專利名稱：與復合結構有關的改進的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于構造諸如風輪機葉片的復合結構的芯材。具體地，本發明涉及適于鋪覆以便與上述復合結構的曲率保持一致的芯材以及包括這種芯材的復合結構。
背景技術：
現有的風輪機葉片通常由加強的復合材料制造而成。典型的葉片由兩個殼制成， 這兩個殼隨后被結合而形成單個單元。這樣的殼在特定的位置包括夾層板區域，該夾層板區域具有由諸如泡沫或輕木的輕質材料形成的芯。風輪機葉片的不同區域會受到不同的力。因此，出于結構性的原因，所述芯的厚度通常在整個葉片中是變化的。通常，芯的厚度在5mm至45mm的范圍。圖Ia中示意性地示出了現有技術的芯10。參照圖la，所述芯10包括若干個平行的縫12，這些縫有利于所述芯10的鋪覆，以使得芯10可以與葉片殼的曲率保持一致，如圖 Ib中示意性地示出的。葉片的不同區域具有不同的曲率。因此，所述芯10可能需要在葉片的不同區域中進行不同程度的鋪覆。期望將雷達吸收材料引入(RAM)葉片的復合結構。這樣做的一個原因是旋轉的葉片具有類似于航空器的雷達信號，這種雷達信號會使空中交通管制員或其它雷達操作者難以區分航空器和風輪機。將RAM引入葉片可以確保所得到的葉片具有減少的雷達信號，這種減少的雷達信號可以容易地與航空器區別開，并且將在雷達操作者的屏幕上產生較少的不想要的結果(也被稱為“雜波”)。圖Ib示出了將RAM引入葉片的已知技術。參照圖lb，葉片14包括靠近其外表面的雷達吸收層16。圖Ia的可鋪覆的芯10設置在雷達吸收層16的內側，并且在芯10的下方設置有雷達反射層18。RAM可以是“電路模擬”(CA)吸收器，在該吸收器中，雷達吸收層 16包括設置在適當的襯底上的電路，所述襯底例如是玻璃纖維布，并且雷達反射層18可合適地包括碳布。雷達吸收層16和雷達反射層18之間的間隔是吸收性能的重要參數，并且必須仔細地控制以獲得具有期望的吸收特性的葉片。由于葉片的變化的幾何尺寸，尤其是芯厚度中的上述變化，對層之間的間隔的仔細控制將變得更難。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種復合結構，該復合結構包括功能性層和芯，所述芯包括第一芯層；第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間；其中，所述第一芯層布置在所述功能性層和所述功能性中間層之間； 所述第一芯層的厚度在整個所述復合結構中是大致均勻的；并且所述功能性層和所述功能性中間層之間的距離在整個所述復合結構中是大致恒定的。因此，本發明在于這樣一種拼合芯(split core)結構，在這種拼合芯結構中，所述芯的厚度在靠近功能性中間層布置的第一芯層和第二芯層之間劃分。
還根據本發明的第一方面，提供了一種復合結構，該復合結構包括外表面和芯，所述芯包括第一芯層；第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間；其中，所述第一芯層布置在所述外表面和所述功能性中間層之間； 所述第一芯層的厚度在整個所述復合結構中是大致均勻的；并且所述功能性中間層相對于所述外表面的深度在整個所述復合結構中是大致恒定的。所述復合結構可以是夾層板結構，其中，所述芯是夾層板的芯。在本文描述的本發明的實施例中，復合結構形成風輪機葉片的一部分。然而，將易于明顯的是，本發明不僅可應用于風輪機葉片，而且還可應用于下述任何復合結構，在這種復合結構中，期望將功能性層維持在與另一功能性層相距大致恒定距離處或相對于復合結構的外表面位于大致恒定的深度處。如果在復合結構中結合了 RAM，則功能性中間層可包括RAM反射層，例如，碳素紙層。此外，復合結構的功能層可以是或可以包括RAM吸收層。RAM吸收層可以被定位成靠近復合結構的外表面。RAM吸收層和RAM反射層由于具有大致恒定厚度的第一芯層而隔開大致恒定的距離。這可確保一致的RAM性能。所述芯的總厚度可以通過改變第二芯層的厚度來改變，而不用改變第一芯層的厚度。因此，第二芯層的厚度在整個復合結構中可以是變化的，以改變所述芯的總厚度。因為對于所有芯厚度來說，第一芯層的厚度保持不變，所以可以在整個復合結構中獲得一致的雷達吸收性能。此外，RAM設計較少程度地受到預定芯厚度的限制。因為這種拼合芯設計在全部芯厚度上具有一致的RAM性能，所以功能性得到了改進。芯層優選由輕質材料形成。適當的材料包括具有開孔或閉孔結構的泡沫、復合泡沫、輕木以及復合蜂窩材料。所述芯優選具有一體的結構。優選地，所述芯被預制成使得功能性中間層在制造所述復合結構之前被嵌入在芯內。所述芯可用于預浸料坯或樹脂注入模制或其它相容的模制方案。對于在風輪機葉片中的應用，第一芯層的厚度通常在10至15mm 的范圍內，并且第二芯層的厚度通常在5至35mm的范圍內。這些厚度適于吸收1至3千兆赫(GHz)范圍內的航空雷達信號。然而，應理解，可能需要不同的厚度以便吸收更高或更低的頻率。RAM吸收層可包括承載電路的布襯底，所述電路可使用導電材料通過已知的沉積技術來提供。布可由玻璃或其它適當的加強性纖維織造而成。優選地，布具有低運動交織， 以使得可以將導致電路元件損壞的纖維運動減到最少。平紋是低運動交織的一個例子。在本發明的稍后描述的實施例中，布是平紋E玻璃。如前所述，復合結構可以是風輪機葉片。因此，本發明的概念包括具有這種葉片的風輪機，以及包括一個或更多個這種風輪機的風電場。本發明的概念還包括一種具有夾層板結構的風輪機葉片，其中，夾層板的芯包括 第一芯層和第二芯層；以及布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間的雷達反射層；其中，所述第一芯層的厚度在整個風輪機葉片中是大致均勻的，使得所述雷達反射層被維持在與所述風輪機葉片的雷達吸收層相距大致恒定的距離處。所述第二芯層的厚度可以整個葉片中變化以改變所述芯的總厚度。所述雷達吸收層可在不同芯厚度的葉片的整個區域中具有相同的設計。此外，同樣，本發明的概念包括具有這種葉片的風輪機，或包括一個或更多個這種風輪機的風電場。
可能期望將其它功能嵌入在所述芯內。盡管有可能在所述芯中的不同位置具有兩種或更多種功能，但期望在同樣的位置具有所述功能。例如，可以代替RAM反射層，或者除了 RAM反射層之外，在兩個芯層之間包括光纖。在風輪機葉片的情況下，光纖可用于測量葉片中不同位置處承受的負荷。方便地，任何嵌入的功能都受到第一芯層和第二芯層的保護。還根據本發明的第一方面，提供了一種用于復合結構的芯，該芯包括第一芯層； 第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間； 其中，所述第一芯層和所述第二芯層以及所述功能性中間層結合在一起形成一體的芯材； 并且所述第一芯層的厚度在整個所述芯中是均勻的。應理解，以上關于復合結構描述的其他優選和/或可選特征同樣可適用于該芯，但是出于簡要的原因而沒有重復描述。例如，可以在芯中嵌入RAM反射層和/或光纖，并且第二芯層的厚度可以在整個芯中是變化的，以改變芯的總厚度，并因此適于諸如風輪機葉片的復合結構的結構要求。諸如風輪機葉片的彎曲的復合結構是在下述模具中制造的，這種模具具有對應于所述結構所要求的曲率的彎曲表面。根據所述結構所要求的曲率，模具的表面可具有凸曲形和/或凹曲形的區域。在鋪設彎曲的所述結構時，所述芯與組成所述結構的其它層一起鋪設在模具中。所述芯的柔性必須足以使得它們可被鋪覆以便與模具的曲率保持一致，并因此與所得到的結構的曲率保持一致。為此，如以下關于本發明的第二方面更詳細地描述的，上述芯可適于方便地鋪覆。重要的是，結合在中間層區域中的任何功能均應在制造所述芯的過程中、制造所述復合結構的過程中以及在使用所述復合結構時保持完整。例如，在RAM應用中，當中間層包括碳布時，不期望刺穿所述碳布，因為這將不利地影響其作為RAM反射器的性能。而且， 如果在中間層區域中包括光纖，則這些光纖必須也保持完整，以使得它們能夠實現其功能。為了滿足這些要求，根據本發明的第二方面在于一種用于復合結構的芯，該芯包括第一芯層；第二芯層；以及在所述第一芯層和所述第二芯層之間的中間層區域；其中， 所述第一芯層和所述第二芯層這兩者中的至少一者具有不中斷所述中間層區域的鉸鏈部。鉸鏈部有利于所述芯的鋪覆，同時還能維持中間層區域以及布置在中間層區域中的任何材料的連續性。這對于RAM應用是重要的，因為破壞碳布層的連續性會不利地影響其RAM性能。這在光纖被布置在中間層區域中時也是重要的，因為必須維持光纖的連續性以使得它們可以實現其功能。鉸鏈部是增強第一芯層和第二芯層的柔性的鉸接裝置。鉸鏈部可包括芯層中的弱化線或局部變薄的部分。例如，鉸鏈部可由促進鋪覆的構形限定，所述促進鋪覆的構形例如是芯層中的不連續部、凹槽、溝道、縫或槽。鉸鏈部用作接頭。在本發明的優選實施方式中，在芯層中設置有縫以利于鋪覆。所述縫可通過從芯層去除材料或不去除材料來設置。在第一芯層中可設置有多個第一縫，并且在第二芯層中可設置有多個第二縫。多個第一縫在第一芯層中延伸的深度均不超過第一芯層的厚度。類似地，多個第二縫在第二芯層中延伸的深度均不超過第二芯層的厚度。優選地，多個第一縫在第一芯層中延伸的深度均小于第一芯層的厚度。還優選的是，多個第二縫在第二芯層中延伸的深度均小于第二芯層的厚度。因此，多個第一縫和多個第二縫不穿過中間層區域。因此，這種芯拼合方案有利于所述芯的鋪覆，同時還有利于維持中間層區域的連續性。
可將功能嵌入在所述芯內。例如，中間層區域可包括光纖和/或RAM反射中間層， 比如，碳素紙。方便地，任何這種被嵌入的功能都受到第一芯層和第二芯層的保護。芯層優選由輕質材料形成。適當的材料包括具有開孔或閉孔結構的泡沫、復合泡沫、輕木以及復合蜂窩材料。所述芯優選具有一體的結構。所述鋪覆方案對于非功能性應用也是有利的，所述非功能性應用也就是中間層區域不包括諸如碳布或光纖的功能的應用。例如，所述芯可以是第一芯層和第二芯層借助于設置在中間層區域(也就是“粘合性中間層”)中的粘合劑結合在一起的結合芯。結合芯通常比同樣厚度的單層芯的強度大，并且所述鋪覆方案有利于鋪覆，而不會刺穿或以其它方式破壞粘合性中間層的連續性。因此，有利于結合芯的鋪覆，而不會減少所述芯層之間的結合區域或降低結合強度。在以下的描述中，術語“最內側”和“最外側”將用于以芯層的相對布置來表示芯層相對于鋪覆曲率半徑的區域。將變得清楚的是，根據復合結構的局部曲率，給定的芯層， 例如，第一芯層，可以是所述復合結構的不同區域中的最內側和最外側。當在鋪設復合體的過程中在模具中鋪覆芯時，所述芯層中的一個芯層變為相對于鋪覆曲率半徑來說的最內側，并且另一個芯層變為相對于鋪覆曲率半徑來說的最外側。例如，如果第二芯層相對于模具的凸曲形區域中的鋪覆曲率半徑來說是最內側，則第一芯層相對于前述鋪覆曲率半徑來說將是最外側；于是，第一芯層相對于模具的凹曲形區域中的鋪覆曲率半徑來說是最內側，第二芯層相對于前述鋪覆曲率半徑來說將是最外側。復合結構的曲率可以在整個結構中是不同的。實際上，曲率可在整個結構上變動的凹曲率和凸曲率之間轉換；現代風輪機葉片也是如此。因此，如上所述，芯層可在結構的一個區域中相對于鋪覆曲率半徑位于最內側，并且在該結構的另一區域中相對于鋪覆曲率半徑位于最外側。如以下作為實施例所描述的，所述芯層中的鉸鏈部可適當地構造為針對給定的芯厚度獲得所需的鋪覆高度。在這方面，“低鋪覆”是指鋪覆曲率半徑相對較大的情形；而“高鋪覆”是指鋪覆曲率半徑相對較小的情形。對于低鋪覆，第一芯層中的鉸鏈部的寬度和間隔可類似于第二芯層中的鉸鏈部的寬度和間隔。較高的鋪覆高度可通過增加芯層的柔性和/或通過增加所述芯變短和/或變長的能力以獲得給定的曲率半徑來實現。為此，可以增加芯層區域中的促進鋪覆的構形的尺寸。 當促進鋪覆的構形是縫的形式時，縫可以加寬以增加該縫的尺寸。如果芯層的最內側區域的厚度增加了，則可能需要增加所述芯層的那個區域中的促進鋪覆的構形的尺寸以便獲得所需的鋪覆高度。一般而言，當增加促進鋪覆的構形的尺寸時，期望增加該促進鋪覆的構形之間的間隔，以使得芯層中有足夠的芯材以獲得所述芯的結構目標。芯層中的促進鋪覆的構形可具有V形橫截面(本文中也被稱為“V形截面”)或以其它方式向內朝向中間層區域向內漸縮的橫截面。對于給定的鋪覆能力來說，在防止流入過多的樹脂方面是令人滿意的。例如，由V形截面的縫限定的鉸鏈部的運動能力類似于由具于同樣尺寸的縫開口的側邊平行的縫限定的鉸鏈部的運動能力。然而，V形截面的縫的體積將小于側邊平行的縫的體積，因此，V形截面的縫中流入的樹脂較少，同時芯的鋪覆能力卻是相似的。在芯層的在被鋪覆時將相對于鋪覆曲率半徑位于最內側的區域中，V形截面的促進鋪覆的構形或以其它方式朝向中間層區域漸縮的構形也是令人滿意的；這可以防止這些區域中的促進鋪覆的構形靠得太近而因此在鋪覆所述芯時趨于阻止進一步的彎曲。然而， 如果在芯層的最外側區域中也設置這些形狀的構形，則當鋪覆所述芯時這些構形可能會不令人滿意地變寬。因此，可能期望在整個給定的芯層中具有不同輪廓的促進鋪覆的構形。例如，可以在芯層在被鋪覆時位于最內側的區域中設置V形截面或以其它方式適當地漸縮的促進鋪覆的構形，同時可以在同一芯層在被鋪覆時位于最外側的區域中設置非漸縮的構形。由以上的實施例可知，將變得明顯的是，第一芯層中促進鋪覆的構形可以不同于第二芯層中促進鋪覆的構形和/或第一芯層中促進鋪覆的構形構造可以不同于第二芯層中促進鋪覆的構形構造。例如，一個芯層可具有V形截面的促進鋪覆的構形，而另一芯層可具有側邊平行的促進鋪覆的構形。還將變得明顯的是，在整個第一芯層和/或第二芯層中，促進鋪覆的構形在類型和/或構造方面可以不同。例如，至少一個芯層可具有包括V形截面的促進鋪覆的構形的區域以及包括平行狀的截面的促進鋪覆的構形的區域。所述芯可具有一體的結構，并且可以是分離的板或片的形式。這些板或片的邊緣可以被倒角以提供板之間的倒角的接頭。當具有較高的鋪覆時，倒角的邊緣的益處尤其明
Mo可以在所述芯層中設置平行的促進鋪覆的構形以有利于在單個方向鋪覆。可替換地，促進鋪覆的構形可例如以十字交叉圖案相互交叉，以有利于在不止一個方向鋪覆。應理解，本發明的第二方面的優選和/或可選特征可同樣應用于本發明的第一方面，并且本發明的第一方面的優選和/或可選特征可同樣應用于本發明的第二方面。具體地，以上關于本發明的第二方面描述的鋪覆方案可被應用以方便鋪覆關于本發明的第一方面描述的所述芯。
已經對附圖中的圖Ia和圖Ib進行了說明，這兩幅圖中圖Ia是設置有縫以便于鋪覆的現有技術泡沫芯的示意性側視剖視圖；以及圖Ib是鋪覆在風輪機葉片中的RAM吸收器和反射器層之間的圖Ia泡沫芯的示意性側視剖視圖。為了使本發明更易于理解，現在將以舉例的方式對圖2至圖6進行說明，這些圖中圖加是包括第一芯層和第二芯層的拼合芯的示意性側視剖視圖，第一芯層和第二芯層均設置有縫以便于在制造如圖2b所示的復合結構期間鋪覆拼合芯，其中，在第一芯層和第二芯層之間示出了功能性中間層；圖2b是諸如風輪機葉片的復合結構的示意性側視剖視圖，其中，圖加的拼合芯以鋪覆構型示出，并且布置在復合結構的功能性層的內側；圖3a是類似于圖加的拼合芯但具有較厚的第二芯層的拼合芯的示意性側視剖視圖；圖北是諸如風輪機葉片的復合結構的示意性側視剖視圖，其中，圖3a的拼合芯以鋪覆構型示出，并且布置在復合結構的功能性層的內側；圖如是具有夾層板結構并且包括拼合芯的風輪機葉片的示意性側視剖視圖；圖4b是圖如的葉片在轉子轂附近的區域的放大的示意性側視剖視圖，在所述區域中，拼合芯具有相對較厚的第二芯層；圖如是圖如的葉片在葉片尖端附近的區域的放大的示意性側視剖視圖，在所述區域中，拼合芯具有相對較薄的第二芯層；圖5是結合芯的示意性側視剖視圖，所述結合芯包括通過粘合性中間層接合在一起的第一芯層和第二芯層，第一芯層和第二芯層均包括多個縫以便于鋪覆；圖6a是與圖加的拼合芯類似的拼合芯的示意性側視剖視圖，該圖中示出了表示縫的寬度以及縫之間的間隔的標記；以及圖6b是圖6a的拼合芯的示意性側視剖視圖，其中，拼合芯鋪覆在模具的凸曲形區域中，并且示出了鋪覆曲率的半徑。
具體實施例方式圖加示出了用于構造諸如風輪機葉片的復合結構的拼合芯20。參照圖加，拼合芯 20是一體的結構，并且包括第一芯層22和第二芯層對，這兩個芯層均由輕質芯材(例如， 泡沫)制成。在第一芯層22和第二芯層M之間布置有功能性中間層沈。這三個層22、24、 26通過適當的粘合劑結合在一起，使得功能性中間層沈被嵌入在所得到的芯20內。在該實施例中，功能性中間層沈是碳布層，該碳布層用作雷達的背反射器，并且在后文將被稱為“RAM反射器層”。如圖2b所示以及后文更詳細地描述的，拼合芯20適于鋪覆以便與結合該拼合芯的復合結構的所要求的曲率保持一致。所述曲率由在制造復合結構期間供鋪設拼合芯20 的模具(未示出)的曲率限定。參照圖2b，拼合芯20被示出為布置在諸如風輪機葉片的復合結構30的功能性中間層觀的內側。在該實施例中，功能性層觀是在后文被稱為“RAM 吸收器層”的雷達吸收層。RAM吸收器層觀包括設置在平紋E玻璃層中的電路。RAM吸收器層觀被布置為靠近復合結構30的外表面(未示出)。如本發明的背景中所描述的，RAM吸收器層觀與RAM反射器層沈之間的相對間隔是關鍵的設計參數，并且影響RAM的性能。在該實施例中，RAM吸收器層觀與RAM反射器層沈之間的相對間隔由在復合結構30中隔開這兩層的第一芯層22的厚度決定。對于 RAM吸收器層觀的給定設計來說，一致的RAM性能是通過確保第一芯層22在整個復合結構 30中具有大致均勻的厚度來實現的。應注意，圖2b中的拼合芯20已被鋪覆。在第一芯層22和第二芯層M中設置有縫32a、32b，以利于以后文參照圖6a和圖6b所描述的方式鋪覆。忽略RAM反射器層沈的通常很小的厚度，拼合芯20的總厚度(T’)等于第一芯層 22的厚度(V )和第二芯層M的厚度(V )的總和，即，T’ = V +V。現在參照圖3a，示出了拼合芯40，該拼合芯具有一體的結構，并且包括第一芯層 42、第二芯層44以及布置在第一芯層42和第二芯層44之間的呈RAM反射層形式的功能性中間層46。第一芯層42的厚度(t/，)與圖2的拼合芯20的第一芯層22的厚度U1，)相同。但是，第二芯層44的厚度(t2”)大于圖2的拼合芯20的第二芯層M的厚度(t2’)。 因此，圖3的拼合芯40的總厚度(T”)大于圖2的拼合芯20的總厚度(T’ )。圖2和圖3的對比表明，拼合芯20、40的總厚度T可以通過僅改變第二芯層M、44 的厚度t2來改變；第一芯層22、42的厚度、可以保持不變，而不管芯的總厚度T。因此，拼合芯的這種設計允許改變芯的總厚度T，而不會影響RAM反射器層沈、46和RAM吸收器層 28,48之間的間隔，該間隔將由第一芯層M、44的厚度、決定。因此，簡化了均勻的RAM的設計方案而與總厚度T無關。這與圖Ib中的現有技術形成了對比，圖Ib中的現有技術需要針對每種芯厚度進行不同的RAM吸收器設計。本發明的拼合芯20、40減少了鋪設的復雜性，有利于庫存管理，并且消除了在復合結構的給定區域中使用錯誤的RAM布的風險。圖如中示意性地示出了具有夾層板結構的風輪機葉片50，該風輪機葉片包括大致如上所述的拼合芯52。葉片50從連接至轉子輪轂56的葉片根端M延伸到葉片尖端58。 如圖4b和圖如所示，拼合芯52具有第一芯層60、第二芯層62以及布置在第一芯層60和第二芯層62之間的雷達反射中間層64。雷達吸收層66布置為靠近葉片50的外表面68。與葉片尖端58相比，葉片根端M需要更大的結構強度。因此，芯52在葉片根端 54(圖4b)處的厚度大于在葉片尖端58(圖4c)處的厚度。參照圖4b和圖如，第二芯層62 在靠近葉片根端M的區域(圖4b)相對較厚(例如，大約30mm)，而在靠近葉片尖端58的區域(圖4c)相對較薄(例如，大約5mm)。然而，第一芯層60在上述兩個區域(圖4b和圖 4c)中具有相同的厚度(例如，大約IOmm)。因此，RAM吸收器層66和RAM反射器層64之間的間隔在葉片50的上述兩個區域中是相同的。這可便于在上述兩個區域中具有一致的 RAM性能。更確切地講，使用于芯的總厚度不同的葉片50的不同區域中的RAM吸收器的設計得以簡化，只要第一芯層60在這些區域中的厚度相同即可。進一步擴展思路，單種設計的RAM布可以用于整個葉片50，只要第一芯層60在整個葉片60上具有大致一致的厚度即可。還應注意，在接近風輪機葉片50的葉片根端M的位置，鋪覆得相對較高，而在接近葉片尖端58的位置，鋪覆得相對較低。為了適應這些特性，第二芯層62中的縫在不同的位置是不相同的，而第一芯層60的縫結構則保持不變。具體地，在靠近葉片根端M的高鋪覆區域中第二芯層62相對較厚的情況下，與靠近葉片尖端58的相對較薄的第二芯層62相比，相對較厚的第二芯層中的縫相對來說更寬，并且間隔更大。將在下文參照圖6a和圖6b 更詳細地描述芯層厚度、縫寬度以及縫間距之間的優選關系。這種拼合芯設計的額外益處是，嵌入的RAM反射器層沈、46、64在兩側分別受到第一芯層和第二芯層的保護。在本發明的未在圖中示出的另一實施例中，可在芯20、40、52中嵌入其他材料。例如，可在第一芯層和第二芯層之間的區域(此處也被稱為“中間層區域”) 中包括光纖。在風輪機葉片的情況下，光纖可用于測量葉片中不同位置處承受的負荷。有利地，光纖將受到拼合芯結構的保護。重新參照圖Ib中示出的現有技術芯10，延伸通過芯10的大部分厚度的縫12有利于鋪覆。如果將這種鋪覆方案應用于圖2至圖4的拼合芯結構，則縫將延伸穿過碳布沈、 46、64，并將破壞其作為RAM反射器的性能。因此，已經開發出了一種便于鋪覆拼合芯20、 40,52而不會破壞中間層的連續性的替代性方案。將參照圖2、3、5和6描述該替代性鋪覆方案。重新參照圖2，在第一芯層22和第二芯層M中設置有多個鉸鏈部68。鉸鏈部68 由呈縫32a、32b的形式的促進鋪覆的構形70限定；具體地，每個鉸鏈部68均正好位于相應的縫32a、32b的下方。多個第一縫3 設置在第一芯層22中，多個第二縫32b設置在第二芯層M中。為了不破壞中間層沈的連續性，縫32a、32b在未到達中間層沈時就已停止； 換句話說，多個第一縫3 在第一芯層22中延伸的深度均小于第一芯層22的厚度、(圖 2)，并且多個第二縫32b在第二芯層M中延伸的深度均小于第二芯層M的厚度t2 (圖2)。 縫的這種結構有利于鋪覆而不會切斷RAM反射器層沈，如果切斷RAM反射器層沈，則會破壞其RAM性能。上述鋪覆方案對于非功能性應用也是有利的，所述非功能性應用也就是中間層不包括諸如碳布或光纖的功能的應用。例如，上述鋪覆方案也可用于結合芯，以便有利于鋪覆而不會切穿芯層之間的粘合性層，并因此不會減少結合區域或降低芯層之間的結合強度。 結合芯通常比同樣厚度的單層芯的強度大。圖5中示出了結合芯80的實施例。參照圖5，結合芯80包括通過粘合性中間層86 結合在一起的第一芯層82以及第二芯層84。為了便于鋪覆，第一芯層82包括多個第一縫 88a,并且第二芯層84包括多個第二縫88b。多個第一縫88a在第一芯層82中延伸的深度小于第一芯層82的厚度，同時多個第二縫88b在第二芯層84中延伸的深度小于第二芯層 84的厚度。縫的這種結構有利于鋪覆，而不會破壞粘合性中間層86，也不會弱化芯層82、84 之間的結合。如下文中參照圖6a和圖6b更詳細地描述的，以上針對拼合芯20、40、52、80描述的鋪覆方案在實現所要求的鋪覆高度以適應復合結構的不同曲率方面具有進一步的挑戰， 所述不同曲率例如是不同程度的凸曲率和凹曲率。首先參照圖6b，當在模具90中鋪覆時，拼合芯20彎曲以與模具90的曲率保持一致。圖6b中示出了模具90的凸曲形區域。拼合芯20的曲率半徑由字母“R”表示，并且在后文中將被稱為“鋪覆曲率”半徑。在圖6b中，模具90的凸曲形區域中的第二芯層對相對于鋪覆曲率半徑R在后文被稱為“最內側”，同時，該區域中的第一芯層22相對于該鋪覆曲率半徑R在后文被稱為“最外側”。應理解，在模具具有凹曲率的那些區域中，第二芯層M相對于鋪覆曲率半徑將是最外側，同時，第一芯層22相對于前述鋪覆曲率半徑將是最內側。參照圖6a，最內側芯層M中的縫32b的寬度由al表示；最外側芯層22中的縫32a 的寬度由a2表示；最內側芯層M中相鄰的縫32b之間的間隔由bl表示；并且最外側芯層 22中相鄰的縫3 之間的間隔由1^2表示。再次參照圖6b，對于最外側芯層22中縫3 的給定結構(例如，對于給定的a2和 1^2)，最內側芯層M中縫32b的結構(例如，al和bl)將取決于最內側芯層M的厚度和所需要的鋪覆高度。例如，如果需要低鋪覆，則多個第二縫32b的寬度和間隔可類似于多個第一縫32a的寬度和間隔(S卩，a2和1^2可類似于al和bl)；這是以假定縫3 被構造為低鋪覆為前提的。對于較高的鋪覆高度(再次針對最外側芯層22中縫32a的給定結構)，最內側芯層對中的縫32b可以加寬(即，al可以增加)。為了使最內側芯層對包含足夠的芯材，力口寬最內側芯層M中的縫32b可能又會要求增加這些縫之間的間隔(即，增加al可能又會要求增加bl)。一般而言，對于最外側芯層22中縫3 的給定結構、最內側芯層M中給定的縫深度以及給定的鋪覆高度，那么隨著最內側芯層M的厚度增加，該層中需要更寬的縫32b，以便防止那些縫32b靠得太近而阻礙鋪覆。還有其它方式來防止縫32b在鋪覆拼合芯時靠得太近。縫不是必須具有平行的側邊。例如，再次參照圖3a和圖北，在拼合芯40被鋪覆時相對于鋪覆曲率半徑來說位于最內側的第二芯層44的一部分中，拼合芯40具有V形截面的縫43 (圖北)。V形截面的縫可提供與具有相當寬度的縫開口的側邊平行的縫類似的柔性。然而，V形截面的縫的體積小于這種側邊平行的縫的體積，這在復合體制造期間可減少流入的樹脂。因此，如果利用V形截面的縫，則可以使用較寬的縫而不會導致流入過多的樹脂；較寬的縫允許更大程度地擠壓最內側的芯層44且因此便于增加鋪覆高度。如果在鋪覆時位于最外側的芯層的一部分中設置V形截面的縫，則這些V形截面的縫可能會變得過寬。為此，在圖3a和圖北的拼合芯40的最外側的芯層42中設置了側邊平行的縫45。拼合芯20、40、52、80可形成為分離的板。這些板可設置有倒角的邊緣以有利于鋪覆。盡管圖中示出了平行的縫，但應理解，為了在不止一個的平面中實現鋪覆，其它結構的縫也是可能的；例如，可以利用交叉的縫(比如，采用網格構形的十字交叉的縫)來便于在二維方向進行鋪覆。應理解，對于促進鋪覆來說，縫不是必須的。實際上，芯層可具有其它適當的促進鋪覆的構形，例如，不連續部、凹槽、溝道或槽。可以改變沿著給定芯層的促進鋪覆構形的類型。例如，芯層可以在鋪覆芯時相對于局部鋪覆曲率半徑來說位于最內側的區域中具有V形槽，并且在鋪覆芯時相對于其他局部鋪覆曲率半徑來說位于最外側的區域中具有側邊平行的槽。在不偏離由所附權利要求限定的本發明的范圍的情況下，可以對上述實施例作出多種其它修改。
權利要求
1.一種復合結構，該復合結構包括功能性層和芯，所述芯包括第一層芯；第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間；其中，所述第一芯層布置在所述功能性層和所述功能性中間層之間；所述第一芯層的厚度在整個所述復合結構中是大致均勻的；并且所述功能性層和所述功能性中間層之間的距離在整個所述復合結構中是大致恒定的。
2.如權利要求1所述的復合結構，其中，所述復合結構的所述功能性層包括雷達吸收材料。
3.如權利要求2所述的復合結構，其中，所述雷達吸收材料包括織布襯底上的電路。
4.一種復合結構，該復合結構包括外表面和芯，所述芯包括第一層芯；第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間；其中，所述第一芯層布置在所述外表面和所述功能性中間層之間；所述第一芯層的厚度在整個所述復合結構中是大致均勻的；并且所述功能性中間層相對于所述外表面的深度在整個所述復合結構中是大致恒定的。
5.如前述權利要求中任一項所述的復合結構，其中，所述第二芯層的厚度在整個所述復合結構中是變化的，以改變所述芯的總厚度。
6.如前述權利要求中任一項所述的復合結構，其中，所述復合結構采用夾層板構造。
7.如前述權利要求中任一項所述的復合結構，其中，所述復合結構是風輪機葉片的一部分。
8.一種風輪機，該風輪機具有包括權利要求6所述的復合結構的葉片；或者一種風電場，該風電場包括至少一個這種風輪機。
9.一種用于復合結構的芯，該芯包括第一層芯；第二芯層；以及功能性中間層，該功能性中間層布置在所述第一芯層和所述第二芯層之間；其中，所述第一芯層和所述第二芯層以及所述功能性中間層結合在一起而成為一體的芯材；并且所述第一芯層的厚度在整個所述芯中是均勻的。
10.如權利要求9所述的用于復合結構的芯，其中，所述第二芯層的厚度在整個所述芯中是變化的。
11.如權利要求1至8中任一項所述的復合結構或者如權利要求9或10所述的用于復合結構的芯，其中，所述功能性中間層包括雷達反射層。
12.如權利要求11所述的復合結構或芯，其中，所述雷達反射層包括碳素紙層。
13.如權利要求1至8、11、12中任一項所述的復合結構或者如權利要求9至12中任一項所述的用于復合結構的芯，其中，所述功能性中間層包括一根或更多根光纖。
14.如權利要求1至8、11至13中任一項所述的復合結構或者如權利要求9至13中任一項所述的用于復合結構的芯，其中，所述第一芯層和所述第二芯層這兩者中的至少一者具有鉸鏈部以便于鋪覆所述芯。
15.如權利要求14所述的復合結構或芯，其中，所述鉸鏈部包括所述芯層中的弱化線或局部變薄的部分，所述鉸鏈部由促進鋪覆的構形限定，所述促進鋪覆的構形選自不連續部、凹槽、溝道、縫或槽。
全文摘要
描述了一種用于復合結構的拼合芯。拼合芯包括第一芯層、第二芯層以及布置在第一芯層和第二芯層之間的功能性中間層。第一芯層將功能性中間層從復合結構的功能性層和/或復合結構的外表面分開。第一芯層的厚度在整個復合結構中是大致均勻的，并且功能性中間層與復合結構的功能性層和/或外表面之間的距離在整個復合結構中是大致恒定的。
文檔編號B32B5/22GK102458823SQ201080024775
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者K·S·尼爾森, S·阿普利頓 申請人:維斯塔斯風力系統有限公司