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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft im Wesentlichen einen Windkraftanlagenturmaufbau
und insbesondere einen Windturm und dessen Aufbauverfahren, die
einen preiswerten Bahntransport von Abschnitten für große
Türme ermöglichen. Zusätzlich ermöglicht
sie eine Aufrüstung von vorhandenen Türmen, um
größere Rotoren handhaben zu können.
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Über
viele Jahre war es übliche Praxis, Windkraftanlagenturmabschnitte
aus Stahl getrennt in einer Fertigungseinrichtung zu bauen, und
dann jeden vollständigen Abschnitt an den Ort zu transportieren,
an dem die Montage des Windkraftanlagenturms ausgeführt
wurde. Die Turmabschnitte hatten typischerweise eine zylindrische
oder leicht konische Form und jeder von den Abschnitten konnte wiederum
entlang axialen Linien in eine angemessene Anzahl von Schalen unterteilt
werden.
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Aufgrund
des ständig zunehmenden Bedarfs nach Türmen mit
größerer Kapazität und demzufolge größeren
Abmessungen aller Teile, die zum Bau derartiger Türme erforderlich
sind, ist eine physische Grenze durch die Infrastruktur, wie z.
B. durch die lichte Weite unter einer Brücke oder in einem
Tunnel vorgegeben.
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Die
Windlast nimmt mit dem Quadrat der Windgeschwindigkeit zu, und demzufolge
muss, je höher die Windkraftan lagentürme sind,
die Struktur umso fester dimensioniert werden, was wiederum bedeutet,
dass entweder die Wanddicke erhöht oder der Durchmesser
erweitert werden sollte. Es kann vorteilhaft sein, den Turmdurchmesser
statt der Dicke der Stahlplatte oder eines anderen Wandmaterials
zu vergrößern. Eine vergrößerte
Dicke würde höhere Materialkosten und die Notwendigkeit
schwererer Transportfahrzeuge bedeuten, sei es Lastwagen, Züge,
Schiffe oder Helikopter, während die Durchmesser nur klein
genug sein müssen, um die Fahrzeughöhen zu begrenzen,
damit sie Brücken und Tunnel passieren können.
Ferner ist dickeres Stahlmaterial schwieriger zu formen und zu verarbeiten.
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Um
den Transport von Abschnitten mit größerem Durchmesser
zu ermöglichen, um größere Türme
mit größeren Spitzenlasten zu unterstützen, wurde
bereits vorgeschlagen, dass Turmabschnitte entlang vertikaler Linien
unter Ausbildung von zwei halbzylindrischen Schalen aufgeteilt werden (
WO2004/083633 von Jensen).
Die Größe der halbzylindrischen Schalen ist mit
den maximalen Abmessungen für den Transport vereinbar.
Verschraubte Flansche sind entlang der axialen Richtung der halbzylindrischen
Schalen vorgesehen, welche einen Zusammenbau vor Ort nach dem Transport
ermöglichen. Es ist jedoch erwünscht, einen Zusammenbau vor
Ort aufgrund von extremem Gelände und schwierigen Umgebungsbedingungen
zu begrenzen. Ferner macht die Erzeugung zusätzlicher Verbindungsstellen
den Turm möglicherweise für zusätzlich
Ausfallarten anfällig.
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1A bzw. 1B stellen
maximale Raumhüllkurven dar, die für einen Lastwagen-
und Bahntransport innerhalb der Vereinigten Staaten zur Verfügung
stehen. Bahntransport ist die preiswerteste Transportart für
größere Turmabschnitte. Ein exemplarischer 80
m Turm weist drei Turmabschnitte mit variierendem Durchmesser und
Dicke auf. Die derzeitigen Basis- und Mittelabschnitte haben einen maximalen
Durchmesser von 4,30 m (14,11 feet). Der derzeitig oberste Abschnitt
hat einen maximalen Durchmesser von 3,51 m (11,5 feet). Die Raumhüllkurve 10 für
einen Transport durch Lastwagen ist etwa 4,27+ m (14+ feet), was
somit einen rohrartigen Abschnitt 20 von angenähert
diesem Durchmesser ermöglicht, um in die Raumhüllkurve
zu passen. Die Raumhüllkurve 40 für einen
Bahntransport beträgt 3,35 m bis 3,96 m (11 feet bis 13
feet) auf einer Seite und ermöglicht somit einen rohrförmigen
Querschnitt 50 bis zu angenähert diesem Durchmesser,
um in die Raumhüllkurve zu passen. Der derzeitig oberste
Abschnitt ist somit per Bahn transportierbar. Die derzeitigen Basis-
und Turmmittenabschnitte überschreiten die Schienenhüllkurve.
Die derzeitigen Basis- und Turmmittenabschnitte müssen
per Lastwagen transportiert werden und sind im Allgemeinen innerhalb der
Lastwagentransporthüllkurve von etwa 4,27+ m (14+ feet)
dimensioniert. Lastwagen- und Bahntransport außerhalb der
Vereinigten Staaten sind ebenfalls hinsichtlich ähnlicher
Raumhüllkurvenüberlegungen, jedoch mit lokal spezifischen
Abmessungen begrenzt.
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Demzufolge
betragen aufgrund der niedrigeren Kosten des Bahntransports die
Kosten für den Transport des oberen Abschnittes etwa 50%
der Kosten für den Transport der Basis- und Turmmittenabschnitte.
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Demzufolge
gibt es einen Bedarf, für eine Konstruktion aller Turmabschnitte
für große Windkraftanlagentürme zu sorgen,
bei der die Abschnittsdurchmesser in den maximalen Durchmesser für
den Bahntransport fallen, welche jedoch fest genug sind, um den
auf die Abschnitte ausgeübten Belastungen zu widerstehen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren,
um den Transport von Abschnitten großer Windkraftanlagentürmen
zu einer Windfarmstelle durch Bahntransport zu ermöglichen, indem
die Turmabschnitte so konstruiert werden, dass sie in eine zulässige
Raumhüllkurve für den Bahntransport fallen. Zusätzlich
ermöglicht sie die Aufrüstung von bestehenden
Türmen, so dass sie mit größeren Rotoren
arbeiten können.
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Zusammengefasst
wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Windkraftanlagenturm bereitgestellt, der einen Bahntransport
der Windkraftanlagenabschnitte zulässt. Der Windkraftanlagenturm
enthält mehrere axiale rohrförmige Abschnitte,
wobei die Abschnitte einen Außendurchmesser haben, der
nicht größer als ein vorgegebener Maximaldurchmesser
ist; ein Hauptstrukturelement für jeden von den Axialabschnitten,
wobei das Strukturelement eine im Wesentlichen zylindrische Form besitzt;
und Eckenverstärkungen für die Hauptstrukturelemente.
Die Eckenverstärkungen sind im Wesentlichen in gleichem
Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes herum und etwa
um 90 Grad getrennt angeordnet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Unterstützungssystem
für einen bereits früher aufgebauten Windkraftanlagenturm
bereitgestellt, der mehrere axiale rohrförmige Abschnitte
mit einem Hauptstrukturelement für jeden der axialen Abschnitte
enthält, wobei das Strukturelement im Wesentlichen eine
zylindrische Form aufweist. Das Unterstützungssystem beinhaltet
Eckenverstärkungen für die Hauptstrukturelemente
von wenigstens einem der mehreren axialen rohrförmigen Abschnitte.
Die Eckenverstärkungen sind im Wesentlichen in gleichem
Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes auf der Innenoberfläche oder
der Außenoberfläche des Hauptstrukturelementes
vorgesehen und die Eckenverstärkungen können ferner
innerhalb einer Hüllkurve einer maximalen Abmessung auf
einer Seite enthalten sein, die für den Bahntransport zugelassen
werden kann. Jedoch müssen die Eckenverstärkungen
für Reparatur, Nachrüstung oder Aufrüstung
bestehender Türme nicht hinsichtlich Größenüberlegungen,
ob sie in den offenen Raum in den Ecken der Transporthüllkurve passen,
begrenzt sein, da sie meistens vor Ort angebaut werden.
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Es
wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Strukturunterstützung
für Windkraftanlagentürme bereitgestellt, um zu
ermöglichen, dass Turmabschnitte in eine vorgegebene Raumhüllkurve
für Bahntransport passen. Das Verfahren beinhaltet die
Lieferung mehrerer axialer rohrförmiger Abschnitte, wobei
die Abschnitte einen Außendurchmesser haben, der nicht
größer als ein vorgegebener maximaler Durchmesser
ist; eine Formgebung eines Hauptstrukturelementes für jeden
der mehreren axialen rohrförmigen Abschnitte, so, dass
es im Wesentlichen eine zylindrische Form hat; eine Ausbildung von
Eckenverstärkungen zur Befestigung an den Hauptstrukturelementen
für wenigstens einen von den mehreren axialen rohrförmigen
Abschnitten, um eine Raumhüllkurve für die Kombination
festzulegen, die nicht größer als eine spezifizierte
Abmessung auf einer Seite ist, die für Bahntransport zugelassen
werden kann; und eine Anbringung der Eckenverstärkungen
ab wenigstens einem von den Hauptstrukturelementen. Die Eckenverstärkungen
werden in gleichem Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes
an jeder Ecke befestigt. Ferner beinhaltet das Verfahren die Verbindung
aneinander angrenzender Enden der Eckenverstärkungen, wenn
sich die Eckenverstärkungen bis zu der angrenzenden hin
erstrecken. Die Eckenverstärkungen können sich
entweder auf der Außenseite oder auf der Innenseite der
Hauptstrukturelemente befinden. Die Eckenverstärkungen
für Reparatur, Nachrüstung oder Aufrüstung
bestehender Türme müssen hinsichtlich Größenüberlegungen,
in den offenen Raum in den Ecken der Transporthüllkurve
zu passen, nicht beschränkt sein, da sie meistens vor Ort
an Enden der rohrförmigen axialen Abschnitte angebaut werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig
durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
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1A und 1B maximal
verfügbare Raumhüllkurven für den Transport
innerhalb der Vereinigten Staaten darstellen;
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2 einen
exemplarischen erfindungsgemäßen Windkraftanlagenturm
darstellt;
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3A und 3B exemplarische Turmabschnitte
mit Eckenverstärkung in den Ecken darstellen;
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4 eine exemplarische Anordnung für eine
interne Verstärkung eines Windkraftanlagenturms darstellt;
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4B eine
exemplarische Anordnung für externe Verstärkung
des Windkraftanlagenturms während Reparatur, Nachrüstung
oder Aufrüstung darstellt, welche nicht auf die Raumhüllkurve
für den Bahntransport beschränkt sein muss;
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5 eine
exemplarische Anordnung für Eckenstützen eines
Windkraftanlagenturms darstellt; und
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6 einen
Bahntransport für Turmhauptstrukturelemente gleicher Länge
darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
nachstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
haben viele Vorteile, einschließlich der, die es ermöglichen,
dass Windkraftanlagenturmabschnitte, die früher große
Durchmesser für die strukturelle Integrität erforderten,
verringerte Durchmesser enthalten, welche in die zulässigen
Raumhüllkurven für Bahntransport fallen. Die strukturelle
Integrität für die axialen rohrförmigen
Abschnitte kann durch Eckenverstärkungen bereitgestellt
werden, welche in den verfügbaren Raum um die rohrförmigen
Abschnitte herum aber auch in die Raumhüllkurve für
den Bahntransport passen. Ferner kann eine Unterstützung
für die Turmstruktur durch Eckenstützen bereitgestellt
werden, die an einem Ende an den Eckenverstärkungen und
an einem gegenüberliegenden Ende an einem Fundament befestigt
sind. Die strukturelle Integrität für einen bereits bestehenden
Windkraftanlagenturm kann ebenfalls durch die Hinzufügung
von Eckenverstärkungen und Eckenstützen als Reparatur,
Aufrüstung oder Nachrüstung verbessert werden.
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2 stellt
einen exemplarischen erfindungsgemäßen Windkraftanlagenturm
dar. Ein die Erfindung verkörpernder Windkraftanlagenturm 100 kann
mehrere axiale rohrförmige Abschnitte enthalten. In dem
exemplarischen Windkraftanlagenturm sind drei axiale rohrförmige
Abschnitte vorhanden: Ein oberer Abschnitt 110, ein Turmmittenabschnitt 120 und
ein Basisabschnitt 130, obwohl die Erfindung auf Windkraftanlagentürme
mit einer geringeren oder größeren Anzahl von
Abschnitten angewendet werden kann. Derartige Türme können
eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen, obwohl ein leichter
Konus enthalten sein kann. Der Außendurchmesser 160 des
Turmabschnittes darf nicht größer als ein vorgegebener
maximaler Durchmesser sein, der durch die maximale Raumhüllkurve
für Bahntransport begrenzt ist. Jedoch kann in einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder axiale
rohrförmige Abschnitt ein Hauptstrukturelement 135 mit
einer im Wesentlichen zylindrischen Form mit einem gleichmäßigen
Querschnitt enthalten. Das Hauptstrukturelement 135 für jeden
von den axialen rohrförmigen Abschnitten kann auch eine
gleichmäßige Wanddicke 140 enthalten. Um
die Transportfähigkeit weiter zu verbessern, können
die Turmabschnitte eine gleiche axiale Länge 145 aufweisen.
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Das
Hauptstrukturelement 135 kann an den Ecken mit Eckenverstärkungen 150 verstärkt
sein. Die Eckenverstärkungen können im Wesentlichen
in gleichem Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes etwa
in 90 Grad Abständen zentriert vorgesehen sein. Die Eckenverstärkungen
können bevorzugt Elemente aus standardmäßigen
gerollten oder ge stanzten Stahlplattenabschnitten sein, können
aber auch andere Materialien enthalten, welche eine Unterstützung
mit äquivalenter Festigkeit bereitstellen. Typischerweise
ist die Eckenverstärkung 150 an dem Hauptstrukturelement 135 durch
Verschweißen oder eine andere geeignete Befestigungstechnik in
der Herstellungseinrichtung anzubringen, um Schweißen oder
zusätzliche Arbeit an der Aufbaustelle zu vermeiden, an
der das Wetter oder Gelände Schwierigkeiten bereitet. Die
Eckenverstärkungen 150 können sich axial
entweder vollständig oder teilweise über die Länge
von wenigstens einem der mehreren axialen rohrförmigen
Abschnitte erstrecken. Hier sind die Eckenverstärkungen 150 als
sich vollständig über die Länge 145 der
Hauptstrukturelemente 135 erstreckend dargestellt. Wenn
die Eckenverstärkungen 150 auf die Hauptstrukturelemente 135 aufgebracht
sind, um axiale rohrförmige Abschnitte (z. B. Basisabschnitt 130 und
Turmmittenabschnitt 120) zu verbinden und sich im Wesentlichen axial
weiter erstrecken, um auf angrenzenden Enden 165 axialer
rohrförmiger Abschnitte zu treffen, werden die Eckenverstärkungen 150 strukturell
an den angrenzenden Enden 165 verbunden. Die Eckenverstärkungen 150 können
mittels eines verschraubten Verbindungsteils 155 oder mittels
anderer im Fachgebiet bekannter Montagetechniken verbunden werden.
Ferner kann, wenn die Eckenverstärkungen 150 wenigstens
für einen Basisabschnitt 130 vorgesehen sind,
das untere Ende 170 der Eckenverstärkung 150 für
den Basisabschnitt an einem Fundament 175 befestigt werden,
um der Struktur zusätzliche Festigkeit zu geben. Die exemplarische
Eckenverstärkung 150 von 2 ist mit
einem im Wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt 198 im
Verlauf ihrer Länge dargestellt. Jedoch kann auch eine
sich verjüngende Eckenverstärkung 150 alternativ
vorgesehen sein (nicht dargestellt), wobei der Querschnitt oder
die Dicke der Eckenver stärkung 150 am Boden größer
als an der Spitze der Verstärkung oder für einen
Basisabschnitt als für einen Turmmittenabschnitt ist.
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Gemäß nochmaligem
Bezug auf 1A werden, wenn ein Strukturelement 20 mit
zylindrischer Form mit einem Außendurchmesser gleicher Länge
wie die Seite der quadratischen Raumhüllkurve 10 den
Raum belegt, etwa 21,5% der Raumhüllkurve 10 in
den Ecken 30 nicht genutzt und daher verschwendet.
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3A und 3B stellen
exemplarische Ausführungen für die Eckenverstärkungen
dar, welche verfügbare "Eckenräume" in einer Raumhüllkurve
für Bahntransport ausnutzen. Verschiedene Konfigurationen
der Eckenverstärkungen können zur Versteifung
der Struktur angewendet werden. Die Eckenverstärkung muss
so bemessen sein, dass sie in den Eckenraum 320 passt.
Unter den Konfigurationen können V-förmige Eckenverstärkungen 330 oder
H-förmige Eckenverstärkungen 340 für
jeden von den Eckenbereichen 320 zur Verstärkung
vorgesehen sein. Andere Querschnittsformen (andere als V oder H)
sind möglich. Unabhängig von der Form sollte das
Hauptstrukturelement 350 zusammen mit den angebauten Eckenverstärkungen
(320, 330) keine größere Raumhüllkurve
als die spezifizierte maximale Abmessung auf einer Seite 365 belegen.
Ferner muss die größte maximale Abmessung auf
jeder Seite der Raumhüllkurve 360 klein genug
zur Ermöglichung eines Bahntransports sein. Für
die U. S. ist die maximale Abmessung, die für Bahntransport
zugelassen werden kann, angenähert 3,35 m bis 3,96 m (11
feet bis 13 feet) auf einer Seite. Für internationalen
Bahntransport kann die maximale Abmessungsseite, die im Bahntransport
zugelassen werden kann, von Region zu Region variieren. Ferner kann
die zulässige Raumhüllkurve sowohl für
die U. S. als auch internationale Bereiche in der Zukunft variieren.
Der Schutzumfang dieser Erfindung kann sich auf alle derartigen
regionalen Variationen in der maximalen Seitendimension und Modifikationen
und Änderungen in derartigen Abmessungen, die zukünftig
auftreten können, beziehen.
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Die
V-Formen und die H-Formen und weitere vorstehend für die
Eckenverstärkungen beschriebene Konfigurationen können,
wenn sie entlang der axialen Länge der Hauptstrukturelemente
befestigt sind, einen umschlossenen oder halb umschlossenen Hohlraum
oder Raum 370, 380 definieren, der sich über
die volle Länge einzelner Turmabschnitte erstrecken oder
sich sogar bis zu dem höchsten Punkt des oberen Abschnittes
erstrecken kann. Diese Hohlräume können zum Verlegen
elektrischer, hydraulischer und Anschlussleitungen am Turm entlang
bis hoch zu der Gondel verwendet werden.
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Die
Eckenverstärkungen 150 können erzeugt
werden, indem sie an einer Außenoberfläche 180 oder
einer Innenoberfläche 185 des Hauptstrukturelementes 135 befestigt
werden. Bevorzugt werden die Eckenverstärkungen 150 an
der Außenoberfläche 180 des Hauptstrukturelementes
gebracht, da eine derartige Platzierung das Trägheitsmoment
für den Turm maximiert. Ein weiterer Vorteil, der durch die
Platzierung der Eckenverstärkungen 150 auf der Außenseitenoberfläche
des Hauptstrukturelementes 135 bereitgestellt wird, besteht
in der Minimierung der Sicherung und Verpackung während
des Transportes. Die großen Hauptstrukturelemente 135 alleine
sind zylindrisch und haben eine Tendenz zum Rollen. Die Eckenverstärkungen
dienen als Rollverhinderungsvorrichtungen und würden eine
leichte Verankerung eines Turmabschnittes mit diesem Merkmal an
der Waggonladefläche ermöglichen.
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4A veranschaulicht
eine Anordnung für eine interne Verstärkung der
Turmstruktur. Eine derartige Platzierung der Eckenverstärkungen 150 auf der
Innenoberfläche 185 des Hauptstrukturelementes 135 kann
ausgeführt werden, wenn andere Überlegungen es
unerwünscht oder unmöglich machen, sie auf der
Außenoberfläche 180 zu platzieren. Beispielsweise
kann die Anbringung der Eckenverstärkungen 150 an
der Außenseite des Turms die gefällige schlanke
Form und das ästhetische Aussehen verschlechtern, das einem
Windkraftanlagenturm zugeordnet sein könnte, was es möglicherweise schwieriger
macht, eine öffentliche Akzeptanz für Aufstellorte
zu gewinnen. Ferner könnten (siehe 2) am oberen
Abschnitt 110 und mittleren Abschnitt 120 externe
Eckenverstärkungen 150 möglicherweise
die Rotation der Windkraftanlagenschaufel stören. Aus diesen
Gründen kann es u. a. erforderlich sein, Eckenverstärkungen
in den Hauptstrukturelementen zu verwenden.
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Um
eine weitere Unterstützung für den Turm bereitzustellen,
können zusätzlich zu der durch die Eckenverstärkungen
bereitgestellten Versteifung Eckenstützen vorgesehen werden.
Die Eckenstützen können gewalzte oder gestanzte
Elemente beinhalten. Die gewalzten oder gestanzten Elemente können
aus Plattenstahl oder anderem Material äquivalenter Festigkeit
aufgebaut sein. Die Eckenstützen 190 können
wiederum gemäß 2 an den
Eckenverstärkungen 150 an einem Verbindungsende 191 durch
Verschrauben oder andere im Fachgebiet bekannte Einrichtungen befestigt
werden. Der Basisabschnitt 130 ist den größten
Lastkräften ausgesetzt, so dass man üblicherweise
bevorzugt der Turm mit Eckenstützen 190 für
den Basisabschnitt 130 unterstützt wird. Das Unterstützungsende 192 der
Eckenstütze 190 kann an dem Funda ment 175 befestigt sein.
Es ist jedoch möglich, die Eckenstützen an mehr
als nur einem (nicht dargestellten) axialen rohrförmigen
Abschnitt des Turms anzubringen, wenn Eckenverstärkungen
an den höheren Abschnitten vorgesehen sind.
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5 stellt
die Eckenstützstruktur für einen Windkraftanlagenturm
dar. Hier sind Eckenverstärkungen 151 für
den Basisabschnitt 130 und Turmmittenverstärkungsabschnitte 152 für
den Turmmittenabschnitt 120 vorgesehen. Eckenstützen 190 können für
jede Eckenverstärkung für den Basisabschnitt 130 vorgesehen
sein. Die Verbindungsenden 191 der Eckenstützen 190 sind
an dem oberen Ende der Eckenverstärkungen 151 für
den Basisabschnitt 130 befestigt. Die Unterstützungsenden 191 der
Eckenstützen 190 sind an einem Fundament 175 für
die Turmstruktur verankert. Das Fundament 175 zur Verankerung
kann entweder ein neu eingebautes Fundament 193, wie z.
B. ein Pfahlfundament, oder ein bereits bestehendes Fundament, wie
z. B. das Hauptfundament 194, für den Turm sein.
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Ein
Unterstützungssystem kann ferner für eine Aufrüstung,
Reparatur oder Nachrüstung eines bereits früher
aufgebauten Windkraftanlagenturms vorgesehen sein, bei dem der Windkraftanlagenturm mehrere
axiale rohrförmige Abschnitte mit einem Hauptstrukturelement
für jeden der axialen rohrförmigen Abschnitte
enthält. Hier kann das Strukturelement im Wesentlichen
eine zylindrische Form aufweisen, wobei wiederum erkennbar ist,
dass das Strukturelement eine Verjüngung enthalten kann.
Das Unterstützungssystem kann erwünscht sein,
um zusätzliche strukturelle Integrität zu erzeugen,
oder um zusätzliches Gewicht aus einer Vergrößerung
der auf dem Turm montierten Windkraftanlage und der montierten Gondel
zu berücksichtigen.
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Das
Unterstützungssystem kann Eckenverstärkungen für
das Hauptstrukturelement von wenigstens einem der mehreren axialen
rohrförmigen Abschnitte enthalten. Siehe 2, 3, 4 und 5. Die
Eckenverstärkungen 150 können im Wesentlichen
in Gleichem Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes 135 vorgesehen
sein. Die Eckenverstärkungen 150 können
entweder an der Innenoberfläche 185 oder der Außenoberfläche 180 der
Hauptstrukturelemente 135 befestigt sein. Für diese
Nachrüstung würden die Eckenverstärkungen 150 durch
Verschweißen, Verschrauben oder andere im Fachgebiet bekannte
Mittel installiert werden, was vor Ort und nicht in der Fertigungseinrichtung
stattfindet. Ähnlich zur Anbringung am ursprünglichen
Aufbau können die Eckenverstärkungen auf einem
oder mehreren von den Turmabschnitten (z. B. der Basis 130,
der Turmmitte 120 und der Spitze 110) angebracht
werden, und können sich teilweise oder vollständig über
die Länge des Hauptstrukturelementes 135 erstrecken.
Wenn die Eckenverstärkungen 150 auf angrenzende
Enden 165 eines axialen rohrförmigen Abschnittes
treffen, können die Eckenverstärkungen 150 angrenzender
Abschnitte (z. B. der Basis 130 und der Turmmitte 120)
zur weiteren Versteifung verbunden werden. Das Unterstützungsende 192 der Eckenstützen 190 für
den Basisabschnitt 130 kann ferner durch eine Befestigung
an einem bereits bestehenden oder neu errichteten Fundament 175 versteift
werden. Wenn der Windkraftanlagenturm bereits vor Ort errichtet
ist, müssen die Hauptstrukturelemente 135 beispielsweise
für eine Reparatur, Nachrüstung oder Aufrüstung
nicht transportiert werden. Die Anforderung an die Transportfähigkeit
besteht in diesem Falle darin, dass die Eckenverstärkungselemente
selbst in die Bahntransportraumhüllkurve passen.
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Die
Verbindung von Elementen des Unterstützungssystems (Eckenverstärkungen
an den Hauptstrukturelementen, Eckenverstärkungen an Eckenverstärkungen,
Eckenstützen an Eckenverstärkungen) können
durch Verschrauben, Verschweißen oder andere im Fachgebiet
bekannte für einen Einbau vor Ort geeignete Mittel erfolgen.
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Das
Unterstützungssystem für einen bestehenden Turm
kann ferner Eckenstützen für jede von den Eckenverstärkungen
für wenigstens einen von den mehreren axialen rohrförmigen
Abschnitten umfassen. Die Eckenstützen können
mit den Eckenverstärkungen an einem Ende und mit einem
neuen oder bereits bestehenden Fundament für den Turm an
einem gegenüberliegenden Ende verbunden werden. Ferner
ist, wenn Eckenverstärkungen für einen bereits
aufgebauten Windturm vorgesehen sind und der Transport der Turmabschnitte
kein Problem darstellt, stellt dann die Nutzung von vier Eckenverstärkungen,
die um etwa 90 Grad um die Außenoberfläche herum
angeordnet sind, kein Einschränkung dar, so dass zusätzliche
Eckenverstärkungen an anderen Umfangsstellen vorgesehen
werden können.
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4B stellt
Eckenverstärkungen bei Aufrüstungen, Nachrüstungen
und Reparaturen von bereits bestehenden Windkraftanlagentürmen
vor Ort dar. Die Eckenverstärkungen können externe
Eckenverstärkungen 410 oder interne Eckenverstärkungen 420 sein.
Die externen Verstärkungen 410 oder die internen
Verstärkungen 420 werden nicht mit den Turmabschnitten
für einen bereits bestehenden Turm transportiert. Daher
bestehen Anforderung für die Bahntransportabmessung bei
Reparatur-, Aufrüst-, Aftermarket- und Nachrüst-Anwendungen
nur darin, dass die Eckenverstärkungen selbst auf die Raumhüllkurve 430 für
Bahntransportfähigkeit be grenzt sein müssen. Die
Kombination des Hauptstrukturelementes 135 und der Eckenverstärkung 410 kann
die Raumhüllkurve 430 überschreiten.
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6 stellt
einen Bahntransport für Turmhauptstrukturelemente eines
exemplarischen Windkraftanlagenturms mit drei Abschnitten dar. Eine
Lokomotive 610 mit wenigstens drei Waggons 620, 630 und 640 transportiert
die Turmabschnitte. In dem exemplarischen Turm mit drei Abschnitten
ist jeweils ein Abschnitt einem Waggon zugeordnet. Der oberste Abschnitt 110 für
dieses Beispiel hat ein Hauptstrukturelement 650, das keine
Eckenverstärkungen verwendet, und den Raumanforderungen
für den Bahntransport genügt. Die Hauptstrukturelemente 660 für
den Turmmittenabschnitt 120 und den Basisabschnitt 130 sind
mit Eckenverstärkungen 150 versehen, die in Kombination
in die Raumhüllkurve 670 für den Bahntransport
fallen. Jeder Turmabschnitt weist im Wesentlichen die gleiche Länge 680 auf,
die durch die Länge der Eisenbahnwaggons 620, 630 und 640 aufgenommen
werden kann. Die Eckenstützen 190 können
im Inneren von einem oder mehreren der Abschnitte gelagert werden.
Ferner ist für einen U. S.-Transport die Länge des
Eisenbahnwagens auf etwa 27,13 m (89 feet) beschränkt.
Ein Eisenbahntransport außerhalb der U. S. ist ebenfalls
anhand ähnlicher Überlegungen bezüglich
der Länge, jedoch mit lokal spezifischen Abmessungen beschränkt.
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Die
Erfindung beinhaltet ferner ein Verfahren zum Bereitstellen einer
strukturellen Unterstützung für Windkraftanlagentürme,
um zu ermöglichen, dass die Turmabschnitte in eine vorgegebene
Raumhüllkurve für Bahntransport passen. Das Verfahren
beinhaltet die Lieferung mehrerer axialer rohrförmiger
Abschnitte, wobei die Abschnitte keinen größeren
Außendurchmesser als einen vorgegebenen maximalen Durchmesser
haben. Ein Hauptstrukturelement für jeden von den mehreren
axialen rohrförmigen Abschnitten ist so geformt, dass es
im Wesentlichen eine zylindrische Form hat. Eckenverstärkungen
sind zur Befestigung an den Hauptstrukturelementen an wenigstens
einem von den mehreren axialen rohrförmigen Abschnitten
ausgebildet, um eine Raumhüllkurve für die Kombination
festzulegen, die nicht größer als eine spezifizierte
Abmessung auf einer Seite ist, die einen Bahntransport zulässt.
Die Eckenverstärkung kann sich entweder teilweise oder
vollständig über die Länge des axialen
rohrförmigen Abschnittes erstrecken. Die Eckenverstärkungen
sind an wenigstens einem der Hauptstrukturelemente befestigt, wobei
die Eckenverstärkungen in gleichem Abstand um den Umfang
des Hauptstrukturelementes an jeder Ecke angeordnet sind.
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Das
Verfahren beinhaltet ferner die Befestigung der Eckenverstärkungen,
wenn die Eckenverstärkung für die Befestigung
wenigstens eines Basisabschnittes an einem Fundament für
den Windturm geliefert wird. Eckenstützen sind für
jede Eckenverstärkung wenigstens des Basisabschnittes vorgesehen,
wenn die Eckenverstärkungen wenigstens für den
Basisabschnitt vorgesehen sind. Dann sieht das Verfahren die Befestigung
eines Endes der Eckenstütze an der Eckenverstärkung
vor. Das gegenüberliegende Ende der Eckenstütze
wird wenigstens an einem von einem neuen Fundament und einem bereits
bestehenden Fundament für den Turm befestigt.
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Die
Befestigung von Eckenverstärkungen und Eckenstützen
auf der Außenoberfläche des zylindrischen Hauptelementes
ergibt eine bessere Unterstützung für den Turm
durch die Erhöhung des Trägheitsmomentes. Jedoch
kann die Außen seitenverstärkung das ästhetische
Aussehen des Turms stören und somit einen bestimmten Anreiz
geben, eine an der Innenoberfläche des Hauptstrukturelementes
befestigte Verstärkung vorzusehen. Eine Überschneidung
des obersten Abschnittes und des Turmmittenabschnittes mit der Drehung
der Kraftanlagenschaufel kann ebenfalls erfordern, dass Eckenverstärkungen
in dem Hauptstrukturelement vorgesehen werden, obwohl eine derartige
Unterstützung weniger effektiv als eine Außenverstärkung
ist.
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Obwohl
nur bestimmte Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben
wurden, sind viele Modifikationen und Änderungen für
den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich. Es dürfte sich daher
verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle
derartigen Modifikationen und Änderungen umfassen sollen,
soweit sie in den tatsächlichen Erfindungsgedanken der
Erfindung fallen.
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Es
wird ein Windkraftanlagenturm 100 bereitgestellt, der einen
Bahntransport von Windkraftanlagenturmabschnitten zulässt.
Der Windkraftanlagenturm enthält mehrere axiale rohrförmige
Abschnitte 110, 120, 130, wobei die Abschnitte
einen Außendurchmesser 160, der nicht größer
als ein vorgegebener maximaler Durchmesser ist; ein Hauptstrukturelement 135 für
jeden von axialen rohrförmigen Abschnitten, wobei das Hauptstrukturelement
im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist; und Eckenverstärkungen 150 für
die Hauptstrukturelemente haben. Die Eckenverstärkungen 150 sind
im Wesentlichen in gleichem Abstand um den Umfang des Hauptstrukturelementes
herum in etwa 90 Grad Abstand vorgesehen. Eckenstützen können
ferner vorgesehen sein, um die Eckenverstärkungen von einem
Fundament des Windkraftanlagenturms aus zu unterstützen.
Mit den an den Hauptstrukturelementen 135 befestigten Eckenverstärkungen 150 fällt
die Kombination in eine Raumhüllkurve, die einen Bahntransport
zulässt.
-
- 10
- Lastwagentransport-Raumhüllkurve
- 20
- Rohrförmiger
Turmabschnitt
- 30
- Eckenraum
- 40
- Bahntransport-Raumhüllkurve
- 50
- Rohrförmiger
Turmabschnitt
- 60
- Eckenraum
- 100
- Windkraftanlagenturm
- 110
- Oberster
Abschnitt
- 120
- Turmmittenabschnitt
- 130
- Basisabschnitt
- 135
- Hauptstrukturelement
- 140
- Zylinderwanddicke
- 145
- Länge
des Hauptstrukturelementes
- 150
- Eckenverstärkungen
- 155
- Verbindungsteil
- 160
- Außendurchmesser
der Turmabschnitte
- 165
- Angrenzendes
Ende des rohrförmigen axialen Abschnittes
- 170
- Unteres
Ende der Eckenstütze
- 175
- Fundament
- 180
- Außenoberfläche
des Hauptstrukturelementes
- 185
- Innenoberfläche
des Hauptstrukturelementes
- 190
- Eckenstütze
- 191
- Verbindungsende
der Eckenstütze
- 192
- Stützende
der Eckenstütze
- 193
- Pfeilerfundament
- 194
- Hauptfundament
- 195
- Raumhüllkurve
- 197
- Maximale
Abmessung auf einer Seite
- 310
- Bahntransport-Hüllkurve
- 320
- Eckenraum
- 330
- V-Form
Eckenverstärkung
- 340
- Eckenraum
- 350
- Hauptstrukturelement
- 360
- Bahntransport-Raumhüllkurve
- 370
- Hohlraum
in V-Form
- 380
- Hohlraum
in H-Form
- 410
- Außeneckenverstärkungen
- 420
- Inneneckenverstärkungen
- 430
- Bahntransport-Raumhüllkurve
- 610
- Lokomotive
- 620–640
- Eisenbahnwaggons
- 650
- Hauptstrukturelement
für obersten Abschnitt
- 650
- Hauptstrukturelement
für Turmmitten- und Basisabschnitt
- 670
- Eisenbahntransport-Basisabschnitt
- 680
- Länge
des Hauptstrukturelementes
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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