Kombination mehrerer bistabiler Elemente für multistabiles Gesamtsystem

Einleitung / Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorblattklappe, die mehrere bistabile Komponenten im Inneren aufweist. Anhand der bistabilen Elemente sollen sich große Ablenkwinkel an der Klappe einstellen lassen, um stark schwankende aerodynamische Belastungen am Rotor mit geringem Energieverbrauch auszugleichen.

Hintergrund

Um schwankende aerodynamische Belastungen an den Rotorblättern von Windkraftanlagen zu reduzieren, wird der Anstellwinkel des gesamten Rotorblattes von der Wurzel an variiert. Mit steigendem Rotordurchmesser wird dieses Vorgehen zunehmend ineffizient, insbesondere bei plötzlichen Belastungsänderungen wie bspw. Böen. Zudem können auf diese Wiese lokale Belastungsspitzen über die Rotorlänge nicht kontrolliert werden.
Neu entwickelte Formänderungsmechanismen für die Rotorblattklappen bieten die Möglichkeit lokal variabler Anpassungen des Anstellwinkels mit hohen Reaktionszeiten.

Problemstellung

Allerdings gehen die o.g. Formänderungsmechanismen häufig mit komplizierten Aktuatoren-Systemen einher, die zudem zum Halten eines ausgleichenden Anstellwinkels einen kontinuierliche Energieversorgung erfordern. Darüber hinaus ist der hohe Bedarf an Stütz- und Versteifungsstrukturen sowie der permanente Energieverbrauch an bereits vorhanden Lösungen mit bistabilen Strukturen nachteilig.

Lösung

Die erfindungsgemäße Rotorblattklappe soll ein leichtes und einfaches Formänderungs-system aufweisen, das den Effekt von multistabilen Bauteilstrukturen ausnutzt. Diese können aus Faserverbundwerkstoffen, Metallen, Kunststoffen oder Ähnlichem bestehen und besitzen die Möglichkeit, ohne äußere Krafteinwirkung in stabilen Formzuständen verharren zu können. Eine Krafteinleitung ist lediglich zum Umklappen von einem stabilen Formzustand in einen anderen erforderlich.

Vorteile

Anwendungsbereiche

Die Erfindung ist anwendbar für formvariable Klappen von Tragflügeln und Rotorblättern bspw. aus Faserverbundwerkstoffen und Leichtbaustrukturen im Bereich der Luftfahrt und der Windenergie.