EP3070205B1 - Gründungspfahl für eine windenergieanlage - Google Patents

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EP3070205B1
EP3070205B1 EP16160429.3A EP16160429A EP3070205B1 EP 3070205 B1 EP3070205 B1 EP 3070205B1 EP 16160429 A EP16160429 A EP 16160429A EP 3070205 B1 EP3070205 B1 EP 3070205B1
Authority
EP
European Patent Office
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foundation pile
recess
another
segment
segments
Prior art date
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Active
Application number
EP16160429.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3070205A1 (de
Inventor
Daniel Bartminn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Renewables Europe and Australia GmbH
Original Assignee
RWE Renewables GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Renewables GmbH filed Critical RWE Renewables GmbH
Priority to PL16160429T priority Critical patent/PL3070205T3/pl
Publication of EP3070205A1 publication Critical patent/EP3070205A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3070205B1 publication Critical patent/EP3070205B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials
    • E04H12/08—Structures made of specified materials of metal
    • E04H12/085—Details of flanges for tubular masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/34—Arrangements for erecting or lowering towers, masts, poles, chimney stacks, or the like
    • E04H12/342—Arrangements for stacking tower sections on top of each other
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/003—Access covers or locks therefor

Definitions

  • the invention relates to a foundation pile with at least two foundation pile segments, the longitudinal axes of which are essentially collinear with one another.
  • the present invention relates to a foundation pile for wind turbines, which is designed in particular for offshore use and basically z. B. from the EP 2 824 257 A1 are known.
  • the respective foundation pile segments are assembled from so-called pipe sections.
  • Each pipe section is in turn made from sheet metal that is bent according to the shape of the foundation pile to be produced in such a way that the material or sheet metal edges facing each other in the bent state can be welded to one another.
  • the opposing sheet metal edges are welded by means of a longitudinal weld seam.
  • the foundation pile is then assembled from a large number of appropriately formed pipe sections by connecting adjacent pipe sections by means of a circular weld seam in such a way that the respective longitudinal axes of the pipe sections run collinear to one another.
  • weld seams with a large overall length are consequently necessary, which means that the manufacture of the foundation pile is complex and cost-intensive.
  • weld seams with a total length of 28 meters are necessary, namely two times three meters of longitudinal weld seam to connect the opposite side edges or Material edges of the individual pipe sections and 22 meters of circular weld seam to connect the two foundation pile segments.
  • the present invention is based on the object of providing a foundation pile, the production of which is possible in a shortened time, which is more cost-effective and which also has improved flow properties through a fluid (air or water).
  • a foundation pile which comprises at least two foundation pile segments which are connected to one another in such a way that their longitudinal axes are essentially collinear to one another, with at least two of the foundation pile segments each having a through opening in their jacket walls.
  • a recess in a jacket wall of the foundation pile segment is to be understood as a through opening in the jacket wall.
  • collinear longitudinal axes mean that the longitudinal axes essentially coincide with one another, i.e. that they do not have any lateral offset from one another.
  • the connection of the individual foundation pile segments takes place in particular by means of welding the end edges of the foundation pile segments to one another.
  • the foundation pile according to the invention offers the advantage that fewer longitudinal welds and circular welds are necessary for its production. This is because the opposite side edges or material edges or sheet metal edges of the respective foundation pile segments do not have to be connected to one another by means of a longitudinal weld seam. Furthermore, the circular weld seam, by means of which adjacent foundation pile segments are welded together, does not have to be continuous, ie the circular weld seam does not have to extend around the entire circumference of the foundation pile segments.
  • each of the foundation pile segments When connecting two foundation pile segments, each with a diameter of seven meters and a height of three meters, each of the foundation pile segments having a recess, which runs over the entire height of the foundation pile segment and has a width of one meter, welding seams with a total length of eight meters can be saved in this way if the foundation pile segments are connected to one another at such an angle that the recesses of the foundation pile segments are also angularly offset to one another are arranged so that these do not merge into one another. This is because three meters of longitudinal weld seam are saved on each foundation pile segment (two by three meters), and the circular weld seam does not have to be continuous, but can have a gap of one meter in the area of the recesses.
  • the foundation pile according to the invention consequently has a shortened production time. Furthermore, the foundation pile according to the invention is less complex and less expensive in terms of its manufacture than the foundation piles known from the prior art, since fewer welds are necessary for its manufacture. Furthermore, the foundation pile according to the invention offers aerodynamic advantages, because the recesses in the respective foundation pile segments can be arranged in such a way that a fluid, i.e. air or water (the latter in offshore use), can penetrate into the foundation pile and the fluid can escape from the foundation pile is possible in a simplified manner, so that the foundation pile offers a reduced attack surface for air and / or water.
  • a fluid i.e. air or water
  • Another advantage of the foundation pile according to the invention is that cathodic corrosion protection can act both inside the foundation pile and on the outside of the foundation pile, so that only a single corrosion protection system has to be used. Furthermore, the foundation pile according to the invention offers the advantage of improved driving progress, since the foundation pile has a lower axial rigidity.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that at least one of the foundation pile segments has at least two recesses which are arranged at an angle to one another.
  • the two recesses are preferably angularly offset from one another by 180 °. This offers the advantage that a fluid flowing around the foundation pile, that is to say air and / or water, can penetrate into the foundation pile through a recess and exit the foundation pile through the recess opposite this recess.
  • the correspondingly designed foundation pile consequently has a reduced contact surface and a reduced resistance for air and / or water.
  • the recesses can advantageously be arranged at the level of the foundation pile in which the water edge runs. Waves can penetrate the foundation pile via a recess and exit the foundation pile again via the recess on the opposite side.
  • the foundation pile is designed in such a way that, in at least one foundation pile segment, the at least one recess extends to both end faces of the foundation pile segment.
  • the respective recesses preferably extend to both end faces of the foundation pile segment having the recess. If the recess / recesses extends up to both end faces of the foundation pile segment, then the foundation pile segment has a C-shaped cross section.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that two adjacent foundation pile segments are connected to one another in such a way that the recess / recesses is / are closed or limited at the end by the axially adjacent foundation pile segment.
  • the appropriately designed foundation pile offers the advantage that adjacent foundation pile segments do not have to be welded to one another over their entire circumferential length, so that the total weld seam length for producing the foundation pile is reduced. Furthermore, a corresponding formed foundation pile has increased stability, since the individual recesses of the foundation pile segment do not merge into one another. Compared to an open C-profile, the appropriately designed foundation pile has increased flexural rigidity and increased torsional rigidity.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that the two adjacent foundation pile segments each have at least one recess, the foundation pile segments being connected to one another at an offset angle such that the recess / recesses is / are closed at the end by the axially adjacent foundation pile segment.
  • the interconnected foundation pile segments are preferably angularly offset from one another by 180 ° or 90 ° with respect to the longitudinal axes of the foundation pile segments, so that the recesses of the foundation pile segments are arranged opposite one another.
  • the flow resistance of the foundation pile is reduced by an appropriately angularly offset arrangement of the recesses, since air and / or water can penetrate the foundation pile and partially exit it again without any momentum transmission to the foundation pile.
  • foundation pile is advantageously designed in such a way that one foundation pile segment having a recess is connected to another foundation pile segment without recesses, preferably with two foundation pile segments without recesses. Furthermore, foundation pile segments having recesses can also be connected to one another, the foundation pile segments being angularly offset to one another by an angle, for example 90 °, so that the respective recesses are axially closed by the adjacent foundation pile segments.
  • the foundation pile segment having the recess is connected to two foundation pile segments each having no recesses, the foundation pile segment having the recess is sandwich-like arranged between the two foundation pile segments each having no recesses.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that in the foundation pile segment having the recess, the opposite side edges are connected to one another.
  • a connection of the side edges can be realized, for example, by gluing the side edges to one another.
  • an ACX adhesive can be used for bonding.
  • the foundation pile preferably comprises at least one holding device, by means of which mutually opposite side edges of a foundation pile segment are connected to one another.
  • the holding device can be designed as a holding clamp, in particular as a vice-shaped or having clamping jaws, or as a magnetic holding device. Furthermore, the holding device can be designed as a temporary holding device, by means of which opposite side edges of the foundation pile segment are connected to one another in a state in which the foundation pile segment is not welded to another foundation pile segment, the holding device being removed after the foundation pile segment has been welded to another foundation pile segment.
  • the holding device can, however, also be designed as a permanent holding device which, after the foundation pile segment has been welded to a further foundation pile segment, remains connected to the opposite side edges.
  • connection of the retaining clip to the opposite edges of the foundation pile segment can be achieved by welding and / or Riveting and / or bolting and / or screwing and / or gluing can be realized.
  • the foundation pile can have several holding devices by means of which the side edges of a foundation pile segment are connected to one another.
  • opposite side edges of a foundation pile segment can be connected by means of double holding devices which are arranged in the area of the end faces of the foundation pile segment.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that the holding device has an arcuate or semicircular outer contour, the holding device connecting opposite side edges of a foundation pile segment in such a way that the arcuate or semicircular outer contour is oriented towards the recess and delimits it.
  • the foundation pile is preferably designed in such a way that the laterally delimiting side edges in the region of at least one end face are directed towards one another, and preferably run essentially parallel to the end face.
  • the side edges meet in a central area of the recess and run parallel or approximately parallel to the end face (s) of the foundation pile segment.
  • a foundation pile 1 according to a first embodiment of the present invention is shown schematically, which comprises a plurality of foundation pile segments 10 axially connected to one another.
  • Figure 1 is to be understood in such a way that the entire foundation pile 1 is not necessarily shown, but that only a partial area of the foundation pile 1 is shown, so that the in Figure 1 illustrated foundation pile segments 10 can axially connect further foundation pile segments 10.
  • the foundation pile 1 comprised four foundation pile segments connected to one another 10.
  • the foundation pile segments 10 are connected to one another in such a way that their respective longitudinal axes 17 run collinear to one another and also collinear to a longitudinal axis 17 of the foundation pile 1.
  • the in Figure 1 The foundation pile 1 shown is composed of four foundation pile segments 10, with FIG Figure 2 a single foundation pile segment 10 not connected to other foundation pile segments 10 is shown.
  • the foundation pile segment 10 has a jacket wall 11, the end face of an in Figure 2 front edge 12 shown above and one in Figure 2 End edges 13 shown below is limited.
  • the foundation pile segment 10 has a recess 16 which is bordered by two side edges 14, 15 of the foundation pile segment 10.
  • the recess 16 extends up to the FIG Figure 2 Front edge 12 or front side 12 shown above and also up to the in Figure 2 End edge 13 or end face 13 shown below.
  • the foundation pile segment 10 is usually made of sheet steel in the in Figure 2 shown curved cylindrical or partially cylindrical shape.
  • the foundation pile segment 10 can be connected to a further foundation pile segment 10 in that the in Figure 2 Front edges 12 shown above is connected to a front edge 13 of a further foundation pile segment 10, in particular is welded.
  • the in Figure 1 The illustrated embodiment of the foundation pile 1, the foundation pile segments 10 are connected to one another in such a way that the respective recesses 16 of the foundation pile segments 16 are closed at the end by axially adjacent foundation pile segments 10. This is achieved in that the individual foundation pile segments 10 are connected to one another at an angle offset with respect to the longitudinal axes 17 such that the recesses 16 are closed at the end by the axially adjacent foundation pile segment 10 or by the axially adjacent foundation pile segments 10.
  • the individual recesses 16 consequently do not merge into one another, so that the stability, in particular the torsional rigidity and the flexural rigidity of the correspondingly designed foundation pile 1 is increased.
  • FIG 3 shows a foundation pile 1 according to a further embodiment of the present invention.
  • the axially adjacent foundation pile segments 10 are angularly offset from one another by 180 °, so that the recesses 16 of the axially adjacent foundation pile segments 10 are arranged opposite one another.
  • the correspondingly designed foundation pile 1 also has high stability, in particular high torsional rigidity and high flexural rigidity, since the individual recesses 16 do not merge into one another.
  • the foundation pile 1 shown has the advantage that a fluid, for example air or water, can penetrate into the foundation pile via a recess 16 and emerge from the foundation pile 1 via the recess 16 opposite this recess 16 without necessarily carrying out an impulse transmission to the foundation pile 1.
  • the recesses 16 can be arranged, for example, in the area of the water's edge, so that waves that run in the direction of a straight connecting line of the opposing recesses 16 penetrate into the foundation pile 1 via a recess 16 and out of the foundation pile 1 via the opposite recess 16 can escape, with a reduced via impulse transmission to the foundation pile 1 by the wave.
  • FIG 4 shows a foundation pile 1 according to yet another embodiment of the present invention.
  • foundation pile segments 10 which each have two recesses 16 arranged opposite one another, are sandwiched by two foundation pile segments 10 which have no recesses.
  • foundation pile segments 10, which have only a single recess 16 are also sandwiched axially between two foundation pile segments 10 that have no recesses and are connected to them.
  • a foundation pile segment 10 is shown, in which the recess 16 is delimited by two retaining devices 20 in the form of retaining clips 20.
  • the holding devices 20 connect the side edges 14, 15 arranged opposite one another to one another. In particular, the holding devices 20 are welded to the side edges 14, 15.
  • the holding devices 20 each have an arcuate or semicircular outer contour or outer edge 21.
  • the curved outer side 21, which can also be referred to as the first outer edge 21, is oriented in the direction of the recess 16 and delimits the recess 16.
  • the holding device 10 also has a second outer edge 22, which can be designed in the shape of a part circle in plan view, so that the top view of the in Figure 5 illustrated foundation pile segment 10 is a solid circle.
  • the Figure 5 Holding device 20 shown above completes the front edge 12
  • the in Figure 5 Holding device 20 shown below completes the front edges 13 of the foundation pile segment 10.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gründungspfahl mit zumindest zwei Gründungs pfahlsegmenten, deren Längsachsen im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gründungspfahl für Windenergieanlagen, die insbesondere für den Offshoreeinsatz ausgebildet und grundsätzlich z. B. aus der EP 2 824 257 A1 bekannt sind.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Gründungspfähle aus Gründungspfahlsegmenten zu errichten. Die jeweiligen Gründungspfahlsegmente werden aus sogenannten Rohrschüssen zusammengebaut. Jeder Rohrschuß wird wiederum aus einem Blech hergestellt, das entsprechend der Form des herzustellenden Gründungspfahls derart gebogen wird, dass die sich im gebogenen Zustand gegenüberstehenden Material- bzw. Blechkanten miteinander verschweißt werden können. Die Verschweißung der sich gegenüberstehenden Blechkanten erfolgt mittels einer Längsschweißnaht. Der Gründungspfahl wird anschließend aus einer Vielzahl von entsprechend gebildeten Rohrschüssen zusammengebaut, indem aneinander grenzende Rohrschüsse mittels jeweils einer Rundschweißnaht so verbunden werden, dass die jeweiligen Längsachsen der Rohrschüsse kollinear zueinander verlaufen.
  • Zur Herstellung eines entsprechenden Gründungspfahls sind folglich viele Schweißnähte mit einer großen Gesamtlänge notwendig, wodurch sich die Herstellung des Gründungspfahls aufwendig und kostenintensiv gestaltet. So sind z.B. zur Herstellung für zwei Gründungspfahlsegmente, die jeweils eine Höhe von drei Metern und einen Durchmesser von sieben Metern aufweisen, und deren Verbindung Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von 28 Metern notwendig, nämlich zwei mal jeweils drei Meter Längsschweißnaht zur Verbindung der sich gegenüberstehenden Seitenkanten bzw. Materialkanten der einzelnen Rohrschüsse und 22 Meter Rundschweißnaht zur Verbindung der zwei Gründungspfahlsegmente.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gründungspfahl bereitzustellen, dessen Herstellung in verkürzter Zeit ermöglicht ist, der kostengünstiger ist, und der ferner verbesserte Umströmungseigenschaften durch ein Fluid (Luft oder Wasser) aufweist.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Gründungspfahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch einen Gründungspfahl gelöst, der zumindest zwei Gründungspfahlsegmente umfasst, die derart miteinander verbunden sind, dass deren Längsachsen im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, wobei zumindest zwei der Gründungspfahlsegmente in deren Mantelwandungen jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen.
  • Dabei ist eine Ausnehmung in einer Mantelwandung des Gründungspfahlsegments als eine Durchgangsöffnung in der Mantelwandung zu verstehen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten kollineare Längsachsen, dass die Längsachsen im Wesentlichen miteinander zusammenfallen, d.h., dass diese keinen seitlichen Versatz zueinander aufweisen. Die Verbindung der einzelnen Gründungspfahlsegmente erfolgt insbesondere mittels einer Verschweißung der endseitigen Stirnkanten der Gründungspfahlsegmente miteinander.
  • Der erfindungsgemäße Gründungspfahl bietet den Vorteil, dass zu dessen Herstellung weniger Längsschweißnähte und Rundschweißnähte notwendig sind. Denn die einander gegenüberliegenden Seitenkanten bzw. Materialkanten bzw. Blechkanten der jeweiligen Gründungspfahlsegmente müssen nicht mittels einer Längsschweißnaht miteinander verbunden werden. Ferner muss die Rundschweißnaht, mittels der einander benachbarte Gründungspfahlsegment miteinander verschweißt werden, nicht durchgehend ausgebildet sein, d.h., die Rundschweißnaht muss sich nicht um den gesamten Umfang der Gründungspfahlsegmente erstrecken. Beim Verbinden von zwei Gründungspfahlsegmente, die jeweils einen Durchmesser von sieben Metern und eine Höhe von drei Metern aufweisen, wobei jedes der Gründungspfahlsegmente eine Ausnehmung aufweist, die über die gesamte Höhe des Gründungspfahlsegments verläuft und eine Breite von einem Meter aufweist, können auf diese Art und Weise Schweißnähte mit einer Gesamtlänge von acht Metern eingespart werden, wenn die Gründungspfahlsegmente derart winkelversetzt miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmungen der Gründungspfahlsegmente auch derart winkelversetzt einander angeordnet sind, dass diese nicht ineinander übergehen. Denn bei jedem Gründungspfahlsegment werden drei Meter Längsschweißnaht eingespart (zwei mal drei Meter), und die Rundschweißnaht muss nicht durchgehend ausgebildet sein, sondern kann im Bereich der Ausnehmungen jeweils eine Lücke von einem Meter aufweisen.
  • Der erfindungsgemäße Gründungspfahl weist folglich eine verkürzte Herstellungszeit auf. Ferner ist der erfindungsgemäße Gründungspfahl hinsichtlich seiner Herstellung weniger aufwendig und weniger kostenintensiv als aus dem Stand der Technik bekannte Gründungspfähle, da zu dessen Herstellung weniger Schweißnähte notwendig sind. Ferner bietet der erfindungsgemäße Gründungspfahl strömungstechnische Vorteile, denn die Ausnehmungen in den jeweiligen Gründungspfahlsegmenten können derart angeordnet sein, dass ein Eindringen eines Fluids, also von Luft oder Wasser (letzteres im Offshoreeinsatz), in den Gründungspfahl hinein und ein Austreten des Fluids aus dem Gründungspfahl heraus vereinfacht möglich ist, so dass der Gründungspfahl eine verminderte Angriffsfläche für Luft und/oder Wasser bietet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gründungspfahls ist, dass ein kathodischer Korrosionsschutz sowohl im Inneren des Gründungspfahls auch an der Außenseite des Gründungspfahls wirken kann, so dass lediglich nur ein einziges Korrosionsschutzsystem verwendet werden muss. Ferner bietet der erfindungsgemäße Gründungspfahl den Vorteil eines verbesserten Rammfortschritts, da der Gründungspfahl eine geringere axiale Steifigkeit aufweist.
  • Der Gründungspfahl ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass zumindest eines der Gründungspfahlsegmente zumindest zwei Ausnehmungen aufweist, die winkelversetzt zueinander angeordnet sind.
  • Dabei sind die zwei Ausnehmungen vorzugsweise um 180° zueinander winkelversetzt. Dies bietet den Vorteil, dass ein den Gründungspfahl umströmendes Fluid, also Luft und/oder Wasser, durch eine Ausnehmung in den Gründungspfahl eindringen und durch die dieser Ausnehmung gegenüberliegenden Ausnehmung aus dem Gründungspfahl austreten kann. Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl weist folglich eine verminderte Angriffsfläche und einen verminderten Widerstand für Luft und/oder Wasser auf.
  • Beim Offshoreeinsatz können die Ausnehmungen vorteilhafter Weise in der Höhe des Gründungspfahls angeordnet sein, in der die Wasserkante verläuft. Wellen können so über eine Ausnehmung in den Gründungspfahl eindringen und über die gegenüberliegende Ausnehmung aus dem Gründungspfahl wieder austreten.
  • Der Gründungspfahl ist entsprechend der Erfindung derart ausgebildet, dass sich bei zumindest einem Gründungspfahlsegment die zumindest eine Ausnehmung bis hin zu beiden Stirnseiten des Gründungspfahlsegments erstreckt. Vorzugsweise erstrecken sich bei allen eine Ausnehmung aufweisenden Gründungspfahlsegmenten die jeweiligen Ausnehmungen bis hin zu beiden Stirnseiten des die Ausnehmung aufweisenden Gründungspfahlsegments. Wenn sich die Ausnehmung / Ausnehmungen bis hin zu beiden Stirnseiten des Gründungspfahlsegments erstreckt / erstrecken, dann weist das Gründungspfahlsegment einen C-förmigen Querschnitt auf.
  • Der Gründungspfahl ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwei aneinander grenzende Gründungspfahlsegmente derart miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmung / Ausnehmungen stirnseitig durch das axial benachbarte Gründungspfahlsegment verschlossen bzw. begrenzt ist / sind.
  • Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl bietet den Vorteil, dass aneinander grenzende Gründungspfahlsegmente nicht über ihre gesamte Umlaufslänge miteinander verschweißt werden müssen, so dass die Gesamtschweißnahtlänge zum Herstellen des Gründungspfahls reduziert ist. Ferner weist ein entsprechend ausgebildeter Gründungspfahl eine erhöhte Stabilität auf, da die einzelnen Ausnehmungen des Gründungspfahlsegments nicht ineinander übergehen. Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl weist im Vergleich zu einem offenen C-Profil eine erhöhte Biegesteifigkeit und eine erhöhte Torsionssteifigkeit auf.
  • Vorzugsweise ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass die zwei aneinander angrenzenden Gründungspfahlsegmente jeweils zumindest eine Ausnehmung aufweisen, wobei die Gründungspfahlsegmente derart winkelversetzt miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmung / Ausnehmungen stirnseitig durch das axial benachbarte Gründungspfahlsegment verschlossen ist / sind.
  • Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls ist dessen Stabilität, insbesondere dessen Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit vergrößert. Die miteinander verbundenen Gründungspfahlsegmente sind vorzugsweise bezüglich der Längsachsen der Gründungspfahlsegmente um 180° oder um 90° zueinander winkelversetzt, so dass die Ausnehmungen der Gründungspfahlsegmente einander gegenüberliegend angeordnet sind. Durch eine entsprechend winkelversetzte Anordnung der Ausnehmungen wird der Strömungswiderstand des Gründungspfahls vermindert, da Luft und/oder Wasser in den Gründungspfahl eindringen und teilweise ohne Impulsübertragung auf den Gründungspfahl aus diesem wieder austreten kann.
  • Der Gründungspfahl ist vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass ein eine Ausnehmung aufweisendes Gründungspfahlsegment mit einem anderen Gründungspfahlsegment ohne Ausnehmungen, vorzugsweise mit zwei Gründungspfahlsegmenten ohne Ausnehmungen verbunden ist. Ferner können auch jeweils Ausnehmungen aufweisende Gründungspfahlsegmente miteinander verbunden sein, wobei die Gründungspfahlsegmente um einen Winkel, beispielsweise 90° zueinander winkelversetzt sind, so dass die jeweiligen Ausnehmungen axial jeweils durch die benachbarten Gründungspfahlsegmente verschlossen sind.
  • In dem Fall, dass das die Ausnehmung aufweisende Gründungspfahlsegment mit zwei jeweils keine Ausnehmungen aufweisende Gründungspfahlsegmente verbunden ist, ist das die Ausnehmung aufweisende Gründungspfahlsegment sandwichartig zwischen den zwei jeweils keine Ausnehmungen aufweisenden Gründungspfahlsegmenten angeordnet.
  • Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls ist dessen Stabilität, insbesondere dessen Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit vergrößert.
  • Der Gründungspfahl ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass bei dem die Ausnehmung aufweisenden Gründungspfahlsegment die einander gegenüberstehenden Seitenkanten miteinander verbunden sind. Eine Verbindung der Seitenkanten kann beispielsweise durch eine Verklebung der Seitenkanten miteinander realisiert sein. Beispielsweise kann für die Verklebung ein ACX-Kleber verwendet werden. Durch die Verbindung der Seitenkanten ist die Formstabilität der einzelnen Gründungspfahlsegmente, insbesondere im nicht mit einem weiteren Gründungspfahlsegment verbundenem Zustand, verbessert, so dass die Verbindung/Verschweißung benachbarter Gründungspfahlsegmente vereinfacht ermöglicht ist.
  • Vorzugsweise umfasst der Gründungspfahl zumindest eine Halteeinrichtung, mittels der einander gegenüberliegende Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments miteinander verbunden sind.
  • Die Halteeinrichtung kann als Halteklammer, insbesondere als schraubstockförmige oder Klemmbacken aufweisende oder als magnetische Halteeinrichtung ausgebildet sein. Ferner kann die Halteeinrichtung als temporäre Halteeinrichtung ausgebildet sein, mittels der einander gegenüberliegende Seitenkanten des Gründungspfahlsegments in einem Zustand miteinander verbunden sind, in dem das Gründungspfahlsegment nicht mit einem anderen Gründungspfahlsegment verschweißt ist, wobei die Halteeinrichtung nach Verschweißung des Gründungspfahlsegments mit einem weiteren Gründungspfahlsegment entfernt wird. Die Halteeinrichtung kann aber auch als permanente Halteeinrichtung ausgebildet sein, die nach Verschweißung des Gründungspfahlsegments mit einem weiteren Gründungspfahlsegment mit den einander gegenüberliegende Seitenkanten verbunden bleibt. Die Verbindung der Halteklammer mit den einander gegenüberliegenden Kanten des Gründungspfahlsegments kann durch Verschweißung und/oder Vernietung und/oder Verbolzung und/oder Verschraubung und/oder Verklebung realisiert sein. Ferner kann der Gründungspfahl mehrere Halteeinrichtungen aufweisen, mittels denen die Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments miteinander verbunden sind. Beispielsweise können einander gegenüberliegende Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments mittels Zweierhalteeinrichtungen verbunden sein, die im Bereich der Stirnseiten des Gründungspfahlsegments angeordnet sind.
  • Vorzugsweise ist der Gründungspfahl derart ausgebildet, dass die Halteeinrichtung eine bogenförmige oder halbkreisförmige Außenkontur aufweist, wobei die Halteeinrichtung derart einander gegenüberliegende Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments miteinander verbindet, dass die bogenförmige oder halbkreisförmige Außenkontur zur Ausnehmung hin orientiert ist und diese begrenzt.
  • Bei einer entsprechenden Ausbildung des Gründungspfahls / der Gründungspfahlsegmente und der Halteeinrichtungen werden Spannungen verbessert in die Wandungen des Gründungspfahls übertragen.
  • Vorzugsweise ist der Gründungspfahl so ausgebildet, dass die Ausnehmung seitlich begrenzende Seitenkanten im Bereich von zumindest einer Stirnseite aufeinander zu gerichtet sind, und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Stirnseite verlaufen. Die Seitenkanten treffen dabei in einem Mittenbereich der Ausnehmung aufeinander und verlaufen dabei parallel oder annähernd parallel zu der Stirnseiten / den Stirnseiten des Gründungspfahlsegments.
  • Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungspfahls werden aufgrund von Belastungen erzeugte Spannungen im Gründungspfahl verbessert in die Wandungen des Gründungspfahls übertragen, ohne dass notwendigerweise Halteeinrichtungen zum Verbinden der Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments notwendig sind.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
    • Figur 1:
    eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls, der vier Gründungspfahlsegmente umfasst;
    Figur 2:
    eine schematische Ansicht eines Gründungspfahlsegments, das Bestandteil eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls ist;
    Figur 3:
    eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    Figur 4:
    eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    Figur 5:
    eine schematische Ansicht eines Gründungspfahlsegments umfassend zwei eine Ausnehmung begrenzende Halteeinrichtungen.
  • In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
  • In Figur 1 ist ein Gründungspfahl 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, der mehrere axial miteinander verbundenen Gründungspfahlsegmente 10 umfasst. Figur 1 ist derart zu verstehen, dass nicht notwendigerweise der gesamte Gründungspfahl 1 dargestellt ist, sondern dass lediglich ein Teilbereich des Gründungspfahls 1 dargestellt ist, so dass sich an die in Figur 1 dargestellten Gründungspfahlsegmente 10 axial weitere Gründungspfahlsegmente 10 anschließen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasste Gründungspfahl 1 vier miteinander verbundene Gründungspfahlsegmente 10. Die Gründungspfahlsegmente 10 sind derart miteinander verbunden, dass deren jeweiligen Längsachsen 17 kollinear zueinander und ebenfalls kollinear zu einer Längsachse 17 des Gründungspfahls 1 verlaufen.
  • Der in Figur 1 dargestellte Gründungspfahl 1 ist aus vier Gründungspfahlsegmenten 10 zusammengesetzt, wobei in Figur 2 ein einzelnes nicht mit anderen Gründungspfahlsegmenten 10 verbundenes Gründungspfahlsegment 10 dargestellt ist. Das Gründungspfahlsegment 10 weist eine Mantelwandung 11 auf, die stirnseitig von einer in Figur 2 oben dargestellten Stirnkante 12 und einer in Figur 2 unten dargestellten Stirnkanten 13 begrenzt ist. Ferner weist das Gründungspfahlsegment 10 eine Ausnehmung 16 auf, die von zwei Seitenkanten 14, 15 des Gründungspfahlsegments 10 eingefasst ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Gründungspfahlsegments 10 erstreckt sich die Ausnehmung 16 bis hin zu der in Figur 2 oben dargestellten Stirnkante 12 bzw. Stirnseite 12 und auch bis hin zu der in Figur 2 unten dargestellten Stirnkante 13 bzw. Stirnseite 13.
  • Das Gründungspfahlsegment 10 wird üblicherweise aus einem Stahlblech in die in Figur 2 dargestellte zylinderförmige bzw. teilzylinderförmige Form gebogen. Das Gründungspfahlsegment 10 kann mit einem weiteren Gründungspfahlsegment 10 dadurch verbunden werden, dass die in Figur 2 oben dargestellte Stirnkanten 12 mit einer Stirnkanten 13 eines weiteren Gründungspfahlsegments 10 verbunden wird, insbesondere verschweißt wird.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Gründungspfahls 1 sind die Gründungspfahlsegmente 10 derart miteinander verbunden, dass die jeweiligen Ausnehmungen 16 der Gründungspfahlsegmente 16 stirnseitig durch axial benachbarte Gründungspfahlsegmente 10 verschlossen sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die einzelnen Gründungspfahlsegmente 10 bezüglich der Längsachsen 17 derart winkelversetzt miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmungen 16 stirnseitig durch das axial benachbarte Gründungspfahlsegment 10 bzw. durch die axial benachbarten Gründungspfahlsegmente 10 verschlossen ist/sind.
  • Die einzelnen Ausnehmungen 16 gehen folglich nicht ineinander über, so dass die Stabilität, insbesondere die Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit des entsprechend ausgebildeten Gründungspfahls 1 vergrößert ist.
  • In Figur 3 ist ein Gründungspfahl 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die axial zueinander benachbarten Gründungspfahlsegmente 10 sind dabei um 180° zueinander winkelversetzt, so dass die Ausnehmungen 16 der von axial benachbarten Gründungspfahlsegmenten 10 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der entsprechend ausgebildete Gründungspfahl 1 weist ebenfalls eine hohe Stabilität, insbesondere eine hohe Torsionssteifigkeit und eine hohe Biegesteifigkeit auf, da die einzelnen Ausnehmungen 16 nicht ineinander übergehen. Ferner bietet der in Figur 3 dargestellte Gründungspfahl 1 den Vorteil, dass ein Fluid, beispielsweise Luft oder Wasser, über eine Ausnehmung 16 in den Gründungspfahl eindringen kann und über die dieser Ausnehmung 16 gegenüberliegende Ausnehmung 16 aus dem Gründungspfahl 1 heraustreten kann, ohne notwendigerweise eine Impulsübertragung auf den Gründungspfahl 1 durchzuführen.
  • Im Offshoreeinsatz des in Figur 3 dargestellten Gründungspfahls 1 können die Ausnehmungen 16 beispielsweise im Bereich der Wasserkante angeordnet sein, so dass Wellen, die in Richtung einer Verbindungsgeraden der einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 16 verlaufen, über eine Ausnehmung 16 in den Gründungspfahl 1 eindringen und über die gegenüberliegende Ausnehmung 16 aus dem Gründungspfahl 1 austreten können, wobei eine verminderter über Impulsübertragung auf den Gründungspfahl 1 durch die Welle erfolgt.
  • In Figur 4 ist ein Gründungspfahl 1 gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei sind Gründungspfahlsegmente 10, die jeweils zwei einander gegenüberliegend angeordnete Ausnehmungen 16 aufweisen, von jeweils zwei Gründungspfahlsegmenten 10 sandwichartig eingefasst, die keine Ausnehmungen aufweisen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, dass Gründungspfahlsegmente 10, die lediglich eine einzige Ausnehmung 16 aufweisen, auch axial sandwichartig zwischen zwei keine Ausnehmungen aufweisende Gründungspfahlsegmente 10 eingefasst und mit diesen verbunden sind.
  • In Figur 5 ist ein Gründungspfahlsegment 10 dargestellt, bei dem die Ausnehmung 16 durch zwei Halteeinrichtungen 20 in Form von Halteklammern 20 begrenzt ist. Die Halteeinrichtungen 20 verbinden dabei die einander gegenüberliegend angeordneten Seitenkanten 14, 15 miteinander. Insbesondere sind die Halteeinrichtungen 20 mit den Seitenkanten 14, 15 verschweißt. Die Halteeinrichtungen 20 weisen jeweils eine bogenförmige bzw. halbkreisförmige Außenkontur bzw. Außenkante 21 auf. Die bogenförmige Außenseite 21, die auch als erste Außenkante 21 bezeichnet werden kann, ist dabei in Richtung der Ausnehmung 16 orientiert und begrenzt die Ausnehmung 16. Die Halteeinrichtung 10 weist auch eine zweite Außenkante 22 auf, die in Draufsicht teilkreisförmig ausgebildet sein kann, so dass die Draufsicht des in Figur 5 dargestellten Gründungspfahlsegments 10 ein durchgehender Kreis ist. Die in Figur 5 oben dargestellte Halteeinrichtung 20 komplettiert die Stirnkannte 12, und die in Figur 5 unten dargestellte Halteeinrichtung 20 komplettiert die Stirnkanten 13 des Gründungspfahlsegments 10.
  • Durch die Formgebung der Halteeinrichtungen 20 können Spannungen über die Halteeinrichtungen 20 verbessert in die Seitenkanten 12, 13 des Gründungspfahlsegments 10 abgeleitet werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gründungspfahl
    10
    Gründungspfahlsegment
    11
    Mantelwandung (des Gründungspfahlsegments)
    12, 13
    Stirnseite / Stirnkante (des Gründungspfahlsegments)
    14, 15
    Blechkante / Materialkante / Seitenkante (des Gründungspfahlsegments)
    16
    Ausnehmung / Materialausnehmung / Öffnung (des Gründungspfahlsegments)
    17
    Längsachse (des Gründungspfahlsegments)
    20
    Halteeinrichtung / Halteklammer
    21
    bogenförmige oder halbkreisförmige Außenkontur / erste Außenkante (der Halteinrichtung)
    22
    zweite Außenkante (der Halteeinrichtung)

Claims (9)

  1. Gründungspfahl für Windenergieanlagen (1) mit zumindest zwei Gründungspfahlsegmenten (10), die derart miteinander verbunden sind, dass deren Längsachsen (17) im Wesentlichen kollinear zueinander verlaufen, wobei zumindest zwei der Gründungspfahlsegmente (10) in deren Mantelwandungen (11) jeweils zumindest eine Ausnehmung (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei zumindest einem Gründungspfahlsegment (10) zumindest eine Ausnehmung (16) bis hin zu beiden Stirnseiten (12, 13) des Gründungspfahlsegmentes (10) erstreckt und dass diese Ausnehmung eine Durchgangsöffnung in der Mantelwandung ist.
  2. Gründungspfahl (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gründungspfahlsegmente (10) zumindest zwei Ausnehmungen (16) aufweist, die winkelversetzt zueinander angeordnet sind.
  3. Gründungspfahl (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aneinander grenzende Gründungspfahlsegmente (10) derart miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmung (16) / Ausnehmungen (16) stirnseitig durch das axial benachbarte Gründungspfahlsegment (10) verschlossen ist /sind.
  4. Gründungspfahl (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei aneinander angrenzenden Gründungspfahlsegmente (10) jeweils zumindest eine Ausnehmung (16) aufweisen, wobei die Gründungspfahlsegmente (10) derart winkelversetzt miteinander verbunden sind, dass die Ausnehmung (16) / Ausnehmungen (16) stirnseitig durch das axial benachbarte Gründungspfahlsegment (10) verschlossen ist / sind.
  5. Gründungspfahl (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Ausnehmung (16) aufweisendes Gründungspfahlsegment (10) mit einem Gründungspfahlsegment (10) ohne Ausnehmungen (16), vorzugsweise mit zwei Gründungspfahlsegmenten (10) ohne Ausnehmungen (16) verbunden ist.
  6. Gründungspfahl (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem die Ausnehmung (16) aufweisenden Gründungspfahlsegment (10) einander gegenüberstehende Seitenkanten (14, 15) miteinander verbunden sind.
  7. Gründungspfahl (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gründungspfahl (1) zumindest eine Halteeinrichtung (20) umfasst, mittels der einander gegenüberliegende Seitenkanten (14, 15) eines Gründungspfahlsegments (10) miteinander verbunden sind.
  8. Gründungspfahl (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (20) eine bogenförmige, vorzugsweise eine halbkreisförmige Außenkontur (21) aufweist, wobei die Halteeinrichtung (20) derart mit einander gegenüberliegenden Seitenkanten eines Gründungspfahlsegments (10) verbunden ist, dass die bogenförmige oder halbkreisförmige Außenkontur (21) zur Ausnehmung (16) hin orientiert ist und diese begrenzt.
  9. Gründungspfahl (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16) seitlich begrenzende Seitenkanten (14, 15) im Bereich von zumindest einer Stirnseite (12, 13) aufeinander zu gerichtet sind, und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Stirnseite (12, 13) verlaufen.
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