Rotorblatt­systeme

Zweiblattrotor und Dreiblattrotor

Zweiblattrotoren besitzen zur Aberntung des 3-Dimensionalen turbulenten Windfeldes vor dem Rotor bei gleichem Durchmesser eine geringere Fläche als Dreiblattrotoren. Durch eine höhere Schnellaufzahl erreichen Zweiblattrotoren vergleichbare Leistungskoeffizienten bei geringerem Materialeinsatz. Wegen der höheren spezifischen Antriebsdrehzahl entwickeln Zweiblattrotoren höhere Schallemissionen und Ermüdungslasten, besitzen aber durch ihre geringere Gesamtflächenausdehnung (Linie statt Stern) Vorteile bei Montage, Demontage und Wartung. Potentielle Kosten und Handlings Vorteile machen dieses Konzept insbesondere für einige Offshore-Anwendungen im Multi-Megawattbereich attraktiv.

Häufig kommen Zweiblattrotoren in Windenergieanlagen zum Einsatz, die als Leeläufer konzipiert sind.

Die Wirkung der Pendelnabe

Beim Passieren des Turmschattens bringt die Windscherung eine deutlich höhere Last auf das obere Blatt. Die Abschwächung des Winddruckes im Turmvorstau bzw. die Turbulenzen hinter dem Turm führen zu einer gegenüber der scherungsbedingten geringeren Windgeschwindigkeit zu einer zusätzlichen Abschwächung des Winddruckes auf das untere Blatt. Diese mit doppelter Drehzahl wiederkehrende Asymmetrie führt zu dynamischen Lasten auf Rotorblätter, Nabe, den gesamten Antriebsstrang sowie den Turm.

Sternförmig angeordnete ESM-Elemente realisieren eine sogenannte Pendelnabe, welche die dynamisch auftretende asymmetrische Lastverteilung zwischen oberem und unteren Rotorblatt durch die Nachgiebigkeit der Elemente aufnimmt. Die Beanspruchung der Umgebungsstrukturen reduziert sich beim Einsatz dieser Elemente auf die geringen Rückstellkräfte, die sich aus den verhältnismäßig geringen Steifigkeiten der Elastomere ergeben.

Vergleichbare Entkoppelungen sind auch für Dreiblattrotoren als Flanschentkoppelung zwischen Rotorblatt und Nabe einsetzbar.