Apẹrẹ ati Awọn ohun elo Afẹfẹ Turbine Blade
Àwọn abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ jẹ́ apá pàtàkì jùlọ nínú ètò ìyípadà agbára afẹ́fẹ́ sí iná mànàmáná. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ilé gogoro náà ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìtìlẹ́yìn àti pé ẹ̀rọ amúnáwá náà ń yí agbára ẹ̀rọ padà sí agbára iná mànàmáná, àwọn abẹ́ ni “àwọn abẹ́” agbára àkọ́kọ́, tí wọ́n ń pinnu iye agbára tí a lè kó láti inú ìṣàn afẹ́fẹ́. Nítorí náà, àpẹẹrẹ abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ ti wà ní àárín gbùngbùn ìṣẹ̀dá tuntun: ó ń béèrè fún iṣẹ́ afẹ́fẹ́ gíga, agbára ìṣètò, ìgbẹ́kẹ̀lé ìgbà pípẹ́, àti iye owó ìṣẹ̀dá tí ó díje. Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò àwọn ìlànà ti àpẹẹrẹ abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́, àwọn pàrámítà onígun mẹ́ta tí ó ní ipa lórí iṣẹ́, àti àwọn ohun èlò tí a sábà máa ń lò àti ìdí tí a fi yàn wọ́n.
Ipa ti Aerodynamics ninu Apẹrẹ Blade
Ní ìlànà, àwọn abẹ́ turbine máa ń ṣiṣẹ́ bákan náà pẹ̀lú àwọn ìyẹ́ ọkọ̀ òfurufú. Nígbà tí afẹ́fẹ́ bá ń kọjá afẹ́fẹ́ ọkọ̀ òfurufú, ìyàtọ̀ ìfúnpá máa ń wáyé láàrín àwọn ẹ̀gbẹ́ òkè àti ìsàlẹ̀, èyí tí yóò mú kí a gbé e sókè. Ẹ̀yà agbára yìí yóò wá mú kí abẹ́ náà yípo rotor. Láti mú kí agbára àti agbára pọ̀ sí i, a gbọ́dọ̀ ṣe àwọn abẹ́ náà pẹ̀lú àwòrán afẹ́fẹ́ ọkọ̀ òfurufú tó tọ́, igun ìkọlù tó yẹ, àti ojú tí ó mọ́lẹ̀ láti mú kí afẹ́fẹ́ ọkọ̀ òfurufú dúró kí ó sì dènà dídúró.
Nínú ayé àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ òde òní, iṣẹ́ abẹ́ kìí ṣe pé ó ń lépa “agbára tó ga jùlọ” nìkan, ṣùgbọ́n ó tún nílò ìdúróṣinṣin lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ iyàrá afẹ́fẹ́, ìrọ̀rùn ìṣàkóso, àti ẹrù ìṣètò tó dájú. Aerodynamics tún ní ìsopọ̀ tààrà pẹ̀lú ariwo: àwọn ìpìlẹ̀ abẹ́ tí ń yára gbéra lè mú ariwo jáde, nítorí náà, àwọn ìpìlẹ̀ abẹ́ àti àwọn ìpìlẹ̀ tí ń tẹ̀lé e sábà máa ń ṣe àtúnṣe láti dín ìtújáde acoustic kù.
Ìrísí Abẹ́: Gígùn, Yíyípo, àti Yíyípo
Àwọn apá mẹ́ta tó ṣe pàtàkì jùlọ nínú ìrísí ni gígùn abẹ́, ìyípo, àti ìpele gígùn.
1. Gígùn abẹ́
Agbára tí turbine kan gbà jẹ́ ìwọ̀n tó dọ́gba pẹ̀lú agbègbè tí a gbá rotor náà, èyí tí í ṣe πR². Èyí túmọ̀ sí wípé fífún àwọn abẹ́ náà ní gígùn jẹ́ ọ̀nà tó gbéṣẹ́ láti mú kí agbára turbine pọ̀ sí i. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn abẹ́ tó gùn máa ń mú kí ìwọ̀n pọ̀ sí i, wọ́n máa ń mú kí ìtẹ̀sí náà pọ̀ sí i ní gbòǹgbò abẹ́ náà, wọ́n sì nílò àwọn ohun èlò àti ìṣètò tó lágbára sí i. Nítorí náà, fífún gígùn pọ̀ sí i máa ń bá ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣètò àti ohun èlò tó túbọ̀ gbòòrò sí i rìn.
2. Yíyí (yíyí)
Iyára afẹ́fẹ́ tí abẹ́ náà “ń rí” yàtọ̀ síra ní ẹ̀gbẹ́ spoke náà. Nítòsí ibùdó náà, iyára tí ó ní ìfàsẹ́yìn kéré sí i; nítòsí orí rẹ̀, ó ga sí i. Láti dé igun ìkọlù tó dára jùlọ ní ipò kọ̀ọ̀kan, a fún abẹ́ náà ní ìyípo: igun ìpele agbègbè náà ga sí i nítòsí gbòǹgbò náà, lẹ́yìn náà ó dín sí orí rẹ̀. Ìyípo náà ń ran abẹ́ náà lọ́wọ́ láti ṣiṣẹ́ dáadáa ní gbogbo gígùn rẹ̀, ó sì ń dín wahala tí kò pọndandan kù.
3. Tútù (dídínkù okùn náà)
Chord jẹ́ fífẹ̀ ìrísí abẹ́ láti etí iwájú sí etí ẹ̀yìn. Ní gbogbogbòò, chord tóbi síbi gbòǹgbò láti gbé àwọn ẹrù ìṣètò ró, lẹ́yìn náà ó máa ń dín ìfà àti ìwọ̀n kù. Taper tún máa ń ní ipa lórí ìpínkiri gbígbé, èyí tó máa ń mú kí ó dọ́gba sí i, tó sì máa ń dín àwọn ẹrù òkè kù.
Ni afikun, apẹrẹ naa tun ṣe akiyesi apẹrẹ ipari (fun apẹẹrẹ ipari ti a fọ tabi apakan kekere), sisanra profaili, ati ipo ti spar (egungun akọkọ) gẹgẹbi eroja ti o ni ẹru.
Ìṣàkóso Pọ́ọ̀tì àti Ọgbọ́n Ìṣiṣẹ́
Àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ òde òní sábà máa ń lo ìṣàkóso ìpele, èyí tí í ṣe agbára láti yí àwọn abẹ́ padà ní ìbámu pẹ̀lú afẹ́fẹ́ láti mú kí ìyípo rotor tó dájú wà ní ààbò. Nígbà tí afẹ́fẹ́ bá lágbára jù, a máa ń gbé àwọn abẹ́ náà sókè láti dín gbígbé sókè kù, èyí tí ń dènà generator láti kọjá ààlà agbára rẹ̀ àti láti máa ṣàkóso àwọn ẹrù ìṣètò. Ètò ìpele náà nílò kí abẹ́ náà bá ẹ̀rọ ìpele náà mu àti láti kojú àwọn ìyípo ẹrù tí ó ń wáyé lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan (àárẹ̀) tí ìyípadà ìpele àti ìrúkèrúdò bá fà.
Lórí àwọn turbines kékeré tàbí nínú àwọn àwòrán kan, a lo ìṣàkóso passive tàbí active stall, ọ̀nà ìṣètò kan tí ó mọ̀ọ́mọ̀ dá airfoil dúró ní àwọn iyàrá afẹ́fẹ́ kan láti dín agbára kù. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣàkóso pitch jẹ́ ohun tí ó wọ́pọ̀ jùlọ lórí àwọn turbines oníwọ̀n agbára nítorí pé ó rọrùn láti lò àti pé ó ń ṣiṣẹ́ dáadáa.
Àwọn Ẹrù Ìṣètò: Rírẹ̀, Ìrọ̀rùn, àti Ìrọ̀rùn
Àwọn abẹ́ kìí ṣe àwọn ẹrù afẹ́fẹ́ nìkan ni a ń fi sí, ṣùgbọ́n a tún ń fi sí àwọn ẹrù òòfà, àwọn ẹrù centrifugal, àti àwọn ẹrù dynamic nítorí ìrúkèrúdò. Bí rotor náà ṣe ń yípo, àwọn abẹ́ náà ń gba àwọn ìyípo tensile-compressive lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan, èyí tí ó ń fa àárẹ̀. Àárẹ̀ sábà máa ń jẹ́ ohun tí ó ń pinnu ìgbésí ayé abẹ́, bí àwọn turbines ti ń ṣiṣẹ́ fún ọ̀pọ̀ ọdún pẹ̀lú àwọn ìyípo ẹrù mílíọ̀nù.
Ni eto, apẹrẹ abẹfẹlẹ da lori ọpọlọpọ awọn ẹya pataki:
– Àmì ìdènà: ìpele ìfúnni ní gígùn tí ó lòdì sí ẹrù ìtẹ̀sí àkọ́kọ́.
– Aṣọ ìrun: àwọn ògiri inú tí ó ń tako ìrun tí ó sì ń ran ìrun lọ́wọ́.
– Awọ ara (abẹ ara): ó ti ìrísí rẹ̀ pa, ó sì gbé ẹrù náà lọ.
– Fi sii gbongbo: eto imuduro ati boluti lati so abẹfẹlẹ naa pọ mọ ibudo naa.
Líle koko ṣe pàtàkì kí abẹ́ náà má ba tẹ̀ títí tí yóò fi dé ilé gogoro náà (ìkọlù ilé gogoro) àti pé kò ní mì tìtì púpọ̀, èyí tí ó máa ń mú kí ìbàjẹ́ yára sí i.
Àwọn Ohun Èlò Ìbílẹ̀: Fíìgẹ́lì àti Rísínì
Ohun èlò tí ó wọ́pọ̀ jùlọ tí a ń lò fún àwọn abẹ́ ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ ni àdàpọ̀ fiberglass tí a fi resini matrix ṣe (nígbà gbogbo epoxy tàbí polyester). Àwọn ìdí rẹ̀ ni:
– Ìpíndọ́gba agbára sí ìwọ̀n ara tó dára tó fún àwọn ohun èlò tó tóbi.
– Iye owo ti o kere ju okun erogba lọ.
– Ilana iṣelọpọ ti o dagba, o dara fun iṣelọpọ ibi-pupọ.
– Iduroṣinṣin ipata to dara fun awọn agbegbe ita gbangba.
A sábà máa ń yan resini epoxy nítorí àwọn ànímọ́ rẹ̀ tó ga jùlọ nínú iṣẹ́ ẹ̀rọ, ìfaramọ́, àti agbára àárẹ̀. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a lè lo polyester/vinyl ester nínú àwọn àwòrán kan fún ìdí owó, ó yẹ kí a ṣe àtúnṣe sí iṣẹ́ àti agbára ìgbà pípẹ́.
Okun Erogba: Fẹlẹ ati lile, ṣugbọn o gbowolori
Fún àwọn abẹ́ tó gùn, àwọn olùṣelọpọ ń yíjú sí okùn erogba, pàápàá jùlọ fún àwọn fila spar.
– Gíga gíga, nítorí náà, a dín ìyípadà abẹfọ́ kù.
– Ìwọ̀n tó fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́, tó ń dín àwọn ẹrù òògùn àti àwọn ẹrù tó ń yí padà kù.
– Iṣẹ rirẹ ti o ga julọ ni awọn atunto kan.
Àwọn àléébù rẹ̀ ni owó tí ó ga jù, ìṣàkóso dídára tí ó le koko, àti àwọn ìṣòro tí ó lè ṣẹlẹ̀ bí ìfàmọ́ra ipa àti àìní fún ìṣètò àpapọ̀ tí ó kún rẹ́rẹ́. Nítorí náà, ọgbọ́n tí ó wọ́pọ̀ ni àdàpọ̀ àdàpọ̀: a ń lo okùn erogba ní àwọn agbègbè pàtàkì (spars), nígbà tí okùn fiberglass ṣì wà ní àwọn apá mìíràn láti dín iye owó kù.
Ohun èlò pàtàkì: Balsa àti Fọ́ọ̀mù
Àwọn abẹ́ alápapọ̀ sábà máa ń lo ìrísí sánwíṣì: awọ ara méjì pẹ̀lú mojuto fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́ ní àárín láti mú kí ó le sí i láìfi ìwọ̀n púpọ̀ kún un.
– Igi Balsa: fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́, ó lágbára, ó sì ní àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ tó dára, ṣùgbọ́n a gbọ́dọ̀ ṣàkóso rẹ̀ ní ti dídára àti ìdènà sí ọrinrin.
– Fọ́ọ̀mù (PVC, PET, tàbí SAN): iṣẹ́-ṣíṣe tí ó dúró ṣinṣin, tí ó dúró ṣinṣin, tí kò sì ní omi; irú kọ̀ọ̀kan ní agbára àti àwọn ànímọ́ ìgbóná tí ó yàtọ̀ síra.
Yíyan mojuto gba ipo ti o wa lori abe naa, awọn ẹru agbegbe, ati ewu ibajẹ lati ipa (fun apẹẹrẹ lakoko gbigbe) tabi iparun.
Àwọn Ìpèníjà Àyíká: Òjò àti Ìfọ́ Mànàmáná
Àwọn abẹ́ ẹ̀rọ abẹ́ máa ń yípo ní orí wọn ní iyàrá gíga. Ní àkókò òjò, àwọn èròjà omi lè fa ìfọ́ tó lágbára, èyí tí í ṣe ìfọ́ tó lágbára ní etí abẹ́ náà. Ìfọ́ tó máa ń dín agbára aerodynamic kù, ó sì máa ń mú kí ariwo pọ̀ sí i. Àwọn ojútùú náà ní àwọn ìbòrí pàtàkì, àwọn fíìmù ààbò, tàbí àwọn ohun èlò tó lè dènà ìfọ́ tó pọ̀ sí i.
Ni afikun, awọn turbine jẹ awọn eto giga, ti o ṣii, ti o jẹ ki wọn ni ipalara si ikọlu mànàmáná. Awọn abe ode oni nigbagbogbo ni awọn eto aabo mànàmáná: awọn olugba ni awọn opin abẹfẹlẹ ati awọn onidakọ inu lati dari ina si ilẹ laisi ibajẹ apapo naa.
Iṣelọpọ: Apapo, Prepreg, ati Iṣakoso Didara
Àwọn ọ̀nà ìṣẹ̀dá abẹ́ omi ní ipa lórí dídára àti iye owó rẹ̀. Àwọn ọ̀nà tí ó gbajúmọ̀ pẹ̀lú:
– Ìfàmọ́ra ìfọ́mọ́ra (VARTM): A fi resini sinu awọn okun inu mọ́ọ̀lù naa pẹlu iranlọwọ ti ohun elo afẹ́fẹ́; o dara fun awọn abẹfẹlẹ nla ati iṣelọpọ daradara.
– Ìmúrasílẹ̀: okùn tí a fi resini sí lábẹ́ ìdarí tí ó péye; ó ń mú kí ó dára púpọ̀ ṣùgbọ́n ó gbowólórí jù, ó sì nílò ìṣàkóso ìwọ̀n otútù tí ó le koko.
– Ìtọ́jú ọwọ́: ó rọrùn ṣùgbọ́n ó máa ń jẹ́ kí àwọn ìyàtọ̀ dídára pọ̀ sí i ní ìwọ̀n ńlá.
Ìṣàkóso dídára ṣe pàtàkì láti dènà àwọn àfojúsùn, ìfọ́, tàbí àbùkù okùn tí ó lè mú kí àárẹ̀ má baà dé.
Àwọn Ìṣẹ̀lẹ̀ Ọjọ́ iwájú: Àtúnlò àti Àwọn Ohun Èlò Alágbára
Ọ̀ràn pàtàkì kan ní ilé iṣẹ́ ni òpin ìgbésí ayé àwọn abẹ́. Àwọn àdàpọ̀ thermoset ìbílẹ̀ ṣòro láti tún lò. Ọ̀pọ̀ ọ̀nà ló ń yọjú báyìí: àwọn resini thermoplastic tí a tún ṣe ní irọ̀rùn, àwọn ọ̀nà láti ya àwọn okùn kúrò lára resini, àti lílo àwọn abẹ́ tí a ti lò fún àwọn ohun èlò míràn. Ìwádìí tún ń ṣe àwárí àwọn okùn àdánidá tàbí bioresin, bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìpèníjà ìṣiṣẹ́ àti ìdúróṣinṣin ṣì ṣe pàtàkì fún àwọn turbines ńláńlá.
Ipari
Apẹrẹ abẹfẹlẹ afẹ́fẹ́ àti àwọn ohun èlò jẹ́ àdàpọ̀ tó díjú ti aerodynamics àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣètò. Gígùn abẹ́, yíyípo, àti taper ni a ṣe fún gbígbé àti ẹrù tí a ṣàkóso tó dára jùlọ; nígbà tí a yan àwọn ohun èlò ìdàpọ̀ bíi fiberglass àti carbon fiber láti ṣàṣeyọrí àwọn ìpíndọ́gba agbára-sí-ìwúwo gíga àti ìdènà àárẹ̀. Pẹ̀lú àwọn ìbéèrè ti àwọn turbines ńláńlá àti ìbéèrè tí ń pọ̀ sí i fún agbára tí a lè sọ di tuntun, ìṣẹ̀dá abẹ́ yóò máa bá a lọ láti dojúkọ iṣẹ́ ṣíṣe, ìdúróṣinṣin àyíká, ìrọ̀rùn ṣíṣe, àti àwọn ojútùú àtúnlo tí ó pẹ́ títí.
Tí o bá fẹ́, mo lè fi àwọn apá pàtàkì kún un: àpẹẹrẹ àwọn àwòrán afẹ́fẹ́ tí a sábà máa ń lò, ìfiwéra iye owó ti fiberglass àti carbon, tàbí àwòrán ìṣètò inú abẹ́ náà (spar cap–shear web) nínú àpèjúwe ìmọ̀ ẹ̀rọ tó túbọ̀ ṣe kedere.
