생산 또는 에너지 저장을 위한, 제 42 항에 따른 풍력터빈의 이용.
풍력터빈 블레이드 외피부재(2)의 수지 전달 몰딩(resin transfer moulding) 중에 고정부재(4)를 견고한 몰드에 대해 상대적으로 정렬시키기 위한, 그리고/또는 고정부재(4)를 적어도 하나의 추가적인 고정부재(4)에 대해 상대적으로 정렬시키기 위한 안내수단(20)으로서, 상기 안내수단은:

일반적으로 가스 밀폐식인 판 같은 부재;

상기 가스 밀폐식인 판 같은 부재와 적어도 하나의 고정부재(4) 간의 적어도 일시적인 연결을 얻기 위한 수단; 및

일반적으로 가스 밀폐식인 판 같은 부재와 견고한 외측 몰드(14) 간에 적어도 일시적인 연결을 얻기 위한 수단;을 포함하고,

상기 적어도 일시적인 연결들 중의 적어도 하나는 가스 밀폐식이어서 상기 안내수단이 진공-보조 수지 전달 몰딩에 적합하고, 바람직하게는 적어도 일시적인 연결들 둘 다가 가스 밀폐식인, 안내수단.
제 44 항에 따른 안내수단(20)에 연결된 복수의 고정부재(4)들을 포함하는 풍력터빈 블레이드 외피부재를 위한 하위-조립체(subassembly)로서, 상기 고정부재(4)들이 정렬되되, 바람직하게는 실질적으로 평행하게 정렬된, 하위-조립체.
제 45 항에 있어서,

적어도 두 개의 고정부재(4)들 주위로 짜여진 섬유들을 더 포함하는 하위-조립체로서, 바람직하게는 상기 섬유들이 건조한 또는 함침된(impregnated) 섬유 밧줄, 실, 또는 다른 섬유 집합체인, 하위-조립체.