풍력 터빈 블레이드는 풍력 터빈 총 비용의 약 15~20%를 차지합니다. 현재 대형 풍력 터빈의 블레이드는 기본적으로 복합 재료로 구성되며 복합 재료 함량은 일반적으로 90을 초과합니다. %. 통계에 따르면 풍력 터빈 블레이드의 크기가 6배 증가할 때마다 포획되는 풍력 에너지의 양은 12배 증가할 수 있습니다.
블레이드 디자인의 본래 의도는 동적 효율성과 구조적 디자인 간의 균형을 이루는 것입니다. 재료와 공정의 선택에 따라 블레이드의 최종 실제 두께와 비용이 결정됩니다. 구조 설계자는 설계 원리와 제조 프로세스를 결합하는 방법에 있어 중요한 역할을 하며, 성능 보장과 비용 절감 사이에서 최적의 솔루션을 찾아야 합니다.
블레이드 힘 분석: 블레이드에 가해지는 추력으로 인해 블레이드가 회전하게 됩니다. 추력 분포는 균일하지 않고 블레이드 길이에 비례합니다. 블레이드 팁이 견디는 추력은 블레이드 루트의 추력보다 큽니다.
거더 설계 : 블레이드 자체의 무게와 외부 추력에 의한 굽힘 변형이 블레이드의 주요 하중이 되며 굽힘 성능을 향상시키기 위해 블레이드의 길이 방향으로 단방향 섬유 천을 사용합니다. 플레이트는 상부빔과 하부빔캡을 최대한 분리하였으며, 전단웹은 양방향 섬유천과 폼(PET) 심재를 사선으로 배치하여 전체적인 강성을 높였습니다.
내부 빔 구조: 생산 비용을 줄이기 위해 불필요한 재료를 일부 제거할 수 있는 일반적인 블레이드는 중공형 디자인을 채택합니다.
잎 껍질: 나뭇잎 껍질의 주요 기능은 공기 역학적 형태를 제공하는 것입니다. 리프 쉘의 샌드위치 구조는 강성을 높인다. 샌드위치 구조는 폼(PET) 심재 또는 발사나무(BALTEK) 심재를 중간에 두고 유리섬유 표면층으로 구성된다. 샌드위치 구조는 접착 해제를 방지하면서 굽힘 하중을 견딜 수 있을 만큼 견고합니다. 케이싱에 대각선으로 분포된 섬유는 필요한 비틀림 강성을 제공합니다.
잎뿌리 디자인 : 잎뿌리 부분은 대개 둥글게 디자인되어 있습니다. 동시에 유지 관리 및 기타 요구 사항을 충족하기 위해 블레이드의 뿌리는 대부분 볼트로 연결되어 분해 및 조립이 용이합니다. 용접 플랜지 연결은 금속 거더에 사용될 수 있습니다.
기하학적 크기 최적화 설계: 블레이드 형상을 변경하지 않고도 스파 캡의 두께를 조정하여 블레이드 성능을 변경할 수 있으며 생산 비용을 줄일 수 있습니다. 블레이드가 얇을수록 더 두꺼운 스파 캡이 필요하므로 생산 비용이 증가합니다. 동시에 웹의 강도를 높여야 하지만 두께가 얇아지기 때문에 전체 재료 소모량은 크게 변하지 않습니다. 정리하자면, 기하학적 치수의 최적 설계는 최상의 결과를 얻기 위해 팬 설계, 부하 해석, 구조 설계 및 제조 비용을 종합적으로 고려해야 합니다.