特表 2022-516375 風力タービンのための支持構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-25

(54)【発明の名称】風力タービンのための支持構造

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/20 20160101AFI20220217BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20220217BHJP

【ＦＩ】

F03D13/20

B23K9/00 501Z

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2021541043

(86)(22)【出願日】2019-12-19

(85)【翻訳文提出日】2021-09-13

(86)【国際出願番号】 EP2019086234

(87)【国際公開番号】W WO2020148065

(87)【国際公開日】2020-07-23

(31)【優先権主張番号】102019101330.5

(32)【優先日】2019-01-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521154291

【氏名又は名称】エル・ヴェー・エー リニューワブルズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＷＥ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｋｒｕｐｐｓｔｒａｓｓｅ ７４，４５１４５ Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル バルトミン

(72)【発明者】

【氏名】アルトゥール チャルネッキ

(72)【発明者】

【氏名】ベンジャミン マットロック

【テーマコード（参考）】

3H178

4E081

【Ｆターム（参考）】

3H178AA20

3H178AA40

3H178BB75

3H178BB77

3H178CC22

4E081YX02

4E081YX16

(57)【要約】

少なくとも部分的に互いに接続された少なくとも２つのサブセグメントを有する、特に風力発電施設のための、支持構造であって、各サブセグメントは長さと幅とを有する金属板から形成され、長さは幅より大きく、これらサブセグメントは、長手方向に延在する長手方向端縁を有し、長手方向端縁に沿って互いに当接する接合面に沿って互いに溶接接合部によって接続され、これらサブセグメントは幅方向に延在する末端縁をそれぞれ有し、これらサブセグメントはそれぞれの末端縁に沿ってそれぞれ曲げられている、支持構造において、それぞれの溶接接合部は、金属板の肉厚未満の厚さを複数区間に有し、金属板の肉厚に少なくとも相当する厚さを複数区間に有する、ことを特徴とする支持構造。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に風力発電施設のための、支持構造であって、前記支持構造は、
－ 互いに、少なくとも部分的に、接続された少なくとも２つのサブセグメントであって、前記サブセグメントは長さと幅とを有する金属板からそれぞれ形成されており、前記長さは前記幅より大きい、サブセグメントを有し、
－ 前記サブセグメントは、長手方向に延在する長手方向端縁をそれぞれ有し、前記長手方向端縁に沿って互いに当接する接合面がそれぞれの溶接接合部によって互いに接合されており、
－ 前記サブセグメントの各々は、幅方向に延在する末端縁を有し、前記サブセグメントはそれぞれの末端縁に沿ってそれぞれ曲げられている、
支持構造において、
－ 前記それぞれの溶接接合部は、前記金属板の肉厚より薄い厚さを複数区間に有し、前記金属板の前記肉厚に少なくともに等しい厚さを複数区間に有する、
ことを特徴とする支持構造。

【請求項2】

－ 前記サブセグメントの曲げ半径は、囲んでいる円状線の半径以上または以下であること、および／または、
－ 前記サブセグメントはそれぞれの末端縁に沿って非真円状に、特に楕円形、ファセット、ハイポサイクロイド、またはエピサイクロイド状に、曲げられていること、
を特徴とする、請求項１に記載の支持構造。

【請求項3】

相互接続された複数のサブセグメントは互いに対して長手方向にずれているので、それぞれの末端縁は軸線方向に互いに離れていることを特徴とする、請求項１または２に記載の支持構造。

【請求項4】

相互接続された複数のサブセグメントは互いに対して長手方向にずれているので、それぞれの末端縁は軸線方向に互いに離れており、少なくとも１つのサブセグメントは隣接サブセグメントから長手方向に離れているので、結果としてギャップが形成されていることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項5】

２つのサブセグメントが前記末端縁に沿って互いに当接する接合面において溶接接合部によって接合されており、前記溶接接合部の厚さは、少なくとも複数区間において、前記金属板の肉厚未満であることを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項6】

１つのサブセグメント上の互いに対向する２つの接合面は、前記長手方向端縁に沿って互いに対して長手方向にずれており、その溶接接合部の厚さは、隣接する金属板の少なくとも一方の肉厚であることを特徴とする、請求項１～５の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項7】

１つのサブセグメント上の前記長手方向端縁に沿って互いに対向する２つの接合面は、その溶接接合部の厚さが前記隣接するサブセグメントの少なくとも一方の肉厚であり、それぞれの高さが長手方向に互いに対して同じ高さであることを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項8】

前記金属板の肉厚未満の厚さを有する溶接接合部を有する前記接合面の区間において、保持クリップが前記接合面の間に配置されていることを特徴とする、請求項１～７の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項9】

前記保持クリップは、２つの側で前記接合面によって囲まれている、および／または前記サブセグメントの少なくとも一方の外側面および／または内側面と面一に終端していることを特徴とする、請求項８に記載の支持構造。

【請求項10】

前記保持クリップは、少なくとも１つの凹状窪み、特に隅肉、を有し、前記窪みは、特に基本的に如何なるジャンプもなしに、前記接合面に移行している、および／または基本的に両凹形状を有することを特徴とする、請求項６～９の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項11】

前記接合面は、互いに対するギャップを少なくとも複数区間に有する、および／または互いに当接している、および／または少なくとも１枚の金属薄板が前記接合面の間に配置されており、前記金属薄板は、特に前記管の内部に大きく突出延在する、および／またはほぼＬ字状の断面を有することを特徴とする、請求項１～１０の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項12】

前記支持構造は、特に洋上風力発電施設のための、基礎構造、特に基礎杭、特にモノパイル、トリプレット、トリポッド、またはジャケット、であることを特徴とする、請求項１～１１の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項13】

前記支持構造は、特に陸上または洋上風力発電施設のための、塔構造であることを特徴とする、請求項１～１２の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項14】

前記サブセグメントは部分円筒セグメントであることを特徴とする、請求項１～１３の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項15】

それぞれの長手方向端縁が互いに平行に配置され、相互接続されてリングを形成している複数のサブセグメントが支持構造セグメントを形成していることと、前記支持構造は少なくとも２つの支持構造セグメントを備え、前記２つの支持構造セグメントの長手方向軸線が互いにほぼ一線上にあり、その末端縁同士が相互接続されていることと、を特徴とする、請求項１～１４の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項16】

２つの支持構造セグメントの前記当接する末端縁は少なくとも部分的に周方向に溶接接合部によって接続されており、前記溶接接合部の厚さは前記金属板の肉厚に少なくとも等しいことを特徴とする、請求項１～１５の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項17】

前記末端面において互いに当接する２つの支持構造セグメントのサブセグメントの長手方向端縁が互いに対して角度的にずれていることを特徴とする、請求項１～１６の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項18】

前記それぞれのサブセグメントの各々はそれぞれの長手方向に長手方向軸線を画定していることと、前記それぞれのサブセグメントの前記長手方向軸線は、前記支持構造の長手方向軸線に平行に延びていることと、を特徴とする、請求項１～１７の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項19】

前記それぞれのサブセグメントの曲げ半径は、前記支持構造の曲率半径に相当することを特徴とする、請求項１～１８の何れか一項に記載の支持構造。

【請求項20】

前記部分シームの位置は、前記サブセグメントの外側面または内側面と面一である、中心にある、または前記サブセグメントの前記両側面から非対称距離にあることを特徴とする、請求項１～１９の何れか一項に記載の支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本主題は、特に風力発電施設のための、支持構造に関する。このような支持構造は、施設の、特に風力発電施設の、管状基礎杭の一部であり得る。

【背景技術】

【0002】

互いに上下に配置されて互いに接続された複数の支持構造セグメントから支持構造、例えば基礎杭、を構築することは、従来技術から公知である。これら支持構造セグメントは、曲げられた鋼板から成る１、２、またはそれ以上の数のサブセグメントから組み立てられている。

【0003】

製作上の理由のために、各サブセグメントの鋼板は、通常、約３ｍ～５ｍの幅と最大２４ｍの長さとを有する。支持構造セグメントを形成するために、各サブセグメントの鋼板は曲げられる。従来技術においては、サブセグメントを製作するために、鋼板はサブセグメントの長さに沿って曲げられるので、このようにして製作された、管区間としても公知の、部分円筒セグメントは、鋼板の幅に相当する高さを有する。その結果、鋼板の幅が３ｍである場合、鋼板をその長さに沿って曲げることによって、３ｍの高さを有するサブセグメントが製作される。

【0004】

支持構造が２つ以上の支持構造セグメントで構成される場合、これら支持構造セグメントは、環状溶接シームによってそれぞれの長手方向端縁が互いに接合される。この基礎杭の組み立ては、隣接する支持構造セグメントのそれぞれの長手方向軸線が互いに一線上にあるように、これら支持構造セグメント同士が環状溶接シームによってそれぞれ接合されるように行われる。

【0005】

その結果、このような基礎杭を製作するには、長い全長を有する溶接シームが多数必要とされる。そのため、基礎杭の製造が複雑になり、コストもかかる。例えば、高さ３ｍおよび直径７ｍの支持構造セグメントを２つ製造し、これらを接続するには、全長２８ｍの溶接シームが必要になる。すなわち、個々のサブセグメントの対向する側縁または材料端縁を接続するための各３ｍの２倍の溶接シームと、この２つの支持構造セグメントを接続するための２２ｍの周方向溶接シームとが必要とされる（または、個々の管区間が２つのハーフシェルから製造される場合は、３４ｍ）。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本主題は、溶接シームの数を減らす、特に、溶接作業の継続時間を減らす、という目的に基づいている。

【0007】

この課題は、請求項１に記載の支持構造によって解決される。

【0008】

１つの支持構造セグメントが２つ以上のサブセグメントから製造される場合、これらサブセグメントは、それぞれの長手方向端縁において、長手方向溶接シームによって互いに接合される。この場合、これらサブセグメントを接合するために、サブセグメントの数に相当する数の長手方向溶接シームが必要とされる。

【0009】

これらサブセグメントは、金属板、特に金属薄板、から形成されている。金属板は、特に鋼板にし得る。特に、隣接する少なくとも２つのサブセグメントの金属板は同じ肉厚を有する。１つの支持構造セグメントを形成する全てのサブセグメントの金属板は、同じ肉厚を有し得る。１つの支持構造を形成する全ての支持構造セグメントの金属板は、同じ肉厚を有し得る。総トン数を最適化するために、隣接し合う管区間が、または一管区間の各サブセグメントでさえも、それぞれ異なる肉厚を有し得る。

【0010】

サブセグメントの互いに対向する長手方向端縁同士の溶接は、通常、長手方向溶接によって行われる。これは、例えば、ＥＮ ＩＳＯ ２５５３、表２、によると、サブマージアーク溶接による両側の突き合わせ溶接として行うことができる。このプロセスにおいて、対向する長手方向端縁は、その後の溶接工程において貫通溶接される両面突き合わせ溶接部を製作するために、例えば尖らせてあるので、それぞれの接合面において互いに当接する薄板端縁は、サブセグメントの薄板の肉厚全体にわたって接合される。対向する長手方向端縁の準備および貫通溶接される両側の突き合わせ溶接部の製作は、どちらも時間およびコストがかかる。

【0011】

今や認識されているのは、支持構造のために必要とされる機械的特性を実現するために、長手方向端縁に沿った溶接シームが全長にわたって全シームである必要はないことである。むしろ、提案されるのは、それぞれの溶接接合部が複数区間において金属板の肉厚未満の厚さを有し（部分シーム）、複数区間において金属板の肉厚に少なくとも等しい厚さを有する（全シーム）ことである。したがって、２つのサブセグメントの間の接合面において、長手方向端縁に沿って全シームと部分シームとが交互に存在する。

【0012】

特にＥＮ ＩＳＯ ２５５３、表２、によると、特に突き合わせ溶接としての、サブマージアーク溶接による、その厚さが少なくとも複数区間において金属板の肉厚未満である溶接接合部、特に溶接シーム（部分シーム）、を設けると、貫通溶接を全肉厚にわたって必要とする解決策（全シーム）に比べ、工程所要時間および構成要素への入熱を低減できるという利点がもたらされる。驚くべきことに、製作工程中に構造要素の形状を確実に維持するには、接合面の接合を複数の部分領域において行えば既に十分であることが分かっている。

【0013】

溶接接合部の、特に溶接シームの、厚さは、金属板の肉厚に沿った溶接接合部の広がりである。換言すると、金属板の肉厚および溶接接合部の厚さはどちらも、長手方向軸線を横切る、特に支持構造セグメントの内側面および／または外側面に直交する、断面において測定される。支持構造セグメントの肉厚は、成形によってサブセグメントが製作された金属板の厚さに相当することが好ましい。

【0014】

溶接接合部は、サブセグメントの１つの部分長に、２つ以上の長さ区間に、または全長にわたって、延在し得る。それぞれの長手方向軸線に沿って互いに溶接されて閉じたリングを形成している複数のサブセグメントは、支持構造セグメントまたは管区間として理解することができる。支持構造セグメントの長さは、サブセグメントの長手方向軸線に平行に測定され得る。特に、複数の個別スポット溶接または１つ以上の長手方向溶接シームが支持構造セグメントの１つの部分長の、１つの長さ区間の、領域に、または全長に沿って、設けられ得る。

【0015】

長手方向軸線を横切る断面において測定された、金属板の、例えば溶接部の溶接ビードの、肉厚未満である溶接接合部の厚さｄ１は、支持構造セグメントの肉厚ｄ２の４／５以下、または１／２以下、好ましくは１／１０以下、より好ましくは１／２０以下、にでき、したがって、規則ｄ１＝０．８・ｄ２、ｄ１＝０．５・ｄ２、好ましくはｄ１＝０．１・ｄ２、より好ましくはｄ１＝０．０５・ｄ２、のうちの１つを満たすことができる。例えば、支持構造セグメントの肉厚が１００ｍｍになり得る一方で、溶接接合部の、例えば溶接部の溶接ビードの、厚さは僅か５ｍｍ以下である。このケースにおいて、厚さｄ１は、例えば、ＥＮ ＩＳＯ ２５５３、表５、に記載の溶接厚さｓでもよい。

【0016】

支持構造は、適切に形成された複数の支持構造セグメントから組み立てられる。この組み立ては、末端面において当接し合う支持構造セグメントのそれぞれ長手方向軸線が互いに同一線上にあるように、これら支持構造セグメントをそれぞれ周方向溶接シームによって接合することによって行われる。この周方向溶接は、全溶接であることが好ましい。

【0017】

曲げ加工によってサブセグメントを製作可能な各金属板の幅は、通常３ｍ～５ｍであり、各サブセグメントを形成する金属板の長さ寸法は、最大２４ｍであり得る。

【0018】

それぞれのサブセグメントの長手方向端縁は、互いに平行に配置され、したがって互いに対向する。

【0019】

１つの支持構造セグメントは、２より多い数の、すなわち３、４、５、６、７、８、またはそれ以上の数の、相互接続されたサブセグメントを備えることが好ましい。この点に関して、サブセグメントの数に関する制約はない。１つの支持構造セグメントを構成するサブセグメントの数は、その支持構造の直径と、各サブセグメントを形成する金属板の長さとに依存する。

【0020】

各サブセグメントは、金属板から、金属板の幅に沿った曲げ加工によって、部分円筒セグメントとして製作されていることが好ましい。

【0021】

したがって、複数の管区間の異なる直径間の移行は、円錐形サブセグメントによってもたらされる。支持構造は、その鉛直方向に沿って複数の直径を有することが一般的である。

【0022】

サブセグメントの曲げ半径は、囲んでいる円状線の半径以上にすることができる。したがって、囲んでいる円状線を形成する一管区間の各サブセグメントは、それぞれ異なる曲げ半径を有し得る。これにより、当該管区間の安定性を高めることができる。各サブセグメントは、それぞれの末端縁に沿って、非真円状に、特に楕円形、ファセット、ハイポサイクロイド、またはエピサイクロイド状に、曲げられ得る。

【0023】

一実施形態によると、相互接続されるサブセグメントが、それぞれの末端縁が軸線方向に（すなわち、支持構造セグメントの長手方向軸線の方向に）互いから離されるように、互いから長手方向にずらされることが提案される。長手方向のずれの結果、末端縁同士が互いからずらされる。これにより、末端縁間のずれの故に剛性が増した接合部がサブセグメント間にもたらされる。長さがそれぞれ異なる複数のサブセグメントをそれぞれの末端縁において互いに接合する場合は、１つの支持構造セグメントを終端させるために、この支持構造セグメントは１つの平面に延びる１つの末端縁を有することができる。この接合は、ハーフボンドまたはクォータボンドとして形成可能である。これらサブセグメントの末端縁が常に１つの平面にある場合、この接合はクロスボンドと称され得る。

【0024】

２つのサブセグメントの間に軸線方向にギャップが形成されるように、隣接する２つの末端縁を互いから離すこともできる。これにより、一管区間のために必要とされる材料の量が減る。

【0025】

一実施形態によると、２つのサブセグメントが、末端縁に沿って互いに当接する接合面において、少なくとも複数区間において金属板の肉厚より薄い厚さの溶接接合部によって接合されることが提案される。サブセグメント間の互いに当接する末端縁における接合部は、部分シームまたは全シームとして形成可能である。周方向に隣接する末端縁を部分シームまたは全シームとして交互に形成することも可能であり、あるいは末端縁の全てまたは一部の接続を部分シームまたは全シームとして形成することも可能である。１つの支持構造セグメントは、周方向には、それぞれの長手方向端縁が互いに溶接された複数のサブセグメントから形成可能であり、その長さ方向には、それぞれの末端縁が部分シームによって互いに接合された少なくとも２つのサブセグメントから形成可能である。隣接する２つの支持構造セグメントは、当接し合うそれぞれの末端縁において全シームによって互いに周方向に溶接可能である。

【0026】

一実施形態例によると、溶接接合部の厚さが少なくとも金属板の肉厚である、サブセグメント上の互いに対向する２つの接合面を長手方向端縁に沿って長手方向に互い違いにずらすことが提案される。これが意味するのは、第１の長手方向端縁において全シームはサブセグメントの末端縁から第１の距離を有し、もう一方の長手方向端縁において全シームはサブセグメントの末端縁から異なる距離を有することである。したがって、支持構造セグメントの長手方向軸線に垂直な一平面において周方向に、全シームを１つの接合面に形成でき、部分シームを次の接合面に形成できる。また、溶接接合部の厚さが少なくとも一方の隣接サブセグメントの肉厚である、１つのサブセグメント上の互いに対向する２つの接合面を長手方向端縁に沿って長手方向に互いに同じレベルにできる。

【0027】

１つの実施形態によると、溶接接合部の厚さが金属板の肉厚未満である接合面の一区間において、これら接合面の間に保持クリップを配置することが提案される。

【0028】

加えて、少なくとも１つの保持クリップによって接合面同士を接続できる。この保持クリップは、接合面同士を互いに接続するために、物質結合式に、または取り外し可能に、接合面の領域に固締可能な中間片である。保持クリップは、接合される各サブセグメントを、取り扱いおよび接合操作のために望ましい形状に、更に、必要であれば、完成した組み立て状態に、保持するために使用される。１つの支持構造セグメントが末端面において別の支持構造セグメントに接合された後、保持クリップを取り外すことも、当該構成要素上に残すこともできる。

【0029】

保持クリップは、支持構造セグメントの構造安定性を保証しながら、接合面の領域における連続的な長手方向溶接シームを省けるという利点を提供する。例えば、互いに面する２つの接合面を互いから１メートルの距離にすることができる。この距離は、接合面間の接続を確立するために、保持クリップの助けを借りて架橋される。接合面間に２つ以上の保持クリップが設けられ得ることを理解されたい。

【0030】

保持クリップの固締は、各接合面の領域において、溶接、ネジ締め、ボルト締め、リベット留め、または磁気結合、によって行うことができる。その後、貫通溶接が行われず、互いに対向する接合対象構成要素区間の厚さおよび／または長さの一部のみを溶接が構成するように、溶接接合を上記のように行うことができる。

【0031】

一実施形態によると、保持クリップが２つの側で接合面によって囲まれる、および／または少なくとも一方のサブセグメントの外側面および／または内側面と面一に終端する、ことが提案される。これにより、保持クリップを支持構造セグメントの壁形状に、当該構成要素の外形寸法、または完全に組み立てられた状態の支持構造セグメントの所要設置スペース、を増大させることなく、一体化できる。

【0032】

一実施形態によると、保持クリップが少なくとも１つの凹状窪み、特に隅肉、を有し、この窪みが接合面に、特に基本的に如何なるジャンプもなしに、移行すること、および／または基本的に両凹形状を有すること、が提案される。隣接する、または隣接して設けられた、溶接シームに導入される引張応力をできる限り少なくするために、保持クリップは少なくとも１つの凹状隅肉を有することができる。この隅肉は、特に、基本的に如何なるジャンプもなしに、接合面に移行可能である。この隅肉は、ケーブル、線、管、または他の保持および／または接続要素、のためのフィードスルーとして使用可能であり、ひいては環境から支持構造セグメントの内部への、およびこの逆方向への、貫通開口部としての役割を果たすことができる。

【0033】

代わりに、または補足的に、保持クリップはほぼ両凹形状を有し得る。このような両凹形状は、特に、互いに反対方向に向いた２つの隅肉を特徴とする。これら隅肉の各々は、対向する接合面に、ほぼ如何なるジャンプもなしに、移行可能であることが好ましい。これにより、支持構造セグメントの２つの末端面から離して配置された各保持クリップは、境を接する、または隣接する、溶接シームへの引張応力の伝達を２方向に減らすことができる。したがって、両凹保持クリップは、特に、隣接配置された２つの溶接シームの間の亀裂を抑止または制限するために役立ち得る。したがって、溶接シームの亀裂の広がりを保持クリップの領域において中断または停止できるので、亀裂が保持クリップを越えて隣接溶接シームに広がらない。

【0034】

一実施形態によると、接合面を少なくとも複数区間において互いに離す、および／または当接させる、ことが提案される。

【0035】

接合面同士を「突き合わせて」互いに直接隣接させ得る。この場合、これら接合面は、１つ以上の長手方向溶接シームによって簡単に互いに直接接合可能である。これら長手方向溶接シームは、全シームと部分シームとを交互に有する。互いに接触する接合面は、隣接する支持構造セグメントへの周方向溶接を中断なく行えるという利点も提供する。特にサブマージアーク溶接において、連続的な溶接シームが有利である理由は、溶接装置を停止させる必要なしに、シームを形成できるからである。

【0036】

また、少なくとも１枚の金属薄板を接合面の間に配置できる。この金属薄板は、特に、管の内部に大きく突出延在する、および／または、ほぼＬ字状の断面を有する。この場合、単純な直線状の金属薄板も考えられる。この金属薄板は、接合面同士がこの金属薄板を介して間接的に互いに接続されるように、それぞれの接合面に溶接され得る。例えば、互いにほぼ平行に延在する複数の長手方向溶接シームを設けることができる。これら長手方向溶接シームは、金属薄板を２つの側で少なくとも複数区間において囲み、金属薄板を一方の接合面にそれぞれ接続する。この金属薄板は、ケーブル、線、または管を保持および案内するために、および／または防食システムまたは保守設備の構成要素を固締するために、使用可能である。この金属薄板は、全シームおよび／または部分シームの領域に配置され得る。薄板自体も、第１の領域において全溶接によって、および第２の領域において部分溶接によって、各サブセグメントに接合され得る。

【0037】

この溶接接合部は、その強度を高めるために、機械仕上げにかけられていることもある。有利な更なる一展開によると、この溶接接合部は残留圧縮応力を厚さ断面に有する。この残留圧縮応力は、特に冷間成形および／または鍛造によって生じている。溶接部への残留圧縮応力の導入は、引張荷重下での亀裂し易さを低減する。本文脈において、溶接接合部の、特に溶接シームの、厚さ断面に言及するときは、これは、支持構造の長手方向軸線を横切る、特に直交する、断面を指している。溶接シームの領域における残留圧縮応力は、公知の方法で求めることができ、例えば、シームの表面硬度を求めることによって推定可能である。代わりに、または加えて、溶接接合部の荷重が穿孔によって軽減されている場合がある。溶接部は、残留引張応力の故に亀裂し易い領域に特に位置する穴または窪みを含み得る。例えば、長手方向溶接部とこれに隣接する周方向溶接部との間の移行領域の荷重をコア穴によって軽減できる。この場合、長手方向溶接部の一部、特に基材への移行領域、が少なくとも複数区間において除去される。

【0038】

一実施形態によると、支持構造は、特に洋上風力発電施設のための基礎構造、特に基礎杭、特にモノパイル、トリプレット、トリポッド、またはジャケット、であることが提案される。特に、支持構造は、洋上施設、特に風力発電施設、の塔構造であり得る。

【0039】

一実施形態によると、それぞれの長手方向端縁が互いに平行に配置され、相互接続されてリングを形成している複数のサブセグメントが１つの支持構造セグメントを形成していることと、支持構造は、それぞれの長手方向軸線が互いにほぼ一線上にあってそれぞれの末端縁が互いに接続されている少なくとも２つの支持構造セグメントを備えることと、が提案される。これらサブセグメントから形成された支持構造セグメントは、それぞれの末端縁に沿って互いに接続され、ひいては支持構造を形成し得る。この場合、それぞれの支持構造セグメントの長手方向軸線は、互いに一線上に延びる。

【0040】

１つの実施形態によると、２つの支持構造セグメントの当接する末端縁は、少なくとも金属板の肉厚に等しい厚さを有する溶接接合部によって周方向に少なくとも部分的に接続されることが提案される。したがって、２つの支持構造セグメントは、全溶接によって互いに接合される。

【0041】

一実施形態によると、末端面において互いに当接する２つの支持構造セグメントの各サブセグメントの長手方向端縁を互いから角度的にずらすことが提案される。２つの支持構造セグメントがそれぞれの末端面を介して接続される場合は、それぞれのサブセグメントの間の接合面が互いに位置合わせされて一線上に存在するのではなく、隣接する２つの支持構造セグメントの接合面同士が互いにずれるように、これら支持構造セグメントを互いから角度的にずらすことができる。

【0042】

更に示唆されるのは、部分シームの位置をサブセグメントの外側面または内側面と面一にする、中心にする、またはサブセグメントの両側面から非対称距離にする、ことである。

【0043】

以下においては、複数の例示的実施形態を示す図面を参照して、本主題をより詳細に説明する。図面には以下の図が示されている。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1a】サブセグメントの金属板である。

【図1b】曲げられた図１ａの金属板である。

【図2】長手方向端縁に沿って互いに接続されたサブセグメントである。

【図3a】それぞれの末端縁に沿って互いに接続された２つの支持構造セグメントである。

【図3b】サブセグメントが互いにずらされて配置された支持構造セグメントである。

【図4】末端縁に沿った２つのサブセグメントの接続である。

【図5a】全シームである。

【図5b】部分シームである。

【図6】Ｌ字状板を有する部分シームである。

【図7a】保持クリップを有する溶接シームである。

【図7b】サブセグメントと図７ａの保持クリップとの間の溶接シームである。

【発明を実施するための形態】

【0045】

図１は、例えば、金属薄板から、特に薄鋼板から、形成された金属板２を示す。金属板２は、図１ｂに示されているように、曲げ半径４に沿って曲げられる。曲げ半径４は、特に、支持構造セグメントの半径に相当し、したがって、以下に説明するように、管状基礎杭の支持構造の半径に相当する。ただし、曲げ半径は、サブセグメントを囲む半径より大きくすることも小さくすることもできる。

【0046】

曲げられた金属板２は、１つのサブセグメント６を形成する。サブセグメント６は、長さ８ならびに幅１０を有する。長さ８では、２つの長手方向端縁８ａ、８ｂが互いに対向し、幅１０では、２つの末端縁１０ａ、１０ｂが互いに対向する。サブセグメント６の金属板２は、矩形であることが好ましい。

【0047】

支持構造を形成するために、複数のサブセグメント６が、それぞれの長手方向端縁８ａ、８ｂに沿って、互いに接合される。長手方向端縁８ａ、８ｂに隣接する狭い表面は、２つのサブセグメント６の間の長手方向接合面として理解できる。末端縁１０ａ、１０ｂに隣接する狭い表面は、２つのサブセグメント６の間の末端側接合面として理解できる。

【0048】

接合のために、２つのサブセグメント６は、図２から分かるように、長手方向端縁８ａ、８ｂ、またはそれぞれの長手方向接合面、が互いに押し当てられる。その後、これらサブセグメント６は溶接される。この溶接シームは、部分的に全シーム１２で、および部分的に部分シーム１４で、またはシームなしでも、形成可能である。図２は、隣接する長手方向端縁８ａ、８ｂが全シーム１２および部分シーム１４によって互いに溶接されていることを示す。長さ８に沿って、全シーム１２と部分シーム１４とが交互に存在する。

【0049】

図２は、全シーム１２ひいては部分シーム１４を長手方向軸線１８に垂直な平面１６に対してずらすことが可能であることも示す。すなわち、１つのサブセグメント６は、第１の長手方向端縁８ａに全シーム１２を有し得る一方で、このサブセグメント６の反対側では、同じ平面１６に、部分シーム１４が長手方向端縁８ｂに存在し得る。換言すると、長手方向端縁８ａ、８ｂ上の対向する接合面の全シーム１２は、長手方向軸線１８に沿って互いにずらされている。

【0050】

別の実施形態においては、全シームと部分シームとが周方向に主に１つの平面に存在する。

【0051】

互いに溶接されるサブセグメント６は、曲げ半径４でのそれぞれの曲がりの故に、互いに接合され、図３ａに示されているように、管状支持構造セグメントを形成する。

【0052】

それぞれ長手方向端縁８ａ、８ｂに沿って互いに接合された複数のサブセグメント６が支持構造セグメント２０を一緒に形成する。２つの支持構造セグメント２０は、それぞれの末端縁において、全シーム２２によって互いに接合されている。図３ａから分かるように、当接する２つの支持構造セグメント２０の各サブセグメント６の長手方向端縁８ａ、８ｂは、相互に角度的にずらされている。その結果、長手方向端縁８ａ、８ｂにおける接合面に沿った長手方向シームは、１つの支持構造セグメント２０のみにわたって延在し、この支持構造セグメント２０に隣接する次の支持構造セグメント２０において、長手方向端縁８ａ、８ｂにおける接合面に沿った長手方向シームは、それに対して角度的にずらされている。

【0053】

図３ｂに示されているように、１つの支持構造セグメント２０は、それぞれの末端縁１０ａ、１０ｂが長手方向軸線１８に沿って互いにずらされている複数のサブセグメント６から形成可能である。この場合、当接する末端縁１０ａ、１０ｂは、部分シーム１４によって互いに接合可能である。長手方向端縁８ａ、８ｂに沿った接合面は、互いに交互する全シーム１２と部分シーム１４とによって形成可能である。

【0054】

図４は、それぞれの末端縁１０ａ、１０ｂが部分シーム１４によって互いに接合された２つのサブセグメント６を示す。

【0055】

図５ａは、サブセグメント６のそれぞれの長手方向端縁８ａ、８ｂの材料厚全体に及ぶ全シーム１２を示す。図５ｂは、サブセグメント６の材料厚の一部のみに及ぶ部分シームを示す。部分シームの位置は、サブセグメントの側面の外側または内側と面一にすることも、中心にすることも、両側面から非対称距離にすることもできる。

【0056】

セグメント１４の接合面１８の接合部は、保持クリップ２４（図７ａ）を有し得る。保持クリップ２４は、２つの側がシーム１２によって囲まれ、サブセグメント６の内側面（図示せず）および外側面と面一に終端する。保持クリップ２４は、サブセグメント６の長手方向端縁８ａ、８ｂに、特に長手方向接合面８’に、溶接される。これは、図７ｂに示されている。この図では、保持クリップ２４が隣接する接合面８’に全シーム１２によって接続されていることが分かる。

【0057】

保持クリップ２４は、２つの凹状隅肉２８を有する。これら隅肉２８は、長手方向接合面８’内まで、ほぼジャンプなしに延在するので、特に、隅肉２８から互いに対向する接合面８’への移行部に段差または肩部が設けられていない。保持クリップ２４は、ほぼ両凹形状を有する。

【0058】

保持クリップ２４の両凹形状の故に、境を接する、または隣接する、溶接シーム１４の荷重が軽減されるので、特に、溶接シーム１４の領域における引張応力故の亀裂の形成を抑えることができる。更に、保持クリップ２４は、亀裂制限子として役立ち得る。したがって、サブセグメント６の溶接シーム１４のうちの１つが損傷した場合でも、亀裂はセグメント１４の全長に沿って広がらず、保持クリップ２４の領域において中断される。

【0059】

このケースにおいて、保持クリップ２４は支持構造に恒久的に一体化されている。複数の代替実施形態によると、セグメント６同士が末端面において互いに接続された後、保持クリップ２４を除去することもできる。これにより、より大きな貫通開口部を形成できるので、ケーブルまたは他の付属品を管壁に通して取り付けることも、管壁に通すことも、重量を減らすことも、または保持クリップの再利用によってコストを削減することもできる。

【0060】

特に引張荷重に対する、溶接シーム１２、１４の強度を高めるために、冷間成形によって残留圧縮応力が溶接シーム１２、１４に導入されている。代わりに、または加えて、鍛造によって残留圧縮応力を溶接シームに導入することもできる。

【0061】

特にＬ字状の、板２６を接合面８’の間に導入することもできる。板２６は、図６に示されているように、特に部分シーム１４の領域に、設けることができる。

【符号の説明】

【0062】

２ 金属板
４ 曲げ半径
６ サブセグメント
８ 長さ
８ａ、８ｂ 長手方向端縁
８’ 接合面
１０ 幅
１０ａ、１０ｂ 末端縁
１２ 全シーム
１４ 部分シーム
１６ 平面
１８ 長手方向軸線
２０ 支持構造セグメント
２４ 保持クリップ
１６ 板
２８ 隅肉

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【手続補正書】

【提出日】2021-09-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に風力発電施設のための、支持構造であって、前記支持構造は、
－ 互いに、少なくとも部分的に、接続された少なくとも２つのサブセグメントであって、前記サブセグメントは長さと幅とを有する金属板からそれぞれ形成されており、前記長さは前記幅より大きい、サブセグメントを有し、
－ 前記サブセグメントは、長手方向に延在する長手方向端縁をそれぞれ有し、前記長手方向端縁に沿って互いに当接する接合面がそれぞれの溶接接合部によって互いに接合されており、
－ 前記サブセグメントの各々は、幅方向に延在する末端縁を有し、前記サブセグメントはそれぞれの末端縁に沿ってそれぞれ曲げられている、
支持構造において、
－ 前記それぞれの溶接接合部は、前記金属板の肉厚より薄い厚さを複数区間に有し、前記金属板の前記肉厚に少なくともに等しい厚さを複数区間に有する、
支持構造。

【請求項2】

－ 前記サブセグメントの曲げ半径は、囲んでいる円状線の半径以上または以下である、および／または、
－ 前記サブセグメントはそれぞれの末端縁に沿って非真円状に、特に楕円形、ファセット、ハイポサイクロイド、またはエピサイクロイド状に、曲げられている、
請求項１に記載の支持構造。

【請求項3】

相互接続された複数のサブセグメントは互いに対して長手方向にずれているので、それぞれの末端縁は軸線方向に互いに離れている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項4】

相互接続された複数のサブセグメントは互いに対して長手方向にずれているので、それぞれの末端縁は軸線方向に互いに離れており、少なくとも１つのサブセグメントは隣接サブセグメントから長手方向に離れているので、結果としてギャップが形成されている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項5】

２つのサブセグメントが前記末端縁に沿って互いに当接する接合面において溶接接合部によって接合されており、前記溶接接合部の厚さは、少なくとも複数区間において、前記金属板の肉厚未満である、請求項１に記載の支持構造。

【請求項6】

１つのサブセグメント上の互いに対向する２つの接合面は、前記長手方向端縁に沿って互いに対して長手方向にずれており、その溶接接合部の厚さは、隣接する金属板の少なくとも一方の肉厚である、請求項１に記載の支持構造。

【請求項7】

１つのサブセグメント上の前記長手方向端縁に沿って互いに対向する２つの接合面は、その溶接接合部の厚さが前記隣接するサブセグメントの少なくとも一方の肉厚であり、それぞれの高さが長手方向に互いに対して同じ高さである、請求項１に記載の支持構造。

【請求項8】

前記金属板の肉厚未満の厚さを有する溶接接合部を有する前記接合面の区間において、保持クリップが前記接合面の間に配置されている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項9】

前記保持クリップは、２つの側で前記接合面によって囲まれている、および／または前記サブセグメントの少なくとも一方の外側面および／または内側面と面一に終端している、請求項８に記載の支持構造。

【請求項10】

前記保持クリップは、少なくとも１つの凹状窪み、特に隅肉、を有し、前記窪みは、特に基本的に如何なるジャンプもなしに、前記接合面に移行している、および／または基本的に両凹形状を有する、請求項８に記載の支持構造。

【請求項11】

前記接合面は、互いに対するギャップを少なくとも複数区間に有する、および／または互いに当接している、および／または少なくとも１枚の金属薄板が前記接合面の間に配置されており、前記金属薄板は、特に前記管の内部に大きく突出延在する、および／またはほぼＬ字状の断面を有する、請求項１に記載の支持構造。

【請求項12】

前記支持構造は、特に洋上風力発電施設のための、基礎構造、特に基礎杭、特にモノパイル、トリプレット、トリポッド、またはジャケット、である、請求項１に記載の支持構造。

【請求項13】

前記支持構造は、特に陸上または洋上風力発電施設のための、塔構造である、請求項１に記載の支持構造。

【請求項14】

前記サブセグメントは部分円筒セグメントである、請求項１に記載の支持構造。

【請求項15】

それぞれの長手方向端縁が互いに平行に配置され、相互接続されてリングを形成している複数のサブセグメントが支持構造セグメントを形成しており、前記支持構造は少なくとも２つの支持構造セグメントを備え、前記２つの支持構造セグメントの長手方向軸線が互いにほぼ一線上にあり、その末端縁同士が相互接続されている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項16】

２つの支持構造セグメントの前記当接する末端縁は少なくとも部分的に周方向に溶接接合部によって接続されており、前記溶接接合部の厚さは前記金属板の肉厚に少なくとも等しい、請求項１に記載の支持構造。

【請求項17】

前記末端面において互いに当接する２つの支持構造セグメントのサブセグメントの長手方向端縁が互いに対して角度的にずれている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項18】

前記それぞれのサブセグメントの各々はそれぞれの長手方向に長手方向軸線を画定しており、前記それぞれのサブセグメントの前記長手方向軸線は、前記支持構造の長手方向軸線に平行に延びている、請求項１に記載の支持構造。

【請求項19】

前記それぞれのサブセグメントの曲げ半径は、前記支持構造の曲率半径に相当する、請求項１に記載の支持構造。

【請求項20】

前記部分シームの位置は、前記サブセグメントの外側面または内側面と面一である、中心にある、または前記サブセグメントの前記両側面から非対称距離にある、請求項１に記載の支持構造。

【国際調査報告】