Fuafuaga ma Meafaitino o le Lau o le Turbine Matagi
O lau o le turbine matagi o le vaega sili ona taua i totonu o se faiga e liua ai le malosiaga matagi i le eletise. E ui o le olo e fai ma lagolago ma e liua e le generator le malosiaga fa'ainisinia i le malosiaga eletise, ae o lau o le malosiaga autu lea e "pu'eina," e fuafua ai le tele o le malosiaga e mafai ona seleseleina mai le tafega o le matagi. O le mea lea, o le mamanuina o lau o le turbine matagi sa avea pea ma totonugalemu o le fouga: e mana'omia ai le maualuga o le lelei o le aerodynamic, malosi o le fausaga, fa'atuatuaina mo se taimi umi, ma tau o gaosiga tauva. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai mataupu faavae o le mamanuina o lau o le turbine matagi, o fa'asologa fa'ata'ita'i e a'afia ai le fa'atinoga, ma meafaitino e masani ona fa'aaogaina ma le mafua'aga o la latou filifiliga.
O le Matafaioi a le Aerodynamics i le Fuafuaga o le Lau
I le fa'avae, e tutusa lava le galue o lau o le turbine ma apa'au o le va'alele. A tafe atu le matagi i tua atu o le airfoil, e tupu ai se eseesega o le mamafa i le va o itu pito i luga ma pito i lalo, ma fa'atupuina ai le si'itia. Ona fa'atupuina lea e lenei vaega o le malosi le torque e fa'ata'amilo ai le rotor. Ina ia fa'aleleia atili le torque ma le malosi, e tatau ona mamanuina lau i le fa'atulagaga sa'o o le airfoil, le tulimanu talafeagai o le osofa'iga, ma se foliga lamolemole e fa'atumauina ai le tafe o le ea ma puipuia ai le fa'atuai.
I le lalolagi o turbine matagi faʻaonaponei, o le mamanuina o lau e le gata ina tulimataʻia le "malosiaga aupito maualuga," ae manaʻomia foʻi le mautu i le tele o saoasaoa o le matagi, faigofie ona pulea, ma se avega saogalemu o le fausaga. E fesoʻotaʻi tuusaʻo foʻi le aerodynamics i le pisa: o pito o lau e vave ona gaoioi e mafai ona faʻatupuina le pisa, o lea e masani ona faʻaleleia atili ai mamanu o pito ma pito mulimuli e faʻaitiitia ai le faʻasalalauina o leo.
Fa'ata'ita'iga o le Lau: Umi, Milo, ma le Taper
O vaega sili ona tāua e tolu o le geometry o le umi o le lau, le milo, ma le fa'a'ofuofu.
1. Umi o le lau
O le malosiaga e maua e se turbine e tutusa lava ma le vaega ua saluina o le rotor, o le πR². O lona uiga o le fa'alauteleina o lau o se auala lelei e fa'ateleina ai le gafatia o le turbine. Peita'i, o lau uumi e fa'aopoopoina ai le mamafa, fa'ateleina ai le taimi e punou ai i le a'a o le lau, ma mana'omia ai meafaitino ma fausaga malolosi. O le mea lea, o le fa'ateleina o le umi e masani ona o fa'atasi ma le fa'ateleina o le fa'ainisinia o fausaga ma meafaitino.
2. Milo (vili)
E eseese le saoasaoa o le matagi e "lagona" e le lau i luga o le siku. I tafatafa o le ogatotonu, e maualalo le saoasaoa o le tangential; i tafatafa o le pito, e maualuga atu. Ina ia ausia le tulimanu sili ona lelei o le osofaʻiga i tulaga taʻitasi, e milo le lau: e maualuga atu le tulimanu o le pitch i le lotoifale i tafatafa o le aʻa, ona faʻaitiitia lea agai i le pito. E fesoasoani le milo i le lau e galue lelei i lona umi atoa ma faʻaitiitia ai le mamafa e le manaʻomia.
3. Taper (fa'aitiitia o le chord)
O le chord o le lautele o le foliga o le lau mai le pito i luma i le pito i tua. E masani lava, e tele atu le chord e lata ane i le a'a e lagolago ai avega fa'atulagaina, ona fa'aitiiti lea agai i le pito i luga e fa'aitiitia ai le toso ma le mamafa. E a'afia fo'i e le taper le tufatufaina o le si'itia, ma fa'apea ona sili atu ona tutusa ma fa'aitiitia ai avega pito i luga.
E le gata i lea, o le mamanu e amana’ia ai fo’i le foliga o le pito (e pei o le pito e sosolo pe o se apa’au la’ititi), le mafiafia o le fa’atulagaga, ma le tulaga o le spar (ponaivi autu) o se elemene e amoina ai le avega.
Fuafuaga mo le Puleaina o le Pitch ma le Fa'agaioiga
E masani ona fa'aogaina e turbine matagi fa'aonaponei le pitch control, o le gafatia lea e fa'ata'amilo ai lau e fa'atatau i le matagi ina ia fa'atumauina ai se ta'amilosaga saogalemu o le rotor. A malosi tele matagi, e fa'ata'amilo lau e fa'aitiitia ai le si'itia, e taofia ai le generator mai le so'ona sopo'ia o ona tapula'a malosi ma fa'atumauina ai le pulea o avega fa'atulagaina. O le pitch system e mana'omia ai le mamanu o le lau ia fetaui ma le masini o le hub ma ia tatalia le fa'asolosolo pea o le avega (fatigue) e mafua mai i suiga o le pitch ma le turbulence.
I luga o turbine laiti pe i nisi mamanu, e faʻaaogaina le passive poʻo le active stall control, o se auala mamanu e faʻamoemoe e taofi ai le airfoil i ni saoasaoa patino o le matagi e faʻatapulaʻaina ai le malosi. Peitaʻi, o le pitch control e sili atu ona taatele i luga o turbine e faʻaaogaina eletise ona o lona fetuʻunaʻi ma le lelei.
Avega Fausaga: Vaivai, Galulue, ma le Torsion
E lē gata ina mafatia lau i avega fa'a'ele'ele, ae fa'apea fo'i i avega o le kalave, avega fa'a-centrifugal, ma avega fa'a-dynamic ona o le turbulence. A'o feliuliua'i le rotor, e toe faia pea ta'amilosaga fa'asolosolo o le tensile-compressive o lau, lea e mafua ai le vaivai. O le vaivai e masani ona avea ma mea e fuafua ai le ola o le lau, aua e fa'agaoioia turbines mo le tele o tausaga ma le miliona o ta'amilosaga o avega.
I le fausaga, o le mamanu o le lau e faʻalagolago i ni nai vaega autu:
– Tapuni fa'alava: vaega fa'amalosi fa'alava e tete'e atu i le avega autū o le punou.
– Upega sele: puipui i totonu e tete'e atu i le sele ma fesoasoani i le ma'a'a.
– Pa'u (pa'u o le lau): tapuni le fa'asologa ma fa'aliliu le avega.
– Fa'aofi a'a: fa'amalosi ma le faiga o le faovilivili e fa'afeso'ota'i ai le lau i le ogatotonu.
E tāua le malō ina ia lē punou le lau se’ia o’o ina pa’i i le ‘olo (tower strike) ma ia lē soona gatete lea e fa’avavevave ai le fa’aleagaina.
Meafaitino Masani: Fiberglass ma Resin
O le mea e masani ona faʻaaogaina mo lau o le matagi o se mea e faʻavae i luga o le fiberglass ma se resin matrix (e masani lava o le epoxy poʻo le polyester). O mafuaʻaga nei:
– E lava lelei le fua faatatau o le malosi i le mamafa mo galuega tetele.
– Tau maualalo nai lo le carbon fiber.
– Faiga gaosiga ua matua, talafeagai mo le gaosiga tele.
– Tete'e lelei i le 'ele mo siosiomaga i fafo.
E masani ona filifilia le epoxy resin ona o ona uiga sili ona lelei i le fa'amasini, le pipii, ma le tete'e atu i le vaivai. E ui e mafai ona fa'aaogaina le polyester/vinyl ester i nisi o mamanu ona o le tau, ae e mana'omia ona fa'aleleia atili le fa'atinoga ma le tumau i se taimi umi.
Alava Kaponi: Mama ma Malō, ae Taugata
Mo lau uumi, ua faʻateleina le liliu atu o le au gaosi oloa i le carbon fiber, aemaise lava mo spar caps. O le carbon fiber e ofoina atu:
– Maualuga le malō, o lea e faʻaitiitia ai le pi'o o le lau.
– Mama, fa'aitiitia ai avega o le kalave ma avega fa'aletino.
– Fa'atinoga sili atu ona lelei mo le vaivai i nisi o fa'atulagaga.
O itu le lelei o tau maualuluga, pulea lelei o le lelei, ma faʻafitauli e ono tulaʻi mai e pei o le maaleale i le paʻi ma le manaʻomia o se mamanu faʻapipiʻi auiliili. O le mea lea, o se fuafuaga masani o le faʻapipiʻi faʻafefiloi: e faʻaaogaina le carbon fiber i vaega taua (spars), ae o loʻo tumau pea le fiberglass i isi vaega e faʻaitiitia ai tau.
Mea Autū: Balsa ma Foam
E masani ona faʻaaogaina e lau faʻapipiʻi se fausaga sanuisi: o ni vaega se lua o le paʻu ma se ogatotonu mama i le ogatotonu e faʻateleina ai le malosi e aunoa ma le faʻaopoopoina o le tele o le mamafa. O ogatotonu masani ia:
– La'au Balsa: mama, malosi, ma e lelei ona meatotino, ae e tatau ona pulea lelei i tulaga o le lelei ma le tete'e atu i le susu.
– Foam (PVC, PET, po'o le SAN): mautu, tutusa le gaosiga, ma e le susu i le vai; o ituaiga ta'itasi e eseese le malosi ma uiga o le vevela o le galuega.
O le filifiliga o le ogatotonu e amana'ia ai le nofoaga i luga o le lau, avega i le lotoifale, ma le lamatiaga o le faaleagaina mai le pa'ū (e pei o le taimi o felauaiga) po'o le solo.
Luʻitau o le Siosiomaga: Timuga ma le Eleele o Uila
E feliuliua'i lau o turbine i o latou pito i ni saoasaoa maualuluga tele. I taimi timuga, e mafai e vaega o le vai ona mafua ai le soloia o le pito i luma o le lau, o le oloina lea o le pito i luma o le lau. E fa'aitiitia ai e le soloia le lelei o le aerodynamic ma fa'ateleina ai le pisa. O fofo e aofia ai ufiufi fa'apitoa, ata puipui, po'o ni mamanu e sili atu ona tete'e i le oloina.
E le gata i lea, o turbine e maualuluga ma matala, ma e faigofie ai ona agi mai uila. O lau uila fa'aonaponei e masani ona i ai ni faiga e puipuia ai uila: o ni mea e maua ai uila i pito o lau uila ma ni uaea eletise i totonu e fa'asolo atu ai le tafe i le eleele e aunoa ma le fa'aleagaina o le mea e tu'ufa'atasia ai uila.
Gaosiga: Infusion, Prepreg, ma le Puleaina o le Tulaga Lelei
O auala e gaosia ai lau e aʻafia ai le lelei ma le tau. O auala lauiloa e aofia ai:
– Fa'asusuina o le masini e aunoa ma le fa'avevela (VARTM): e fa'asusuina le resin i totonu o alava i totonu o le fa'ata'ita'iga i le fesoasoani a se masini e aunoa ma le fa'avevela; talafeagai mo lau tetele ma le gaosiga lelei.
– Prepreg: o alava ua fa'asusu i le resin i lalo o le pulea sa'o; e maua ai le tulaga lelei ae e sili atu le taugata ma mana'omia le pulea lelei o le vevela.
– Fa'atulaga ma le lima: e faigofie ae faigofie ona fesuisuia'i le lelei i le tele o tulaga.
E taua tele le puleaina o le lelei e puipuia ai avanoa, vaeluaina, po'o le le atoatoa o alava e mafai ona fa'avavevave ai le faaletonu o le tino.
Agaifanua i le Lumanai: Toe Fa'aaogaina ma Mea Fa'atumauina
O se mataupu tele i alamanuia o le mutaaga lea o le ola o lau. E faigata ona toe fa'aaogaina mea masani o le thermoset composites. O lo'o tula'i mai nei ni auala eseese: o resins thermoplastic e faigofie ona toe fa'aaogaina, o auala e vavae'ese ai alava mai le resin, ma le fa'aaogaina o lau ua fa'aaogaina mo isi fa'aoga. O lo'o su'esu'eina fo'i e su'esu'e ia alava masani po'o bioresins, e ui o lo'o tumau pea le taua o lu'itau o le fa'atinoga ma le tutusa mo turbines tetele.
I'uga
O le mamanu ma meafaitino o lau o le turbine matagi o se fa'afefiloi lavelave o le aerodynamics ma le inisinia fausaga. O le umi o le lau, le milo, ma le fa'alava ua mamanuina mo le si'itia lelei ma avega fa'atonutonu; ae o mea fa'apipi'i e pei o le fiberglass ma le carbon fiber ua filifilia e ausia ai le maualuga o le malosi-i-le mamafa ma le tete'e atu i le vaivai. Faatasi ai ma manaoga o turbine tetele ma le faateleina o le manaoga mo le malosiaga faafouina, o le a faaauau pea ona taulai atu le fa'afouga o le lau i le lelei, le fa'asaoina o le siosiomaga, faigofie o le gaosiga, ma fofo toe fa'aaogaina e sili atu ona gafataulimaina.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faʻaopoopoina ni vaega faapitoa: faʻataʻitaʻiga o faʻataʻitaʻiga o le airfoil e masani ona faʻaaogaina, o se faʻatusatusaga o tau o le fiberglass ma le carbon, poʻo se ata o le fausaga i totonu o le lau (spar cap–shear web) i se faʻamatalaga faʻapitoa.
