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特表2022-520939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
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(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】2022-04-04
(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 20160101AFI20220328BHJP
   F03D 80/80 20160101ALI20220328BHJP
   E04H 12/16 20060101ALI20220328BHJP
   E04H 12/12 20060101ALI20220328BHJP
   E04H 12/08 20060101ALI20220328BHJP
【FI】
F03D13/20
F03D80/80
E04H12/16
E04H12/12
E04H12/08
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021546323
(86)(22)【出願日】2020-02-10
(85)【翻訳文提出日】2021-10-05
(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
(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
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】特許業務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
【テーマコード(参考)】
3H178
【Fターム(参考)】
3H178AA03
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB35
3H178BB77
3H178CC23
3H178DD67X
(57)【要約】
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。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、コンクリートコア(240)と、を備え、ブラインド孔の環状配置は、通路孔(212)の環状配置よりも大きい半径(R5)を有し、スチール外側ケーシング(220)は、ブラインド孔(211)の環状配置よりも大きい半径を有し、コンクリートコア(240)は、スチールフランジ(210)およびスチール外側ケーシング(220)に隣接し、コンクリートコアの半径方向内側部(241)は、通路孔の環状配置よりも大きい半径(RB)を有する。
【選択図】 図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力発電設備(1)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、
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】
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/またはスチール内側ケーシング(230)の半径方向外側部(232)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(232、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数倍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1~3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(220)に直接隣接し、特に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(230)に直接隣接し、特に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、前記スチールフランジ(210)に直接隣接し、特に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1~4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1~5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、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)は、前記スチールフランジ(210)に溶接される、請求項1~6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(1)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(1)。
【請求項10】
風力発電設備(1)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、提供すること(1001)と、
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)、および好ましくは、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、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)を前記スチールフランジ(210)に溶接すること(1004)、および/または、
前記コンクリートコア(240)を固める前に、補強部材(243)を導入すること(1006)、および/または、
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(1、2000)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)、好ましくは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223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233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
【手続補正書】
【提出日】2021-10-05
【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】
風力発電設備(1)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、
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】
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/またはスチール内側ケーシング(230)の半径方向外側部(232)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(232、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数倍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~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~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、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)は、前記スチールフランジ(210)に溶接される、請求項~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(1)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(1)。
【請求項10】
風力発電設備(1)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、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、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)を前記スチールフランジ(210)に溶接すること(1004)、および/または、
前記コンクリートコア(240)を固める前に、補強部材(243)を導入すること(1006)、および/または、
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(1、2000)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。
【国際調査報告】