KR101143784B1

KR101143784B1 - 풍차용 타워 및 풍력 발전 장치

Info

Publication number: KR101143784B1
Application number: KR1020107006153A
Authority: KR
Inventors: 하지메 무라타
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2012-05-11
Also published as: BRPI0904845A2; JP5022487B2; US8322107B2; EP2508755A1; WO2011064886A1; US20110254277A1; CN102741550A; KR20110093603A; JPWO2011064886A1; CA2696084A1

Abstract

타워 상부가 받는 수평력을 타워 하부 또는 기초로 분산시켜서, 타워 쉘에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 타워 변형을 억제한 풍차용 타워를 제공한다. 주로 타워 쉘(21)이 하중을 부담하도록 구성된 모노폴식의 풍차용 타워(2)가, 타워 쉘(21)의 내벽에 연결되어 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 플랫폼(22)과, 일단부를 플랫폼(22)에 고정하여 장착된 탄성 지승(30)과, 타워 내부 공간에 배치되고, 탄성 지승(30)의 타단부와, 탄성 지승(30)과 대향하는 위치에 있는 플랫폼(22) 또는 기초(B) 사이를 연결하여 탄성 지승(30)으로부터의 수평력을 타워 쉘(21) 또는 기초(B)로 전달하는 하중 전달 부재(23)를 구비하고 있다.

Description

풍차용 타워 및 풍력 발전 장치{TOWER FOR A WINDMILL AND WIND POWER GENERATOR}

본 발명은, 모노폴식(monopol type)의 풍차용 타워(지주) 및 이 풍차용 타워를 구비한 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

풍력 발전 장치는, 풍차 날개를 구비한 로터 헤드가 풍력을 받아서 회전하고, 이 회전을 증속기에 의해 증속 등을 해서 구동되는 발전기에 의해 발전하는 장치이다.

전술한 로터 헤드는, 풍차용 타워(이하, 「타워」라고 칭함)상에 설치되어 요(yaw) 선회 가능한 나셀(nacelle)의 단부에 장착되고, 대략 수평인 횡방향의 회전축선 주위에 회전 가능하게 되도록 지지되어 있다.

일반적으로, 전술한 풍차용의 타워는 원통형상의 쉘을 사용한 강제 모노폴식을 채용하는 경우가 많다. 이러한 강제 모노폴식의 타워에 있어서는, 원통형상으로 한 강제의 쉘이 주된 강도 부재가 되므로, 쉘의 외경을 크게 하면 단면 효율이 향상된다. 따라서, 강제 모노폴식의 타워는 중량 저감이 가능한 범위내에서 쉘의 외경을 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.

한편, 풍력 발전 장치용의 타워에는, 스페이스 프레임(space frame) 구조를 채용한 것이 있고, 비주기적인 돌풍 또는 지속적인 고속의 바람에 의해 생기는 공명 진동 등을 감쇠시키기 위해서, 길이방향 부재 및 대향 선 부재중 적어도 하나를 감쇠 부재로 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조)

일본 공표 특허 제 2008-540918 호 공보

최근의 풍력 발전 장치는 풍차 날개의 날개 길이를 증대해서 대형화하는 경향에 있다. 이 때문에, 타워가 높아지는 동시에, 타워의 상단에 설치되는 나셀의 중량이 증대하는 것도 피할 수 없다.

한편, 타워의 외형 치수는, 예컨대 수송로에 제약을 받는 크기나 수송 수단에 의해 제한되는 중량 등과 같이, 수송 조건 등의 각종 제약 조건을 충족시킬 필요가 있다. 이 때문에, 타워의 설계시에 있어서, 타워의 외형 치수에 대해서는 수송 등의 제약 범위내에서 가능한 한 크게 설정하고, 또한 필요한 강성에 대해서는 타워의 쉘 판두께를 조정(두께 증대)하여 확보하는 것이 일반적으로 실행되고 있다.

그러나, 풍력 발전 장치가 대형화하면, 타워에 요구되는 강성도 커지고, 더구나 타워의 외경 치수를 크게 하여 대처하는데는 한계가 있으므로, 필요로 하는 쉘 판두께가 제작 가능한 판두께 범위를 초과해서 커지는 것도 예상된다.

또한, 풍력 발전 장치의 건설은, 복수로 분할된 타워 섹션 부재를 접속하여 필요한 높이의 타워로 하고, 또한 완성된 타워의 최상부에 나셀 등의 기기를 설치하는 순서로 실시되지만, 건설 단계마다 타워 높이나 타워에 탑재되는 중량이 변하기 때문에, 타워의 공진 풍속도 건설 단계마다 달라진다.

한편, 풍력 발전소는, 통상 복수(다수)의 풍차에 의해 구성되어 있고, 건설 작업의 효율화 및 건설 비용 저감의 관점에서, 대형 크레인에 의한 나셀 등의 기기설치에 선행하여, 비교적 소형의 크레인에 의해 타워 섹션 부재의 일부를 건설하는 건설 순서가 채용되는 경우도 있다. 이러한 공법을 채용할 경우, 건설 도중 단계에서 방치되는 기간이 길어지기 때문에, 그 상태에서의 공진 풍속에 따라서는 방치 기간을 제한하는 등의 대책이 필요해진다.

이러한 배경에서, 강제 등의 타워 쉘(tower shell)이 하중을 부담하는 풍력 발전 장치의 모노폴식 타워에 있어서는, 타워 쉘에 작용하는 하중을 저감하여 풍력 발전 장치의 대형화에 따른 타워 외경 치수나 쉘 판두께의 증대를 최소한으로 억제하는 것이 필요하고, 또한 건설 도중 단계에서의 타워 변형을 억제하여 건설 작업에의 제약을 최소화하는 것이 요구된다.

본 발명은, 상기의 사정에 비추어서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 모노폴식의 타워를 구비한 풍력 발전 장치에 있어서, 타워 상부가 받는 수평력을 타워 하부 또는 기초로 분산시켜서, 타워 쉘에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 타워 변형을 억제한 풍차용 타워 및 이것을 구비한 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 하기의 수단을 채용했다.

본 발명의 풍차용 타워는, 주로 타워 쉘이 하중을 부담하도록 구성된 모노폴식의 풍차용 타워로서, 상기 타워 쉘의 내벽에 연결되어 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 플랫폼(platform)과, 일단부를 상기 플랫폼 또는 기초에 고정하여 장착된 탄성 지승(支承, support)과, 상기 타워 내부 공간에 배치되고, 상기 탄성 지승의 타단부와, 상기 탄성 지승과 대향하는 위치에 있는 상기 플랫폼 또는 상기 기초 사이를 연결하여 상기 탄성 지승으로부터의 수평력을 상기 타워 쉘 또는 상기 기초로 전달하는 하중 전달 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 본 발명에 따르면, 타워 쉘의 내벽에 연결되어 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 플랫폼과, 일단부를 상기 플랫폼 또는 기초에 고정하여 장착된 탄성 지승과, 타워 내부 공간에 배치되고, 탄성 지승의 타단부와, 탄성 지승과 대향하는 위치에 있는 플랫폼 또는 기초 사이를 연결하여 탄성 지승으로부터의 수평력을 타워 쉘 또는 기초로 전달하는 하중 전달 부재를 구비하고 있으므로, 풍차용 타워의 상부가 받는 수평력을 타워 하부 또는 기초로 분산시켜서, 타워 쉘내에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 풍차용 타워의 변형을 억제할 수 있다.

상기의 발명에 있어서, 상기 탄성 지승은 상기 하중 전달 부재에 의해 미리 압축된 상태로 장착된 면진(免震) 기능을 갖는 적층 고무인 것이 바람직하고, 이에 의해 탄성 지승에 인장력이 작용해도 적층 고무가 박리하는 것을 방지할 수 있다.

상기의 발명에 있어서, 상기 타워 쉘은 복수로 분할된 타워 섹션 부재를 연결하는 접합부를 갖고, 상기 하중 전달 부재는 다른 타워 섹션 부재 사이에서 상기 타워 쉘과 접합하는 것이 바람직하고, 이에 의해 접합부에 작용하는 하중을 저감할 수 있다.

상기의 발명에 있어서, 상기 탄성 지승의 스프링 정수는 상기 타워 쉘에 작용하는 하중의 저감 기대량에 따라서 설정할 수 있다.

즉, 완성시나 건설 도중 단계마다의 외력에 의한 변형에 대하여 적당한 억제 효과를 가지도록 탄성 지승의 스프링 정수를 고려하는 것에 의해, 건설 작업에의 제약의 완화가 가능해진다.

본 발명의 풍력 발전 장치는, 풍차 날개에 풍력을 받아서 대략 수평인 회전축선 주위로 회전하는 로터 헤드가 나셀 내부에 설치된 발전기를 구동하여 발전하는 풍력 발전 장치로서, 기초상에 세워진 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 기재된 풍차용 타워를 구비하며, 상기 풍차용 타워의 상단에 상기 나셀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 본 발명의 풍력 발전 장치에 따르면, 기초상에 세워진 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 기재된 풍차용 타워를 구비하고, 상기 풍차용 타워의 상단에 나셀이 설치되어 있으므로, 풍차용 타워의 상부가 받는 수평력을 탄성 지승에 의해 타워 하부 또는 기초로 분산시켜서, 타워 쉘내에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 풍차용 타워의 변형을 억제할 수 있고, 따라서 타워 외경 치수나 쉘 판두께의 증대를 최소한으로 억제하여 수송 한계 등의 제약을 회피하고, 풍력 발전 장치의 대형화가 가능해진다.

전술한 본 발명에 따르면, 타워 상부가 받는 수평력을 타워 하부 또는 기초로 분산시켜서, 타워 쉘에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 타워 변형을 억제한 모노폴식의 풍차용 타워 및 이것을 구비한 풍력 발전 장치를 제공할 수 있다. 이 결과, 풍력 발전 장치의 대형화에 따른 타워 외경 치수나 쉘 판두께의 증대를 최소한으로 억제하는 것이 가능해져, 수송 한계 등의 제약을 회피하여 풍력 발전 장치의 대형화를 달성할 수 있다라는 현저한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 풍력 발전 장치의 각 건설 단계에 있어서의 외력에 의한 타워의 변형을 억제하는 것에 의해, 건설 작업에 대한 제약 조건을 완화할 수 있어, 각종의 건설 방법에의 적용이 용이해진다.

도 1은 본 발명에 따른 풍차용 타워의 일 실시형태를 도시하는 타워 구조체의 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 타워 구조체에 있어서, 타워의 변형에 의해 생기는 탄성 지승의 상대 변위가 상부 하중의 일부를 하부에 전달하는 상태를 도시하는 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 풍차용 타워의 변형예를 도시하는 타워 구조체의 사시도,
도 4는 본 발명의 타워 구조체를 구비한 풍력 발전 장치의 개요를 도시하는 측면도.

이하, 본 발명에 따른 풍차용 타워 및 풍력 발전 장치에 대해서, 그 일 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 4에 도시하는 풍력 발전 장치(1)는, 기초(B)상에 세워지는 풍차용 타워(이하에서는 「타워」라고 칭함)(2)와, 타워(2)의 상단에 설치되는 나셀(3)과, 대략 수평인 횡방향의 회전축선 주위에 회전 가능하게 지지되어 나셀(3)의 일단부에 마련되는 로터 헤드(4)를 갖고 있다.

로터 헤드(4)에는, 그 회전축선 주위에 방사상으로 해서 복수매(예를 들면, 3매)의 풍차 날개(5)가 장착되어 있다. 이에 의해, 로터 헤드(4)의 회전축선 방향으로부터 풍차 날개(5)에 부딪치는 바람의 힘이 로터 헤드(4)를 회전축선 주위로 회전시키는 동력으로 변환되도록 되어 있다.

나셀(3)의 외주면 적소(예를 들면, 상부 등)에는, 주변의 풍속값을 측정하는 풍속계(7)와, 풍향을 측정하는 풍향계(8)가 설치되어 있다.

도 1에 도시하는 타워(2)는 주로 강제의 타워 쉘(21)이 하중을 부담하도록 구성된 모노폴식이며, 접합선(L)에서 2개의 타워 섹션 부재(2a, 2b)를 상하로 연결하여, 필요한 타워 높이를 확보하고 있다.

또한, 타워(2)를 구성하고 있는 타워 섹션 부재의 수[타워(2)의 분할수]에 대해서는, 타워(2)의 높이 등에 따라서 달라지는 것이기 때문에, 특별히 한정되는 것은 아니다.

전술한 타워(2)는, 원통형상으로 한 타워 쉘(21)의 내벽에 연결되어 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 플랫폼(22)과, 일단부를 플랫폼(22)에 고정하여 장착된 탄성 지승(30)과, 타워 내부 공간에 배치되고, 탄성 지승(30)의 타단부와 플랫폼(22) 또는 기초(B) 사이를 연결하여, 탄성 지승(30)으로부터의 수평력을 타워 쉘(21) 또는 기초(B)로 전달하는 하중 전달 부재(23)를 구비하고 있다.

즉, 도시의 타워(2)는 기초(B)의 상부에 존재하는 원통의 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 3매의 플랫폼(22)을 구비하고, 3분할된 각 타워 내부 공간내에는, 탄성 지승(30) 및 탄성 지승(30)으로부터의 수평력을 전달하는 하중 전달 부재(23)가 배치되어 있다.

또한, 플랫폼(22)의 매수 및 타워 내부 공간의 분할수는 타워(2)의 높이 등에 따라서 달라지기 때문에, 특별히 한정되는 것은 아니다.

플랫폼(22)은 타워(2)를 구성하고 있는 타워 섹션 부재(2a, 2b)의 내벽면에 고정된 강판 등의 원판형상 부재이며, 풍력 발전 장치(1)의 건설시 등에 있어서 발판으로서도 사용된다. 이 플랫폼(22)은, 예컨대 원판을 전체 주위에 걸쳐 용접함으로써, 타워(2)의 내주면에 강하게 결합되어 있다. 또한, 플랫폼(22)에는, 사람이 통과하기 위한 개구에 부가하여, 케이블이나 엘리베이터 등을 통과시키는데 필요한 개구부가 마련되어 있다.

또한, 플랫폼(22)의 고정 위치는 타워 섹션 부재(2a, 2b)를 연결하는 접합부로부터 하방으로 약간 낮춘 위치로 한다. 즉, 도 1의 구성예에서는, 접합부에 가장 가까운 플랫폼(22)의 고정 위치가 타워 섹션 부재(2a, 2b)를 연결한 접합선(L)보다 조금 낮은 위치가 되도록 설정되어 있다.

탄성 지승(30)은, 예컨대 적층 고무와 같이, 탄성 성분에 부가하여 감쇠 성분을 갖는 것이 사용된다. 이러한 탄성 지승(30)은, 그 일단부가 플랫폼(22)을 거쳐서 타워 쉘(21)과 연결되고, 타단부측에는 1개 또는 복수개의 하중 전달 부재(23)가 연결되어 있다. 도시의 구성예에서는, 각 플랫폼(22)의 하면측 중심[타워(2)의 축 중심] 부근에 대해서, 1개의 탄성 지승(30)의 상면이 고정되어 있다.

하중 전달 부재(23)는 탄성 지승(30)의 타단부와 플랫폼(22) 또는 기초(B) 사이를 연결하는 강재 등으로 구성되는 부재이다.

도시의 구성예에서는, 1개의 탄성 지승(30)에 대하여 4개의 하중 전달 부재(23)가 연결되어 있다. 이 경우, 4개의 하중 전달 부재(23)는, 플랫폼(22)의 원주방향에 있어서 90° 피치로 분배되고, 상단부측이 플랫폼(22)의 중심 위치 부근에 용접 또는 볼트 등에 의해 고정되는 동시에, 하단부측이 플랫폼(22)의 외주단 부근에 용접 또는 볼트 등에 의해 고정된다. 즉, 하중 전달 부재(23)의 상단부측은 탄성 지승(30)을 거쳐서 타워 쉘(21)과 연결되어 있다.

그 결과, 각 하중 전달 부재(23)는 타워(2)의 중심으로부터 내주면측을 향해서 외측으로 경사진 상태가 된다. 또한, 최하단에 마련된 하중 전달 부재(23)의 하단부에 대해서는, 플랫폼(22)이 아니라, 기초(B)에 용접 또는 볼트 등에 의해 고정되어 있다.

이와 같이, 전술한 본 실시형태의 타워(2)는, 타워(2)내에 탄성 지승(30)을 배치하여, 타워(2)의 상부가 받는 수평력을 탄성 지승(30), 하중 전달 부재(23) 및 플랫폼(22)에 의해 타워(2)의 하부 또는 기초(B)로 분산시켜서, 타워 쉘(21)내에 작용하는 하중을 저감하는 동시에, 외력에 의한 타워(2)의 변형을 억제하는 것이다.

이렇게 구성된 타워(2)에서는, 타워(2)가 수평력을 받는 경우, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 바람 하중 등의 수평력을 받는 타워 쉘(21)이 변형하고, 이 변형에 따라서 플랫폼(22)이 대략 수평방향으로 변위된다. 이 때, 각 플랫폼(22)의 위치에서의 수평 변위량이 각각 다르기 때문에, 플랫폼(22)에 고정되는 탄성 지승(30)의 위치와, 하중 전달 부재(23)의 하단을 플랫폼(22)과 연결한 위치 사이에 상대 변위가 생기지만, 이러한 상대 변위는 탄성 지승(30)에 변형을 발생시키고, 그 수평 반력은 하중 전달 부재(23) 및 플랫폼(223)을 거쳐서 타워 쉘(21)의 하부로 전달된다.

즉, 플랫폼(22)의 하면에 고정된 탄성 지승(30)의 상단 위치와, 하중 전달 부재(23)의 상단부의 탄성 지승(30)에의 연결 위치인 탄성 지승(30)의 하단 위치 사이에서는, 탄성 지승(30)의 하단 위치가 하중 전달 부재(23)에 의해 변위 구속을 받아서 탄성 지승(30)의 상대 변위(δ)가 생긴다. 이러한 상대 변위(δ)는, 탄성 지승(30)의 설치 위치에 타워에 작용하는 외력과 반대방향의 수평력을 작용시켜, 탄성 지승(30)의 위치에서의 하중을 경감하는 동시에, 그 반력을 하중 전달 부재(23)에 의해, 하중 전달 부재(23)의 하단부와 타워 쉘(21)의 접합 위치로 전달시킨다.

그 결과, 탄성 지승(30)의 상면 위치의 플랫폼(22)과 하중 전달 부재(23)의 하단의 플랫폼(22) 사이의 타워 쉘(21)에서는, 탄성 지승(30)에 발생하는 수평력의 부분만큼 타워 쉘(21)에 작용하는 하중이 저감된다.

따라서, 전술한 플랫폼(22), 하중 전달 부재(23) 및 탄성 지승(30)의 조합(이하, 총칭해서 「탄성 지승 유닛」이라고 칭함)을 타워(2)내에 복수 설치하는 것에 의해, 탄성 지승 유닛이 한쌍의 플랫폼(22) 사이에서 타워 쉘(21)에 작용하는 하중을 저감하여, 최종적으로는 기초(B)에 수평 분력을 분산시킬 수 있다.

그 때문에, 탄성 지승(30)의 상면 위치와 하중 전달 부재(23)의 하단을 타워(2)에 연결하는 하면 위치 사이에서는, 작용하는 하중의 저감에 따라서, 타워 쉘(21)의 쉘 판두께를 저감하는 것이 가능해진다. 따라서, 탄성 지승(30)의 상면 위치와 하중 전달 부재(23)를 타워(2)에 연결하는 하면 위치 사이에서는, 쉘 판두께를 저감해도 필요한 강도를 얻을 수 있다.

또, 전술한 실시형태는, 탄성 지승 유닛마다 탄성 지승(30)이 기능해서 타워 쉘(21)에의 작용 하중을 저감하므로, 풍력 발전 장치(1)의 운전시에 작용하는 수평방향의 외력을 받아도, 타워(2)의 응답 변위를 저감하는 것이 가능해진다. 더욱이, 풍력 발전 장치(1)의 건설시에는, 타워(2)의 건설 도중에 있어서도 탄성 지승 유닛이 조립되어 있으면, 타워(2)의 응답 변위를 저감할 수 있으므로, 건설 조건을 완화할 수 있다. 즉, 타워(2)의 조립?건설시에 정해져 있는 설치 조건(예를 들면, 건설 도중 단계에 있어서 동일한 조립 상태가 허용되는 시간 등) 또는 바람직하지 않은 상태?상황을 완화하여, 유연한 시공을 허용할 수 있다.

이 때, 탄성 지승(30)의 스프링 정수를 적당히 조정하는 것에 의해, 상부 수평력의 하부로의 전달 비율을 조정할 수 있고, 또한 탄성 지승(30)의 스프링 정수 및 감쇠 특성을 적당히 조정하는 것에 의해, 타워(2)의 고유 진동수를 조정할 수 있다. 이 경우의 스프링 정수 및 감쇠 특성은 설계 데이터 등에 근거하는 시뮬레이션을 각 건설 단계나 완성시마다 실시하여, 다른 상황마다 예측되는 값으로부터 최적값을 채용하면 좋다. 구체적으로는, 타워 쉘(21)에 작용하는 하중의 저감 기대량에 따라서 스프링 정수를 설정하고, 또한 스프링 정수 및 감쇠 특성에 의해 타워(2)의 고유 진동수를 조정하는 것에 의해, 즉 풍력 발전 장치(1)의 건설 도중 단계나 완성시 및 운전중마다 다른 외력에 의한 변형에 대하여 적당한 억제 효과를 가지는 동시에, 타워의 공진을 방지하도록 탄성 지승(30)의 스프링 정수 및 감쇠 특성을 설정하는 것에 의해, 타워 쉘(21)에 작용하는 하중의 저감, 및 건설 작업에의 제약의 완화가 가능해진다.

또, 탄성 지승 유닛의 상부로부터 탄성 지승 유닛의 하부로 전달되는 하중, 즉 하중 전달 부재(23)를 거쳐서 플랫폼(22)으로부터 타워 쉘(21)로 전달되는 하중은, 플랫폼(22)의 위치를 접합선(L)보다 약간 하방으로 되도록 낮춤으로써, 하중 전달 위치가 접합선(L)보다 하측이 된다. 이 때문에, 접합선(L)에 작용하는 하중이 저감되므로, 타워 섹션 부재(2a, 2b)를 연결하는 부재에 필요한 접합 볼트의 사이즈나 수량을 저감하는 것이 가능해진다.

그런데, 전술한 적층 고무의 탄성 지승(30)은 하중 전달 부재(23)에 의해 미리 압축된 상태로 장착하여 두는 것이 바람직하다.

이것은, 적층 고무에 인장력이 작용하면 적층 고무의 박리에 의해 탄성 지승(30)이 파손되기 때문이며, 따라서 예컨대 잭(jack) 등의 공구를 이용하여 미리 가압한 상태를 유지하면서 하중 전달 부재(23)를 소정 위치에 고정하여 장착하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 플랫폼(22) 사이에 각각 1개의 탄성 지승(30)을 마련하고 있지만, 복수의 탄성 지승(30)을 적당히 배치하고 각각 하중 전달 부재(23)를 연결하는 구성으로 해도 좋다. 즉, 플랫폼(22) 사이에 탄성 지승(30) 및 하중 전달 부재(23)의 조합에 대해서, 예컨대 플랫폼(22)의 평면에서 보아 균등 또는 대칭이 되도록 복수 세트를 설치하여, 1세트당 부담이 분산되도록 해도 좋다.

또, 전술한 실시형태에서는, 플랫폼(22)의 하면에 탄성 지승(30)의 상면을 고정하고 있지만, 예컨대 도 3에 도시하는 변형예와 같이, 탄성 지승(30)과 하중 전달 부재(23) 위치 관계를 상하 반대로 해도 좋다. 즉, 도시의 구성예에서는, 플랫폼(22)의 하면 외주부 부근에 하중 전달 부재(23)의 상단부가 고정되고, 한 단 아래인 플랫폼(22) 또는 기초(B)의 상면 중앙 부근에 탄성 지승(30)이 고정되어 있다. 그리고, 하중 전달 부재(23)의 하단부는 탄성 지승(30)에 고정되어 있다.

이렇게 구성된 탄성 지승 유닛을 채용해도, 전술한 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

전술한 실시형태에 따르면, 모노폴식으로 한 타워(2)의 상부가 받는 수평력을 타워(2)의 하부 또는 기초(B)로 분산시키는 것에 의해, 타워 쉘(21)에 작용하는 하중을 저감할 수 있고, 더욱이 외력에 의한 타워(2)의 변형을 억제할 수 있다. 이 결과, 풍력 발전 장치(1)의 대형화에 따른 타워(2)의 외경 치수 및 쉘 판두께의 증대를 최소한으로 억제할 수 있고, 따라서 대형화의 장해가 되는 수송 한계 등의 제약을 회피할 수 있게 된다.

또, 풍력 발전 장치(1)의 각 건설 단계에 있어서도, 건설 단계마다 다른 공진 풍력에 의해 타워(2)가 피로 손상되는 것을 방지할 수 있으므로, 시공 관리가 용이해진다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 맞바람형(upwind type) 및 뒷바람형(downwind type) 모두에 적용 가능한 등, 그 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 적절히 변경할 수 있다.

1 : 풍력 발전 장치 2 : 풍차용 타워
2a, 2b : 타워 섹션 부재 3 : 나셀
4 : 로터 헤드 5 : 풍차 날개
21 : 타워 쉘 22 : 플랫폼
23 : 하중 전달 부재 30 : 탄성 지승
B : 기초 L : 접합선

Claims

주로 타워 쉘이 하중을 부담하도록 구성된 모노폴식의 풍차용 타워에 있어서,
상기 타워 쉘의 내벽에 연결되어 타워 내부 공간을 상하방향으로 분할하는 플랫폼과,
일단부를 상기 플랫폼 또는 기초에 고정하여 장착된 탄성 지승과,
상기 타워 내부 공간에 배치되고, 상기 탄성 지승의 타단부와, 상기 탄성 지승과 대향하는 위치에 있는 상기 플랫폼 또는 기초 사이를 연결하여 상기 탄성 지승으로부터의 수평력을 상기 타워 쉘 또는 상기 기초로 전달하는 하중 전달 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
풍차용 타워.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성 지승은 상기 하중 전달 부재에 의해 미리 압축된 상태로 장착된 적층 고무인 것을 특징으로 하는
풍차용 타워.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 타워 쉘은 복수로 분할된 타워 섹션 부재를 연결하는 접합부를 갖고, 상기 하중 전달 부재는 다른 타워 섹션 부재 사이에서 상기 타워 쉘과 접합되는 것을 특징으로 하는
풍차용 타워.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탄성 지승의 스프링 정수는 상기 타워 쉘에 작용하는 하중의 저감 기대량에 따라서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는
풍차용 타워.
풍차 날개에 풍력을 받아서 대략 수평인 회전축선 주위로 회전하는 로터 헤드가 나셀 내부에 설치된 발전기를 구동하여 발전하는 풍력 발전 장치에 있어서,
기초상에 세워진 제 1 항에 기재된 풍차용 타워를 구비하고, 상기 풍차용 타워 상단에 상기 나셀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
풍력 발전 장치.