特許 7185784 ハイブリッドタワーセクション、風力発電所用のハイブリッドタワーとその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-29

(45)【発行日】2022-12-07

(54)【発明の名称】ハイブリッドタワーセクション、風力発電所用のハイブリッドタワーとその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/20 20160101AFI20221130BHJP

   F03D 80/80 20160101ALI20221130BHJP

   E04H 12/16 20060101ALI20221130BHJP

   E04H 12/12 20060101ALI20221130BHJP

   E04H 12/08 20060101ALI20221130BHJP

【ＦＩ】

F03D13/20

F03D80/80

E04H12/16

E04H12/12

E04H12/08

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021546323

(86)(22)【出願日】2020-02-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-04

(86)【国際出願番号】 EP2020053361

(87)【国際公開番号】W WO2020165105

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-10-05

(31)【優先権主張番号】102019103589.9

(32)【優先日】2019-02-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512197272

【氏名又は名称】ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＷＯＢＢＥＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｏｒｓｉｇｓｔｒａｓｓｅ ２６， ２６６０７ Ａｕｒｉｃｈ Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヘルシャー ノルベルト

【審査官】落合 弘之

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０３６６７０７９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５２３３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３８０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０３５７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３９２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２８７３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ １３／２０

Ｆ０３Ｄ ８０／８０

Ｅ０４Ｈ １２／１６

Ｅ０４Ｈ １２／１２

Ｅ０４Ｈ １２／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力発電設備（１００）用のハイブリッドタワー（１０２）のコンクリートタワーセクション（１０２ａ）とスチールタワーセクション（１０２ｂ）との間に配置するためのハイブリッドタワーセクション（２００）であって、前記ハイブリッドタワーセクション（２００）は、
多数の環状に配置されたブラインド孔（２１１）を有し、多数の環状に配置された通路孔（２１２）を有するスチールフランジ（２１０）と、
スチール外側ケーシング（２２０）と、
スチール内側ケーシング（２３０）と、
コンクリートコア（２４０）と、を備え、
前記ブラインド孔の環状配置は、前記通路孔（２１２）の環状配置よりも大きい半径（Ｒ５）を有し、
前記スチール外側ケーシング（２２０）は、前記ブラインド孔（２１１）の環状配置よりも大きい半径（Ｒ６）を有し、
前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチールフランジ（２１０）および前記スチール外側ケーシング（２２０）に隣接し、前記コンクリートコアの半径方向内側部（２４１）は、前記通路孔（２１２）の環状配置よりも大きい半径（ＲＢ）を有する、ハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項2】

前記スチール内側ケーシング（２３０）は、前記通路孔の環状配置の半径（Ｒ２）よりも大きく、前記ブラインド孔（２１１）の環状配置の半径（Ｒ５）よりも小さい半径（Ｒ３）を有する、請求項１に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項3】

前記スチール外側ケーシング（２２０）の半径方向内側部（２２１）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）の半径方向外側部（２３２）は、１つ、２つ、またはそれ以上の突起および／または窪みおよび／または剪断クリート（２２３、２３３）を有する、請求項１または２に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項4】

前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）および／または前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチールフランジ（２１０）の軸方向高さよりも大きい軸方向高さを有し、および／または、
前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）および／または前記コンクリートコア（２４０）は、１～２ｍの軸方向高さを有し、および／または、
前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）および／または前記コンクリートコア（２４０）は、１～２０ｃｍの半径方向厚さを有する、請求項２または３に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項5】

前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチール外側ケーシングの半径方向内側部（２２１）に直接隣接し、および／または、
前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチール内側ケーシングの半径方向外側部（２３２）に直接隣接し、および／または、
前記コンクリートコア（２４０）は、前記ハイブリッドタワー（１０２）の運転状態において底部にある前記スチールフランジ（２１０）の側部（２１４）に直接隣接し、および／または、
前記コンクリートコア（２４０）は補強部材を含み、および／または、
前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチール外側ケーシング（２２０）の軸方向端部（２２５）と整列して、および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）の軸方向端部（２３５）と整列して終端する、請求項２～４のいずれか一項に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項6】

前記コンクリートコア（２４０）は、前記スチール外側ケーシング（２２０）と前記スチール内側ケーシング（２３０）との間の空間を実質的に完全に満たす、請求項２～５のいずれか一項に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項7】

前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）は、前記スチールフランジ（２１０）と一体に形成され、または、
前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）は、前記スチールフランジ（２１０）に溶接される、請求項２～６のいずれか一項に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）。

【請求項8】

風力発電設備（１００）用のハイブリッドタワー（１０２）であって、少なくとも１つのコンクリートタワーセクション（１０２ａ）と、１つのスチールタワーセクション（１０２ｂ）と、を含み、請求項１～７の少なくとも１つに記載のハイブリッドタワーセクション（２００）は、前記コンクリートタワーセクション（１０２ａ）と前記スチールタワーセクション（１０２ｂ）との間に配置されている、ハイブリッドタワー（１０２）。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか一項に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）を有し、および／または請求項８に記載のハイブリッドタワー（１０２）を有する、風力発電設備（１００）。

【請求項10】

風力発電設備（１００）用のハイブリッドタワー（１０２）のコンクリートタワーセクション（１０２ａ）とスチールタワーセクション（１０２ｂ）との間に配置するハイブリッドタワーセクション（２００）を製造する方法（１０００）であって、
多数の環状に配置されたブラインド孔（２１１）を有し、多数の環状に配置された通路孔（２１２）を有するスチールフランジ（２１０）を提供すること（１００１）であって、
前記ブラインド孔（２１１）の環状配置は、前記通路孔（２１２）の環状配置よりも大きな半径を有し、
スチール外側ケーシング（２２０）は、前記ブラインド孔（２１１）の環状配置よりも大きな半径を有する、スチールフランジ（２１０）を提供すること（１００１）と、
前記スチール外側ケーシング（２２０）を提供すること（１００２）と、
前記スチールフランジ（２１０）および前記スチール外側ケーシング（２２０）を、ハイブリッドタワー（１０２）の作動状態において底部にある前記スチールフランジ（２１０）の側部が上方を向き、前記スチール外側ケーシング（２２０）がハイブリッドタワー（１０２）の作動状態において底部にある前記スチールフランジ（２１０）の側部（２１４）から上方に突出するように、配置すること（１００５）と、
前記スチール外側ケーシング（２２０）を型枠として用いて、コンクリートコア（２４０）が前記スチールフランジ（２１０）および前記スチール外側ケーシング（２２０）に隣接し、前記コンクリートコアの半径方向内側部（２４１）が前記通路孔（２１２）の環状配置よりも大きな半径（ＲＢ）を有するように、前記コンクリートコア（２４０）を形成すること（１００７）と、を含む方法（１０００）。

【請求項11】

スチール内側ケーシング（２３０）を提供すること（１００３）、および、前記スチール内側ケーシング（２３０）が、ハイブリッドタワー（１０２）の運転状態において底部にある前記スチールフランジ（２１０）の側部（２１４）から上方に突出するように前記スチール内側ケーシング（２３０）を配置すること、
前記スチール外側ケーシング（２２０）および／または前記スチール内側ケーシング（２３０）を前記スチールフランジ（２１０）に溶接すること（１００４）、
前記コンクリートコア（２４０）を形成する前に、補強部材（２４３）を導入すること（１００６）、および、
前記スチール内側ケーシング（２３０）を型枠として使用して前記コンクリートコア（２４０）を形成すること（１００７）、を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

風力発電設備（１００）用のハイブリッドタワー（１０２）を製造する方法（２０００）であって、
少なくとも１つのコンクリートタワーセクション（１０２ａ）を設けること（２００１）と、
請求項１～７のいずれか一項に記載のハイブリッドタワーセクション（２００）を前記コンクリートタワーセクション（１０２ａ）上に配置すること（２００２）と、
スチールタワーセクション（１０２ｂ）を前記ハイブリッドタワーセクション（２００）上に配置すること（２００３）と、を含む方法。

【請求項13】

多数の環状に配置されたブラインド孔（２１１）によって、前記スチールタワーセクション（１０２ｂ）を前記ハイブリッドタワーセクション（２００）に締結すること（２００４）、および／または、
テンション部材を前記多数の環状に配置された通路孔（２１２）に締結すること（２００５）、および前記テンション部材をテンションすること（２００６）、を含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力発電設備用のハイブリッドタワーのコンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションとの間に配置するためのハイブリッドタワーセクションに関する。さらに、本発明は、風力発電設備用のハイブリッドタワー、風力発電設備、ハイブリッドタワーセクションを製造する方法、および風力発電設備用のハイブリッドタワーを製造する方法に関する。風力発電設備ではハイブリッドタワーを使用することが知られている。ハイブリッドタワーとは、一般に、コンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションとを備えるタワーを指す。通常、コンクリートタワーセクションは風力発電設備の運転状態では底部にあるタワーセクションであるのに対し、スチールタワーセクションは、風力発電設備の運転状態では頂部にあるタワーセクションである。コンクリートタワーセクションからスチールタワーセクションへの遷移により、風力発電設備用ハイブリッドタワーとの課題が提示される。

【背景技術】

【0002】

ドイツ特許商標庁は、本出願に関する優先権出願において、次の先行技術、すなわち、ＤＥ １０ ２０１０ ０３９ ７９６ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１６ １１４ １１４ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１６ １２５ ０６２ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１３ ２１１ ７５０ Ａ１を調査した。

【発明の概要】

【0003】

したがって、本発明の目的は、ハイブリッドタワーセクション、ハイブリッドタワー、風力発電設備、ハイブリッドタワーセクションの製造方法、および既存の解決策に関連して改善されるハイブリッドタワーの製造方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、ハイブリッドタワーセクション、ハイブリッドタワー、風力発電設備、ハイブリッドタワーセクションの製造方法、およびコンクリートタワーセクションからスチールタワーセクションへの遷移に関する費用対効果が高く信頼性の高い解決策を可能にするハイブリッドタワーの製造方法を提供することである。

【0004】

前述の目的は、風力発電設備用のハイブリッドタワーのコンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションとの間に配置するためのハイブリッドタワーセクションであって、前記ハイブリッドタワーセクションは、多数の環状に配置されたブラインド孔を有し、多数の環状に配置された通路孔を有するスチールフランジと、スチール外側ケーシングと、コンクリートコアと、を備え、ブラインド孔の環状配置は、通路孔の環状配置よりも大きい半径を有し、スチール外側ケーシングは、ブラインド孔の環状配置よりも大きい半径を有し、コンクリートコアは、スチールフランジおよびスチール外側ケーシングに隣接し、コンクリートコアの半径方向内側部は、通路孔の環状配置よりも大きい半径を有する、ハイブリッドタワーセクションによって達成される。

【0005】

ハイブリッドタワーセクションは、特に、作動状態において頂部にあるその端部におけるテンション部材の締結のためにも機能する。このようなテンション部材は、一般に、コンクリートタワーセクションにプレストレスを与えるために使用され、テンション部材は、コンクリートタワーセクションの上端と、コンクリートタワーセクションの下端またはタワーの基礎とに固定される。特に、このようなテンション部材は、ハイブリッドタワーセクションのスチールフランジの環状に配置された通路孔内に配置され、締結されてもよい。スチールフランジは、追加的に、多数の環状に配置されたブラインド孔を有する。前記環状に配置されたブラインド孔は、特に、ハイブリッドタワーセクションのスチールフランジをスチールタワーセクション、特にその下端に接続する、例えばネジ付きボルトのような締結要素を受け入れるために機能することができる。

【0006】

ブラインド孔の環状配置は、通路孔の環状配置よりも大きな半径を有する。通路孔は好ましくはテンション部材を受け入れる役割を果たし、これらの外部テンション部材は好ましくはハイブリッドタワーの内部で動作するので、多数の環状に配置されたブラインド孔が多数の環状に配置された通路孔の外側に半径方向に配置されることが好ましい。

【0007】

ハイブリッドタワーセクションは、さらに、スチールの外側ケーシングを有する。スチール外側ケーシングは、好ましくは、動作状態において底部にあるスチールフランジの側部から下方に延在する。スチール外側ケーシングは、好ましくは、ハイブリッドタワーの外壁を形成するように、および/または、コンクリートタワーセクションおよび/またはスチールタワーセクションの外壁と整列するように、配置および/または構成される。

【0008】

スチール外側ケーシングは、ブラインド孔の環状配置よりも大きな半径を有する。この構成は、スチール外側ケーシングがハイブリッドタワーの外壁の一部を形成する場合に特に好ましい。

【0009】

さらに、ハイブリッドタワーセクションはコンクリートコアを有する。コンクリートコアは、スチールフランジ、特に運転状態において底部にあるスチールフランジの側部、およびスチール外側ケーシング、特にスチール外側ケーシングの半径方向内側部の両方に隣接する。コンクリートコアの半径方向内側部は、通路孔の環状配置よりも大きな半径を有する。これは、特に、記載されているように、通路孔が特にコンクリートタワーセクションにプレストレスを与えるためのテンション部材の配置および締結の役割を果たすので、好ましい。テンション部材がハイブリッドタワーの内部を支障なく動作できるようにするためには、コンクリートコアの半径方向内側部が通路孔の環状配置よりも大きな半径を有し、その結果、通路孔の外側に半径方向に延びることが好ましい。

【0010】

ここに記載されるハイブリッドタワーセクションは、様々な利点を有する。材料スチールとコンクリートの組合せは、既存の解決策に比べて好ましい重量を与えることができる。ここで説明するハイブリッドタワーセクションは、特に、実質的にまたは完全にスチールから形成される遷移タワーセクションと比較して、より低い重量を有する。さらなる利点は、好ましくは作動状態の底部に位置するコンクリートコアの結果として、コンクリートタワーセクションとハイブリッドタワーセクションとの間の当接接続部がコンクリート上のコンクリートに摩擦係数を有利に使用できるという点である。例えば、コンクリートタワーセクションでは、複数の環状コンクリートタワー部分が一方を他方の上に重ねて配置され、他方の上に重ねて配置された前記コンクリートタワー部分は一般に、例えば、エポキシ樹脂、または他の接続要素などの追加の接続手段なしに、当接接続を介してのみ互いに接続される。テンション部材を介したコンクリートタワーセクションのプレストレスの結果として、当接接続部は圧力を受け、したがって信頼できる接続を形成する。

【0011】

スチールフランジおよび/またはスチール外側ケーシングおよび/またはコンクリートコアは好ましくは、特に、予め張力をかけられたテンション部材から生じる力およびモーメントを、運転状態において頂部に位置するコンクリートタワーセクションに確実に導入するように配置および/または構成される。

【0012】

コンクリートコアの製造中、ハイブリッドタワーセクションは、その設置状態と比較して、水平面に対して反射される方法で配置されることが好ましい。この配置では、スチール外側ケーシングが上方に突出することが好ましい。好ましくは、スチール外側ケーシングがコンクリートコアの固まる間、永久型枠として機能する。

【0013】

さらなる好ましい実施態様はスチール内側ケーシングを特徴とし、スチール内側ケーシングは、通路孔の環状配置の半径よりも大きく、ブラインド孔の環状配置の半径よりも小さい半径を有する。

【0014】

好ましくは、スチールの外側ケーシングの横に、ハイブリッドタワーセクションもスチールの内側ケーシングを有する。また、スチール内側ケーシングも、通路孔の環状配置よりも大きな半径を有し、後者のテンション部材を受け入れに対する適合性に悪影響を及ぼさないようにしている。

【0015】

さらなる好ましい実施形態によれば、スチール外側ケーシングの半径方向内側部および／またはスチール内側ケーシングの半径方向外側部は、輪郭面および／または１つ、２つ、またはそれ以上の突起および／または窪みおよび／または剪断クリートを有することが提供される。

【0016】

突起および/または窪みおよび/または剪断クリートおよび/または輪郭面は、好ましくは、スチール外側ケーシングの半径方向内側部からおよび/またはスチール内側ケーシングの半径方向外側部から、例えばスチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングとの間に形成された中間空間内に半径方向に突出する。輪郭面は例えば、歯切り型の形態であってもよく、特に、タワーの長手方向軸に沿った縦断面であってもよい。

【0017】

スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングに、１つ、２つ、またはそれ以上の突起および／または窪みおよび／または剪断クリートの輪郭を設けることは、特に、これら／これを介して、スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングとコンクリートコアとの間の力の伝達が改善されるという利点を有する。

【0018】

スチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングの両方を設けることは、特に、スチールの外側ケーシングとスチールの内側ケーシングの両方をコンクリートコアの製造のための永久型枠として使用することができるという利点を有する。好ましくは、コンクリートコアの製造中、ハイブリッドタワーセクションはその動作状態と比較して、水平面に対して反射される方法で配置される。好ましくは、ハイブリッドタワーセクションのこの製造位置において、スチール外側ケーシングおよび/またはスチール内側ケーシングはスチールフランジから上方に突出する。このようにして、スチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングとの間の中間空間に流動性コンクリートを導入し、そこで硬化することができる。

【0019】

好ましい実施形態では、スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングおよび／またはコンクリートコアは、スチールフランジの軸方向高さよりも数倍大きい軸方向高さを有する。スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングおよび／またはコンクリートコアは、１～２ｍの軸方向高さを有することがさらに好ましい。スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングおよび／またはコンクリートコアは、１～２０ｃｍの半径方向厚さを有することがさらに好ましい場合がある。

【0020】

さらに、特に、コンクリートコアは、スチール外側ケーシングに直接隣接し、特にスチール外側ケーシングの半径方向内側部に直接隣接し、特にスチール外部ケーシングの半径方向内側部に直接隣接することが好ましい。好ましい実施態様において、コンクリートコアは、スチール内側ケーシングに直接隣接し、特にスチール内側ケーシングの半径方向外側部に直接隣接することが提供される。さらに、コンクリートコアは、スチールフランジに直接隣接し、特にハイブリッドタワーの運転状態において底部にあるスチールフランジの側部に直接隣接することが好ましい。さらなる好ましい実施形態では、コンクリートコアは補強部材を含むことが提供される。特に、コンクリートコアは、スチール外側ケーシングの軸方向端部と整列して、および/またはスチール内側ケーシングの軸方向端部と整列して終端することが好ましい。

【0021】

特に、コンクリートコアは、スチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングとの間の空間を実質的に完全に充填することが好ましい。

【0022】

さらなる好ましい実施態様によれば、スチール外側ケーシングおよび/またはスチール内側ケーシングは、スチールフランジと一体に形成されることが提供される。さらに、スチール外側ケーシングおよび/またはスチール内側ケーシングがスチールフランジに溶接されることが好ましい。

【0023】

一体成形は、ここでは例えば一次成形プロセスにおいて、スチール外側ケーシングおよび/またはスチール内側ケーシングとスチールフランジとの同時製造を意味するものとして理解されるべきである。さらに好ましくは、スチール外側ケーシングおよび/またはスチール内側ケーシングを、例えば、材料結合および/または形状嵌めおよび/または圧力嵌め方式で、スチールフランジに接続することが可能である。特に、溶接の形態の形態嵌合接続部が好ましい。

【0024】

上述の装置のさらなる有利な実施形態の変形は、本明細書で論じる好ましい特徴を組み合わせることによって得られる。

【0025】

本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、少なくとも1つのコンクリートタワーセクションと1つのスチールタワーセクションとを備える風力発電設備用のハイブリッドタワーによって達成され、上述したハイブリッドタワーセクションは、コンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションとの間に配置される。

【0026】

本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、上述のハイブリッドタワーセクションを有し、および/または上述のハイブリッドタワーを有する風力発電設備によって達成される。

【0027】

発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、多数の環状に配置されたブラインド孔を有し、多数の環状に配置された通路孔を有するスチールフランジを提供することであって、ブラインド孔の環状配置は、通路孔の環状配置よりも大きな半径を有し、スチール外側ケーシングは、ブラインド孔の環状配置よりも大きな半径を有する、提供することと、スチール外側ケーシングを提供することと、スチールフランジおよびスチール外側ケーシングを、ハイブリッドタワーの作動状態において底部にあるスチール外側フランジの側部が上方を向き、スチール外側ケーシングがハイブリッドタワーの作動状態において底部にあるスチールフランジの側部から上方に突出するように配置することと、スチール外側ケーシングを型枠として用いて、コンクリートコアがスチールフランジおよびスチール外側ケーシングに隣接し、コンクリートコアの半径方向内側部が通路孔の環状配置よりも大きな半径を有するように、コンクリートコアを形成することと、により、風力発電設備用のハイブリッドタワーのコンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションとの間に配置するための方法によって達成される。

【0028】

上述の方法は以下のステップによって展開することができる:スチール内側ケーシングを提供すること、および好ましくは、スチール内側ケーシングが、ハイブリッドタワーの運転状態において底部にあるスチールフランジの側部から上方に突出するようにスチール内側ケーシングを配置すること、および／または、スチール外側ケーシングおよび／またはスチール内側ケーシングをスチールフランジに溶接すること、および／または、コンクリートコアを形成する前に、補強部材を導入すること、および／または、スチール内側ケーシングを型枠として使用してコンクリートコアを形成すること、である。

【0029】

本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力発電設備用のハイブリッドタワーを製造する方法によって達成され、この方法は、少なくとも1つのコンクリートタワーセクションを設けることと、コンクリートタワーセクション上に上述のハイブリッドタワーセクションを配置することと、ハイブリッドタワーセクション上にスチールタワーセクションを配置することと、を含む。

【0030】

上述した方法は、複数の環状に配置されたブラインド孔によって、スチールタワーセクションをハイブリットタワーセクションに締結すること、および/または、テンション部材を多数の環状に配置された通路孔に締結すること、好ましくはテンション部材をテンションすることによって発展することができる。

【0031】

上述のこの方法およびその可能な発展は、本発明およびその発展によるハイブリッドタワーセクションのために使用するのに特に適したものにする特徴または方法のステップを有する。

【0032】

本発明およびそれらの発展のさらなる態様の利点、実施形態の変形例、および実施形態の詳細に関して、対応する装置の特徴に関連して先の説明を参照する。

【0033】

好ましい例示的な実施形態は、添付の図面に基づいて例として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】風力発電設備の概略図を示す。

【図2】ハイブリッドタワーセクションの例示的な実施形態の縦断面三次元図の詳細の概略図を示す。

【図3】ハイブリッドタワーセクションを通して区分されたハイブリッドタワーの例示的な実施形態の、縮尺通りではない概略断面図であって、様々な半径の概略表示を有する概略断面図を示す。

【図4】ハイブリッドタワーセクションを製造するための方法の例示的な実施形態の概略シーケンスを示す。

【図5】風力発電設備用のハイブリッドタワーを製造する方法の例示的な実施形態の概略シーケンスを示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図において、同一の要素または実質的に同一または類似の機能を有する要素は、同一の参照符号で示される。一般的な説明は差異が明示的に示されない限り、原則として全ての実施形態に関連する。

【0036】

図１は、本発明による風力発電設備の概略図である。風力発電設備１００は、タワー１０２と、タワー１０２上のナセル１０４と、を有する。３つのロータブレード１０８を有し、スピナー１１０を有する空力ロータ１０６が、ナセル１０４上に設けられている。風力発電設備の運転中、空力ロータ１０６は、風によって回転運動に設定され、それによって、空力ロータ１０６に直接または間接的に結合された発電機の電気力学的ロータまたはランナも回転する。発電機は、ナセル１０４内に配置され、電気エネルギーを生成する。ロータブレード１０８のピッチ角は、それぞれのロータブレード１０８のロータブレードルート１０８ｂにおけるピッチモータによって変更することができる。

【0037】

タワー１０２は、コンクリートタワーセクション１０２ａとスチールタワーセクション１０２ｂとを有するハイブリッドタワーとして設計される。ハイブリッドタワーセクション２００は、コンクリートタワーセクション１０２ａとスチールタワーセクション１０２ｂとの間に配置される。一方が他方の上方に配置された複数の環状コンクリートタワーセクションは、概してハイブリッドタワーのコンクリート部分を形成する。また、一方が他方の上方に配置された複数の環状スチールタワーセクションは、概して、ハイブリッドタワー１０２のスチール部分を形成する。

【0038】

図２および図３は、例示的な実施形態におけるハイブリッドタワーセクション２００をより詳細に示す。ハイブリッドタワーセクション２００は、スチールフランジ２１０と、スチール外側ケーシング２２０と、スチール内側ケーシング２３０と、コンクリートコア２４０とを備える。コンクリートコア２４０は、補強部材２４３を有する。

【0039】

ハイブリッドタワーセクション２００は、運転状態ではその下方に配置されたコンクリートタワーセクション１０２ａ上に配置され、運転状態ではその上方に配置されたスチールタワーセクション１０２ｂ上に配置されている。

【0040】

スチールフランジ２１０は、多数の環状に配置されたブラインド孔２１１を有する。さらに、スチールフランジ２１０は、多数の環状に配置された通路孔２１２を有する。ブラインド孔２１１の環状配置の半径Ｒ５は、通路孔２１２の環状配置の半径Ｒ２よりも大きい。さらに、スチール外側ケーシング２２０の半径Ｒ６は、ブラインド孔２１１の環状配置の半径Ｒ５よりも大きい。スチール内側ケーシング２３０の半径Ｒ３は、通路孔２１２の環状配置の半径Ｒ２よりも大きく、ブラインド孔２１１の環状配置の半径Ｒ５よりも小さい。スチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００の半径方向内側部３０４の半径Ｒ４は、ハイブリッドタワーセクションのスチールフランジ２１０に多数の環状に配置されたブラインド孔２１１の半径Ｒ５よりも小さく、スチール内側ケーシング２３０の半径Ｒ３、通路孔２１２の環状配置の半径Ｒ２、およびスチールフランジ２１０の半径方向内側部２１３の半径Ｒ１よりも大きい。

【0041】

ここで示される半径は特に、ハイブリッドタワーの長手方向軸ＬＡに対するものである。

【0042】

図３の半径表示は、概略的に示されている。風力発電設備の実際のハイブリッドタワーのサイズ比は、それと比較して大きく異なる可能性がある。むしろ、図３は、原理を明確にする役割を果たす。ここに記載される半径は特に、各場合において示される要素の中心半径に関連する。

【0043】

特に図２に見られるように、ハイブリッドタワーの作動状態では、コンクリートコア２４０の下側部２４５は、コンクリートタワーセクション１０２ａの上側４０３に直接隣接している。この場合、コンクリート上のコンクリートにとって有利な摩擦係数を使用することができる。好ましくは、作動状態において底部にあるコンクリートコア２４０の側部２４５は、作動状態において底部にあるスチール外側ケーシング２２０の軸方向端部２２５、および作動状態において底部にあるスチール内側ケーシング２３０の軸方向端部２３５と位置合わせされる。コンクリートコア２４０は、スチールフランジ２１０、スチール外側ケーシング２２０、およびスチール内側ケーシング２３０に隣接している。特に、作動状態において頂部にあるコンクリートコア２４０の側部２４４は、作動状態において底部にあるスチールフランジ２１０の側部２１４に隣接する。コンクリートコア２４０の半径方向内側部２４１は、スチール内側ケーシング２３０の半径方向外側部２３２に隣接する。コンクリートコア２４０の半径方向外側部２４２は、スチール外側ケーシング２２０の半径方向内側部２２１に隣接する。

【0044】

スチール外側ケーシング２２０の半径方向外側部２２２は、好ましくは、ハイブリッドタワーの外壁を形成し、さらに好ましくは、スチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００の半径方向外側部３０５、特にスチールタワーセクション１０２ｂのスチールケーシング３０６、およびコンクリートタワーセクション１０２ａの半径方向外側部４０２と整列するように構成される。さらに、運転状態において、スチール内側ケーシング２３０の半径方向内側部２３１は、コンクリートタワーセクション１０２ａの半径方向内側部４０１と整列するように形成されている場合が好ましい。

【0045】

運転状態において底部にあるスチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００の側部３１５は、好ましくは、運転状態において頂部にあるスチールフランジ２１０の側部２１５を支える。

【0046】

スチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００は、複数の環状に配置された通路孔３０１を有し、これは、好ましくは、ハイブリッドタワーセクション２００のスチールフランジ２１０内の環状に配置されたブラインド孔２１１の多数と整列して配置される。締結要素３０２は、例えばねじ付きボルトの形態で、好ましくは、スチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００の通路孔３０１と、ハイブリッドタワーセクション２００のスチールフランジ２１０のブラインド孔２１１とに配置され、作動状態において頂部にあるスチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００のその側部３１６のナット３０３によって締結されてもよい。このようにして、スチールタワーセクション１０２ｂとハイブリッドタワーセクション２００との間の締結が生成される。

【0047】

ハイブリッドタワーセクション２００のスチールフランジ２１０内に環状に配置された複数の通路孔２１２は、特に、ハイブリッドタワーの内部で動作し、ハイブリッドタワーセクション２００とハイブリッドタワーの基礎との間でコンクリートタワーセクション１０２ａにプレストレスを与える、外部テンション部材（図示せず）を受け入れる役割を果たす。これは、作動状態において底部にあるコンクリートコアのその側部２４５と作動状態において頂部にあるコンクリートタワーセクション１０２ａの上側４０３との間の当接接続部における圧力の蓄積をもたらす。

【0048】

剪断クリート２３３の形態の突起が、スチール外側ケーシング２２０の半径方向内側部２２１に形成される。さらに、剪断クリート２２３の形態の突起が、スチール内側ケーシング２３０の半径方向外側部２３２に形成される。その結果、リング方向に直交する、または長手方向軸ＬＡに平行な断面において、コンクリートコア２４０と、スチール外側ケーシング２２０およびスチール内側ケーシング２３０とのそれぞれの間の境界線は歯切り型であり、コンクリートコア２４０とスチール外側ケーシングおよびスチール内側ケーシング２３０との間に耐剪断歯が実現される。

【0049】

ハイブリッドタワーセクションを製造するための図４に示される方法１０００において、以下のステップが実行される：多数の環状に配置されたブラインド孔を有し、多数の環状に配置された通路孔を有するスチールフランジを提供するステップ１００１、スチール外側ケーシングを提供するステップ１００２、スチール内側ケーシング２３０を提供し、スチール内側ケーシングがハイブリッドタワーの動作状態において底部にあるスチールフランジ２１０の側部２１４から上方に突出するように配置するステップ１００３、および、スチール外側ケーシング２２０および／またはスチール内側ケーシング２３０をスチールフランジ２１０に溶接するステップ１００４である。

【0050】

さらなるステップは、好ましくは、以下の通りである：ハイブリッドタワーの作動状態において底部にあるスチールフランジ２１０の側面が上方を向き、スチール外側ケーシングがハイブリッドタワーの作動状態において底部にあるスチールフランジのその側部から上方に突出するように、スチールフランジおよびスチール外側ケーシング２２０を配置するステップ１００５、コンクリートコア２４０に形成するステップ１００７の前に、補強部材２４３を導入するステップ１００６、および、スチール外側ケーシングおよびスチール内側ケーシング２３０を型枠、特に永久型枠として使用して、コンクリートコアを形成するステップ１００７である。このようにして、コンクリートコア２４０は、スチールフランジ２１０と、スチール外側ケーシング２２０およびスチール内側ケーシング２３０とに直接隣接する。

【0051】

最後に、図５による風力発電設備のためのハイブリッドタワーを製造するための方法２０００は、少なくとも１つのコンクリートタワーセクション１０２ａを提供するステップ２００１と、コンクリートタワーセクション１０２ａ上に上述のようにハイブリッドタワーセクション２００を配置するステップ２００２と、ハイブリッドタワーセクション２００上にスチールタワーセクション１０２ｂを配置するステップ２００３と、スチールタワーセクションをハイブリッドタワーセクションに、多数の環状に配置されたブラインド孔２１１、および好ましくはスチールタワーセクション１０２ｂのフランジセクション３００内の多数の環状に配置された通路孔３０１によって、および、締結要素３０２およびナット３０３によって締結するステップ２００４と、テンション部材を多数の環状に配置された通路孔２１２に締結、好ましくはテンション部材をテンションするステップ２００５と、を含む。

【0052】

ここで説明するハイブリッドタワーセクションでは、ハイブリッドタワーでコンクリートタワーセクションとスチールタワーセクションを確実に接続し、同時に重量とコストを節約するために、費用効果が高く効率的な可能性が提供されている。スチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングの間の中間空間を欠くコンクリートコアと互いに向き合うスチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングのそれらの側部に剪断クリートの形の突起を介した耐剪断歯は、効率的な力の伝達をもたらす。

【0053】

参照記号一覧
１ 風力発電設備
１０２ ハイブリッドタワー
１０２ａ コンクリートタワーセクション
１０２ｂ スチールタワーセクション
２００ ハイブリッドタワーセクション
２１０ スチールフランジ
２１１ ブラインド孔
２１２ 通路孔
２１３ スチールフランジの半径方向内側部
２１４ 運転状態における底部のスチールフランジの側部
２１５ 運転状態における頂部のスチールフランジの側部
２２０ スチール外側ケーシング
２２１ スチール外側ケーシングの半径方向内側部
２２２ スチール外側ケーシングの半径方向外側部
２２３ スチール外部ケーシングの半径方向内側部の剪断クリート
２２５ 運転状態における底部のスチール外側ケーシングの軸方向端部
２３０ スチール内側ケーシング
２３１ スチール内側ケーシングの半径方向内側部
２３２ スチール内側ケーシングの半径方向外側部
２３３ スチール内側ケーシングの半径方向外側部の剪断クリート
２３５ 運転状態における底部のスチール内側ケーシングの軸方向端部
２４０ コンクリートコア
２４１ コンクリートコアの半径方向内側部
２４２ コンクリートコアの半径方向外側部
２４３ 補強部材
２４４ 運転状態における頂部のコンクリートコアの側部
２４５ 運転状態における底部のコンクリートコア側部
３００ スチールタワーセクションのフランジセクション
３０１ スチールタワーセクションのフランジセクションの通路孔
３０２ 締結要素
３０３ ナット
３０４ スチールタワーセクションのフランジセクションの半径方向内側部
３０５ スチールタワーセクションのフランジセクションの半径方向外側部
３０６ スチールタワーセクションのスチールケーシング
３１５ 運転状態における底部のスチールタワーセクションのフランジセクションの側部
３１６ 運転状態における頂部のスチールタワーセクションのフランジセクションの側部
４０１ コンクリートタワーセクションの半径方向内側部
４０２ コンクリートタワーセクションの半径方向外側部
４０３ 運転状態における頂部のコンクリートタワーセクションの側部
４０５ 運転状態における底部のコンクリートタワーセクションの側部
１０００ ハイブリッドタワーセクションの製造方法
１００１ スチールフランジの提供
１００２ スチール外側ケーシングの提供
１００３ スチール内側ケーシングの提供
１００４ スチール外側ケーシングとスチール内側ケーシングのスチールフランジへの溶接
１００５ スチールフランジとスチール外側ケーシングの配置
１００６ 補強部材の導入
１００７ コンクリートコアの形成
２０００ 風力発電設備用のハイブリッドタワーの製造方法
２００１ 少なくとも１つのコンクリートタワーセクションの提供
２００２ コンクリートタワーセクションにハイブリッドタワーセクションを配置
２００３ ハイブリッドタワーセクションにスチールタワーセクションを配置
２００４ ハイブリッドタワーセクションへのスチールタワーセクションの締結
２００５ 多数の環状に配置された通路孔におけるテンション部材の締結
２００６ テンション部材をテンションする
ＬＡ 長手方向軸
Ｒ１ スチールフランジの半径方向内側部の半径
Ｒ２ 通路孔の環状配置の半径
Ｒ３ スチール内側ケーシングの半径
Ｒ４ スチールタワーセクションのフランジセクションの半径方向内側部の半径
Ｒ５ ブラインド孔の環状配置の半径
Ｒ６ スチール外側ケーシングの半径
ＲＢ コンクリートコアの半径方向内側部の半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】