重力は一回転を通じて同じブレード根元荷重を生みますか？

簡潔な回答

いいえ。重力は固定座標系では下向きのままですが、ブレード自身の軸は回転します。そのため重量によるブレード根元荷重成分は、方位角とともに変化します。風車ロータの荷重検討では、重量を変わらない一つの局所曲げ荷重と記述せず、この座標変化を保持すべきです。

重力と遠心荷重を分ける

重力は質量と重力場に応じて作用します。回転座標系で表す遠心荷重は、回転速度と軸からの距離に依存します。両者は方向もロータ位置による変化も異なります。停止中のロータには、回転時と同じ慣性項がなくても重力荷重が作用します。これらを一つの「ブレード重量荷重」にまとめると、構造計算がどの運転状態または停止状態を表すのか不明瞭になり得ます。

変化する腕の長さを解釈する

鉛直面内を回転する理想化ブレードでは、水平位置と鉛直位置の間を移動すると、根元まわりの重力モーメントが変化します。正確な成分は、ブレード形状、軸傾斜、コーン角に依存します。この観察から疲労寿命や最大根元荷重は確定できません。空気力、慣性、過渡事象も寄与するためです。これは、同じ一定の重力加速度が、回転するブレード座標系で周期応力を生む理由を説明しています。

方位角別の荷重定義を求める

ブレード根元評価に用いる座標系、方位角基準、組み合わせた荷重ケースを設計者に明示してもらってください。単一のスカラー質量は有用な入力ですが、方向を持つそれらのケースの代わりにはなりません。OpenFAST の座標系は、ブレード座標系と固定座標系を分ける理由を示すもので、MARSTON の荷重報告書ではありません。実際のロータでは、質量に重力加速度を掛けた一つの数値を根元設計の完全な条件とせず、実際の形状と承認済み荷重評価を求めてください。重力モーメントは総質量だけでなく、ブレードに沿った質量分布にも依存します。秤の読みが同じで空力外形も同程度の二枚のブレードでも、腕が長ければ根元曲げが変わり得ます。