• 제목/요약/키워드: Composite Blade

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초소형 풍력터빈 복합재 블레이드 구조 설계에 관한 연구 (A Study on Structural Design and Test of 500W Class Micro Scale Composite Wind Turbine Blade)

  • 공창덕;김주일
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.190-193
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    • 2005
  • The purpose of the present study is to design a 500W-class micro scale composite wind turbine blade. The blade airfoil of FFA-W3-211 was selected to meet Korean weather condition. The skin-spar-f Dam sandwich type structure was adopted for improving buckling and vibration damping characteristics. The design loads were determined at wind speed of 25m/s. and the structural analysis was performed to confirm safety and stability from strength. buckling and natural frequency using the finite element code. NISA II [6]. The prototype was manufactured using the hand-lay up method and it was experimently tested using the sand bag loading method. In order to evaluate the design results. it was compared with experimental results. According to comparison results. the estimated results such as compressible stress. max tip deflection natural frequency and buckling load factor were well agreed with the experimental results.

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전진비행시 복합재료 헬리콥터 회전익의 공탄성에 대한 파라미터 연구 (A Parametric Investigation Into the Aeroelasticity of Composite Helicopter Rotor Blades in Forward Flight)

  • 정성남;김경남;김승조
    • 소음진동
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    • 제7권5호
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    • pp.819-826
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    • 1997
  • The finite element analyses of a composite hingeless rotor blade in forward flight have been performed to investigate the influence of blade design parameters on the blade stability. The blade structure is represented by a single cell composite box-beam and its nonclassical effects such as transverse shear and torsion-related warping are considered. The nonlinear periodic differential equations of motion are obtained by moderate deflection beam theory and finite element method based on Hamilton principle. Aerodynamic forces are calculated using the quasi-steady strip theiry with compressibility and reverse flow effects. The coupling effects between the rotor blade and the fuselage are included in a free flight propulsive trim analysis. Damping values are calculated by using the Floquet transition matrix theory from the linearized equations perturbed at equilibrium position of the blade. The aeroelastic results were compared with an alternative analytic approch, and they showed good correlation with each other. Some parametric investigations for the helicopter design variables, such as pretwist and precone angles are carried out to know the aeroelastic behavior of the rotor.

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친환경 소재를 적용한 500W급 고효율 수평축 풍력터빈 블레이드 설계에 관한 연구 (A Study on Design of 500W Class High Efficiency Horizontal Axis Wind Turbine System(HAWTS) Blade Using Natural Fiber Composites)

  • 박광림;공창덕;이하승;박현범
    • Composites Research
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    • 제28권3호
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    • pp.104-111
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    • 2015
  • 본 연구에서 자연 섬유를 적용한 500W급 수평축 풍력 터빈 블레이드의 구조 설계 연구를 수행하였다. 기존의 유리섬유 재질 적용 블레이드와 아마 섬유 재질 적용 블레이드의 구조 설계 결과를 비교하였다. 블레이드의 구조 설계는 단순 설계 및 혼합 설계 기법를 적용하여 설계를 수행하였다. 설계된 블레이드의 구조적 안전성은 상용 유한요소프로그램을 사용하여 다양한 하중에 따라 선형 정적해석, 변형 해석, 좌굴 해석을 수행하였다. 제작공법으로는 RIM를 채택 하였으며, 시제품 제작을 통해 자연섬유에 완전 침투까지 요구된 시간을 Poly-worx 프로그램 해석 결과와 제작 결과를 비교하였다. 제작된 시제품 블레이드는 변형률, 고유 진동수, 변위 시험을 수행하여 구조해석 결과와 비교하였다. 비교 결과에 따라 해석 결과와 시험 결과가 잘 일치함을 확인하였다.

고속 터보프롭 항공기용 고효율 경량화 복합재 프로펠러 블레이드 설계 연구 (Design on High Efficiency and Light Composite Propeller Blade of High Speed Turboprop Aircraft)

  • 공창덕;이경선;박현범;최원
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.57-68
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    • 2012
  • 본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 고속형 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인 되었다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다.

Structural Design and Experimental Investigation of A Medium Scale Composite Wind Turbine Blade Considering Fatigue life

  • Kong, C.D.;Bang, J.H.;Jeong, J.C.
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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    • pp.88-89
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    • 2002
  • The aims of this study is to realize the structural design for development of a medium scale E-glass/epoxy composite wind turbine blade for a 750KW class horizontal axis wind turbine system. In this study, the various load cases specified by the IEC61400-1 international specification and GL Regulations for the wind energy conversion system were considered, and a specific composite structure configuration which can effectively endure various loads such as aerodynamic and centrifugal loads, loads due to accumulation of ice, hygro-thermal and mechanical loads was proposed. In order to evaluate the structure, the structural analysis for the composite wind turbine blade were peformed using tile finite element method(FEM). In the structural design, the acceptable blade structural configuration was determined through the parametric studies, and the most dominant design parameters were confirmed. In the stress analysis using the FEM, it was confirmed that the blade structure was safe and stable in any various load cases Moreover the safety of the blade root joint with insert bolts, newly devised in this study, was checked against the design fond and the fatigue.

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위상배열 탐상검사법을 이용한 풍력발전용 블레이드의 일정가압 메커니즘 신뢰성 평가 (Reliability Evaluation of Constant Pressure Mechanism on Phased Array Ultrasonic Testing for Wind Turbine Blade)

  • 남문호;지수정;임선;임승환;정예찬
    • 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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    • 제17권3호
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    • pp.236-245
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    • 2017
  • Purpose: There is no established inspection system for composite wind blade during the fabrication stage even though the blades are one of the most important part at wind generation system, but phased array ultrasonic testing method has been continuously studied about wind turbine blade with composite. When wind turbine blade with complex shape by phased array probe is inspected, it is necessary to study for system keeping constant pressure using pressure device. Methods: In this paper, we propose constant pressure device for inspecting wind turbine blade by phased array ultrasonic test method. Design of the device controller is based on Hunt-Crossley model. We evaluate reliability of phased array ultrasonic inspection result that applicated constant pressure device. Result: Defect indication is precise and its error is small when constant pressure mechanism based on Hunt-Crossley model was used. Conclusion: When inspection is progressed using constant pressure mechanism, the reliability of composite wind blade inspection can be improved.

중형항공기급 고효율 경량화 복합재 프로펠러 블레이드 설계 연구 (Design on High Efficiency and Light Composite Propeller Blade of Regional Aircraft)

  • 공창덕;이경선;박현범;최원
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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    • pp.253-258
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    • 2012
  • 본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인하였다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다.

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무인헬리콥터용 복합재료 로터 블레이드 개발에 관한 연구 (A Study of the Development of the Composite Rotor Blade for Unmanned Helicopter)

  • 심정욱;기영중;김승범;김승호;고은희;지강혁;김선규;정철호
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1385-1389
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    • 2005
  • This paper describes the design, analysis and manufacture procedure of the composite blade for hingeless rotor system of unmanned helicopters. Helicopter rotor system is the key structural unit that produces thrust and control forces for intended flight conditions. In this work, a hingeless rotor system is adopted, and base on the design requirements for rotor system, composite blade section design and calculation of material properties were performed. In order to avoid the unstable state such as resonance, vibration characteristics of rotor system were analyzed. Finally, this paper describes the forming and manufacture of composite blade.

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Flutter study of flapwise bend-twist coupled composite wind turbine blades

  • Farsadi, Touraj;Kayran, Altan
    • Wind and Structures
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    • 제32권3호
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    • pp.267-281
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    • 2021
  • Bending-twisting coupling induced in big composite wind turbine blades is one of the passive control mechanisms which is exploited to mitigate loads incurred due to deformation of the blades. In the present study, flutter characteristics of bend-twist coupled blades, designed for load alleviation in wind turbine systems, are investigated by time-domain analysis. For this purpose, a baseline full GFRP blade, a bend-twist coupled full GFRP blade, and a hybrid GFRP and CFRP bend-twist coupled blade is designed for load reduction purpose for a 5 MW wind turbine model that is set up in the wind turbine multi-body dynamic code PHATAS. For the study of flutter characteristics of the blades, an over-speed analysis of the wind turbine system is performed without using any blade control and applying slowly increasing wind velocity. A detailed procedure of obtaining the flutter wind and rotational speeds from the time responses of the rotational speed of the rotor, flapwise and torsional deformation of the blade tip, and angle of attack and lift coefficient of the tip section of the blade is explained. Results show that flutter wind and rotational speeds of bend-twist coupled blades are lower than the flutter wind and rotational speeds of the baseline blade mainly due to the kinematic coupling between the bending and torsional deformation in bend-twist coupled blades.

헬리콥터 힌지없는 로터 시스템용 축소 복합재료 블레이드 개발 (A Development of Small-scaled Composite Blade for the Hingeless Rotor System of Helicopter)

  • 김덕관;주진
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2001년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.206-209
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    • 2001
  • 본 논문에서는 헬리콥터용 힌지없는 로터 시스템의 축소 복합재료 블레이드의 개발 과정을 소개한다. 블레이드 설계에는 자체 보유의 CORDAS 프로그램을 이용하였으며 블레이드 동역학 해석에는 헬리콥터용 해석 프로그램인 Flightlab 상용 프로그램을 이용하였다. 힌지없는 허브에 설계된 복합재료 로터 블레이드를 연결하여 동적 특성을 분석하였으며 그 결과를 이용하여 설계 변경하는 과정을 수행함으로써 최적의 설계값을 구하는 과정을 기술하였다. 효과적인 성형 공법을 정립하여 설계된 축소 복합재료 블레이드를 제작하였다. 본 연구를 통해 복합재료 블레이드 개발 과정에 대한 경험을 축적하였으며 축적된 기술을 관련 분야에 적용할 예정이다.

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