СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ УЧАСТКОВ БАШНИ, УЧАСТОК БАШНИ, БАШНЯ, ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, А ТАКЖЕ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЧАСТКА БАШНИ И СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ УЧАСТКОВ БАШНИ Российский патент 2020 года по МПК F03D13/20 E04H12/08 E04H12/34 

Данное изобретение касается соединительного элемента для соединения участков башни ветроэнергетической установки. Далее, изобретение касается участка башни ветроэнергетической установки, части башни ветроэнергетической установки, башни ветроэнергетической установки, а также ветроэнергетической установки. Данное изобретение касается, далее, способа изготовления участка башни ветроэнергетической установки, а также способа соединения участков башни ветроэнергетической установки.

Участки башни, в частности, стальной башни, ветроэнергетической установки обычно соединяются друг с другом посредством соединительных фланцев. Такие соединительные фланцы для размещения на одном конце участка башни известны, например, из DE 101 26 049 A1 или DE 103 25 032 B3. Изготовление и транспортировка кольцеобразных соединительных фланцев является, однако, сложной и дорогой, в частности, для больших диаметров, которые как раз и находятся на нижнем конце башен большой высоты. Далее, желательно также повысить надежность соединения и/или способность соединения выдерживать нагрузку.

Немецкое патентное ведомство при проведенном поиске выявило следующие публикации, раскрывающие ближайший уровень техники: DE 10 2010 025 840 A1.

Поэтому задачей данного изобретения является предложить соединительный элемент для соединения участков башни, участок башни, часть башни, башню и ветроэнергетическую установку, а также способ изготовления участка башни и способ соединения участков башни, которые позволяют снизить или устранить один или несколько недостатков существующих решений. Далее, задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить соединительный элемент для соединения участков башни, участок башни, часть башни, башню и ветроэнергетическую установку, а также способ изготовления участка башни и способ соединения участков башни, которые позволят повысить надежность соединения участков башни и/или способность соединения участков башни выдерживать нагрузку.

Согласно одному аспекту изобретения эта задача решается посредством соединительного элемента для соединения участков башни ветроэнергетической установки, содержащего установочную поверхность, которая имеет форму сегмента окружной поверхности башни и выполнена с возможностью размещения на окружной поверхности участка башни, и расположенную под углом к этой установочной поверхности соединительную поверхность, которая имеет гнезда для размещения крепежных элементов.

Предлагаемый изобретением соединительный элемент имеет установочную поверхность, которая может располагаться на окружной поверхности участка башни, в частности, стальной башни. Далее, предлагаемый изобретением соединительный элемент имеет форму, которая соответствует сегменту окружной поверхности башни. Предпочтительно эта установочная поверхность, тем самым, по существу, соответствует геометрической форме части окружной поверхности этого участка башни. Если этот участок башни выполнен, по существу, трубообразным и/или в форме полого цилиндра, то установочная поверхность, тем самым, предпочтительно имеет форму сегмента боковой поверхности цилиндра. Если этот участок башни выполнен, по существу, в форме усеченного конуса, то эта установочная поверхность имеет, тем самым, предпочтительно форму сегмента боковой поверхности конуса, в частности, усеченного конуса. Если этот участок башни выполнен в форме многогранника, то установочная поверхность, тем самым, предпочтительно тоже имеет протяженность по поверхности, которая соответствует одной из окружных поверхностей одной из сторон участка башни в форме многогранника.

Такая форма установочной поверхности в виде сегмента окружной поверхности башни базируется, в частности, на сегменте в окружном направлении башни, что, в частности, означает, что эта установочная поверхность отдельного соединительного элемента не образует кольцо, в частности, не образует круглое кольцо или многоугольник, но окружная поверхность участка башни покрывает лишь часть его периметра.

Установочная поверхность может быть выполнена плоской, в частности, не изогнутой, или имеет радиус, причем этот радиус, далее, предпочтительно соответствует радиусу окружной поверхности участка башни или немного меньше него. В частности, если установочная поверхность имеет форму сегмента боковой поверхности конуса, то этот радиус может изменяться в смонтированном состоянии в вертикальном направлении, в частности, сужаться кверху.

Башни ветроэнергетических установок как правило в смонтированном состоянии и в рабочем состоянии имеют вертикальную продольную ось и кольцеобразное поперечное сечение, проходящее под прямым углом к этой продольной оси. Это кольцеобразное поперечное сечение может быть выполнено в форме круглого кольца или же иметь форму многоугольника. Под признаком «кольцеобразный» в данной заявке поэтому понимается не только выполнение в форме круглого кольца, но и выполнение в форме многоугольника и/или многогранника с несколькими прямыми участками.

Если здесь дается отсылка к участку башни и к соединительному элементу по отношению к участку башни, то это относится, в частности, к встроенному состоянию этого соединительного элемента, в котором этот соединительный элемент расположен на окружной поверхности указанного участка башни. В частности, указания направления, например, радиально, тангенциально, в окружном направлении и т.д. предпочтительно относятся к башне, в частности, к, по существу, вертикальной продольной оси башни, и относятся к указанным формам поперечного сечения такой башни, в частности, как к поперечным сечениям в форме круглого кольца, так и к поперечным сечениям в форме многоугольника. Далее, предпочтительно такие указания, как горизонтально, вертикально, внизу, наверху и т.д. тоже относятся к встроенному состоянию соединительного элемента на одном участке башни ветроэнергетической установки.

Под одним участком башни здесь понимается кольцеобразный элемент, который может иметь поперечное сечение в форме круглого кольца или многоугольника. Участок башни с поперечным сечением в форме круглого кольца может иметь, например, внешнюю форму цилиндра или усеченного конуса (в частности, у сужающихся башен).

Башня содержит несколько участков башни, которые в смонтированном состоянии и в рабочем состоянии ветроэнергетической установки расположены вертикально друг над другом. Под встроенным состоянием здесь, в частности, понимается состояние, которое относится к вертикально ориентированной башне, которая - если на башне расположена соответственно готовая к эксплуатации гондола с ротором - соответствует также рабочему состоянию ветроэнергетической установки. По существу, горизонтальная ориентация продольной оси, например, при изготовлении и/или при транспортировке башни или ее частей здесь не считается встроенным состоянием. Варианты ориентации, описываемые здесь для встроенного состояния, на этапе изготовления и/или транспортировки соответственно подгоняются под указанную временно не вертикально ориентированную продольную ось башни или, соответственно, ее частей.

Башни ветроэнергетических установок сужаются как правило от их нижнего конца к их верхнему концу. Эта ориентация стенки сужающейся башни как правило отклоняется от вертикали лишь на несколько градусов. Когда в данной заявке делается ссылка на ориентацию, в частности, в смонтированном состоянии, например, вверху, внизу, радиально, горизонтально, вертикально и т.д., то она должна соответственно относиться и к сужающейся башне, и соответственно к слегка наклоненным по отношению к вертикали стенкам башни.

Известны разные конструкции башен ветроэнергетических установок. В частности, распространены башни однослойной конструкции из бетона и/или железобетона, и/или из предварительно напряженного бетона, и/или из стали. Данное изобретение касается, в частности, башен в виде стальной конструкции или частей башен в виде стальной конструкции, у которых соединительные элементы могут крепиться к участкам башен из стали, в частности, могут привариваться. Соединительные элементы могут, однако, крепиться и на участках башен из бетона и/или железобетона, и/или предварительно напряженного бетона, например, за счет того, что части этих соединительных элементов заделываются в бетон.

Установочная поверхность служит, в частности, для размещения соединительного элемента на одном участке башни или, соответственно, для его закрепления. В частности, для этого может также осуществляться, по существу, линейное крепление, в частности, на верхней и/или нижней кромке установочной поверхности в смонтированном состоянии этого соединительного элемента.

Помимо установочной поверхности этот соединительный элемент имеет соединительную поверхность, расположенную под углом к установочной поверхности. Такое расположение установочной поверхности и соединительной поверхности под углом друг к другу означает, в частности, что обе эти поверхности не лежат в одной и той же плоскости. У соединительного элемента, установочная поверхность которого имеет форму сегмента боковой поверхности цилиндра или выполнена плоской, соединительная поверхность может быть ориентирована предпочтительно под прямым углом к установочной поверхности. У соединительного элемента, который предусмотрен для сужающегося участка башни, и установочная поверхность которого имеет, например, форму сегмента боковой поверхности конуса или выполнена плоской, соединительная поверхность предпочтительно может быть ориентирована под углом, отличным от 90°, например, под углом от 60° до 90° к установочной поверхности.

Гнезда, расположенные в соединительной поверхности, служат для размещения крепежных элементов. В частности, предпочтительно, чтобы эти гнезда были расположены и выполнены так, чтобы принимать крепежные элементы, которые расположены в гнездах соединительной поверхности другого соединительного элемента, расположенного на другом участке башни.

Особое преимущество этого соединительного элемента заключается в том, что можно отказаться от выполнения кольцеобразного фланца, в частности, в форме круглого кольца. Протяженность одного соединительного элемента в окружном направлении участка башни предпочтительно соответствует менее чем 360 дуговым градусам, в частности, менее чем 180 дуговым градусам, предпочтительно менее чем 90 дуговым градусам. В частности, протяженность этого соединительного элемента в окружном направлении участка башни может предпочтительно быть менее чем 60 дуговых градусов, в частности, менее чем 45 дуговых градусов, например, менее чем 30 дуговых градусов.

Такие отдельные соединительные элементы могут изготовляться и/или транспортироваться значительно экономичнее, чем кольцеобразные соединительные фланцы, в частности, в форме круглых колец. Далее, такие отдельные соединительные элементы также могут соединяться с участками башни экономичнее и/или с более высокой надежностью. Например, соединение с замыканием по материалу, например, посредством сварки, соединительных элементов с участком башни может осуществляться предпочтительно при фиксированных условиях производства еще перед транспортировкой участка башни к месту сооружения, в котором эта башня должна устанавливаться.

Далее, таким образом могут изготовляться соединительные элементы с большей протяженностью в аксиальном и/или радиальном направлениях, чем это было бы возможно для соответствующих кольцеобразных соединительных фланцев, в частности, в форме круглых колец по условиям экономическим и/или технологическим, и/или по условиям транспортировки. Таким образом может обеспечиваться более высокая способность выдерживать нагрузку соединения, изготовленного с помощью таких соединительных элементов.

Установочная поверхность может иметь форму сегмента внутренней боковой поверхности башни и быть выполнена с возможностью размещения на внутренней боковой поверхности участка башни. В этом варианте выполнения эти соединительные элементы предпочтительно не видны на внешней окружной поверхности башни. Далее, такое размещение индивидуальных соединительных элементов дает возможность большей гибкости в отношении внутреннего пространства башни. Например, определенные сегменты внутренней поверхности башни могут оставляться свободными для встроенного оборудования, например, проводов, приспособлений для поднятия на высоту или т.п.

Установочная поверхность может также иметь форму сегмента внешней окружной поверхности башни и быть выполнена с возможностью размещения на внешней окружной поверхности участка башни.

Комбинация соединительных элементов на внутренней боковой поверхности и на внешней окружной поверхности может быть предпочтительна, например, для того чтобы заменить T-образный фланец.

В одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что соединительный элемент в тангенциальном направлении и/или вдоль своего направления главной протяженности имеет протяженность, которая соответствует сегменту круглого кольца. Указанное направление главной протяженности этого соединительного элемента предпочтительно проходит в тангенциальном направлении. В частности, предпочтительно, чтобы не только установочная поверхность имела форму сегмента боковой поверхности цилиндра или конуса, но и соединительный элемент в целом соответствовал лишь одному сегменту круглого кольца, т.е. был выполнен не в форме круглого кольца.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что указанный соединительный элемент в тангенциальном направлении и/или вдоль своего направления главной протяженности имеет протяженность, которая соответствует сегменту многогранника. Направление главной протяженности этого соединительного элемента проходит предпочтительно в одной из сторон многогранника или параллельно направлению одной из сторон многогранника, что здесь можно обозначить и как тангенциальное направление. В частности, предпочтительно, чтобы не только установочная поверхность имела форму одного сегмента многогранника, но и соединительный элемент в целом соответствовал только одному сегменту, т.е. выполнен не кольцеобразным, в смысле многогранника.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что указанные гнезда выполнены как сквозные отверстия и/или как глухие отверстия. Эти гнезда могут быть все выполнены как сквозные отверстия или все как глухие отверстия. Такие гнезда могут быть выполнены также частично как сквозные отверстия, а частично как глухие отверстия. Эти гнезда могут быть выполнены предпочтительно как сверленые отверстия, в частности, резьбовые сверленые отверстия, и/или резьбовые отверстия и предпочтительно иметь внутреннюю резьбу. Далее, предпочтительно эти гнезда расположены и выполнены с возможностью принимать крепежные элементы с наружной резьбой, в частности, винты, болты с нарезкой или т.п.

Далее, предпочтительно, чтобы эти гнезда были расположены в один ряд. Одна предпочтительная модификация характеризуется тем, что гнезда расположены в два, три или более рядов. В частности, предпочтительно, чтобы эти два, три или более рядов в радиальном направлении были расположены на расстоянии друг от друга.

Наличие нескольких рядов выемок, в частности, если они в радиальном направлении расположены на расстоянии друг от друга, может существенно увеличить способность выдерживать нагрузку соединения, созданного с помощью соединительных элементов. По отношению к кольцеобразным соединительным фланцам, в частности, в форме круглых колец радиальное увеличение этих соединительных элементов экономически и/или технологически, и/или по условиям транспортировки значительно проще. Тем самым, у одного соединительного элемента легче или вообще возможно, и/или экономически целесообразно предусмотреть два или даже несколько находящихся на расстоянии друг от друга в радиальном направлении рядов выемок - а тем самым и соответственно большее число крепежных элементов. В частности, вследствие возникающего за счет этого увеличения рычага может существенно повышаться способность выдерживать нагрузку соединений, которые образуются с такими соединительными элементами. Далее, эти соединительные элементы могут легче изготовляться с бόльшим допуском, чем кольцеобразные соединительные фланцы, в частности, в форме круглого кольца. За счет расстояния между этими соединительными элементами в тангенциальном направлении и/или в окружном направлении на участке башни могут обеспечиваться преимущества в отношении требуемого выдерживания размеров, в частности, в этом направлении. Также при разделении участков башни в вертикальном направлении наличие отдельных соединительных элементов является преимуществом, поскольку, таким образом, нет необходимости сначала изготовлять дорогостоящий кольцеобразный соединительный фланец, в частности, в форме круглого кольца, чтобы затем его разделять.

Далее, предпочтительно предусмотрено, что указанный ряд или ряды ориентирован или, соответственно, ориентированы прямолинейно или тангенциально. Тангенциальная или прямолинейная ориентация ряда/рядов соответствует предпочтительно расположению ряда/рядов коаксиально или параллельно установочной поверхности. Такое расположение ряда в виде прямолинейной формы соответствует, в частности, ориентации ряда как кратчайшего соединения между его обеими конечными точками.

В частности, предусмотрено, что гнезда одного ряда расположены эквидистантно и/или на одинаковых расстояниях друг от друга. Гнезда одного ряда предпочтительно расположены на расстоянии друг от друга в тангенциальном направлении. Гнезда различных рядов расположены на расстоянии друг от друга предпочтительно в радиальном направлении.

Еще одна предпочтительная модификация характеризуется фронтальной поверхностью, которая расположена предпочтительно, по существу, противоположно установочной поверхности, и/или характеризуется ответной поверхностью, которая расположена предпочтительно, по существу, противоположно соединительной поверхности. Предпочтительно соединительная поверхность соединена с установочной поверхностью и фронтальной поверхностью. Далее, предпочтительно указанная ответная поверхность соединена с установочной поверхностью и фронтальной поверхностью.

Следующий предпочтительный вариант выполнения содержит две боковые поверхности, которые предпочтительно, по существу, противоположны друг другу и/или предпочтительно в смонтированном состоянии расположены, по существу, радиально и/или вертикально. Предпочтительно каждая из обеих боковых поверхностей соединена с установочной поверхностью, фронтальной поверхностью, соединительной поверхностью и ответной поверхностью.

Далее, предпочтительно, чтобы соединительная поверхность и ответная поверхность были расположены, по существу, параллельно друг другу. Одна предпочтительная модификация характеризуется тем, что в смонтированном состоянии соединительная поверхность и/или ответная поверхность расположены, по существу, горизонтально.

Далее, предпочтительно предусмотреть, чтобы в смонтированном состоянии направление главной протяженности соединительной поверхности и/или направление главной протяженности ответной поверхности, и/или направление главной протяженности установочной поверхности, и/или направление главной протяженности фронтальной поверхности были расположены, по существу, тангенциально.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что установочная поверхность и фронтальная поверхность расположены, по существу, коаксиально друг другу, и/или фронтальная поверхность выполнена, по существу, прямолинейной.

Прямолинейное выполнение фронтальной поверхности предпочтительно имеет место, в частности, тогда, когда фронтальная поверхность является не изогнутой.

Далее, предпочтительно, что в смонтированном состоянии установочная поверхность и/или фронтальная поверхность в смонтированном состоянии расположены, по существу, вертикально. В случае сужающейся кверху башни с выполненными в виде усеченного конуса участками башни направленная параллельно боковой поверхности конуса или, соответственно, коаксиально участку башни ориентация установочной поверхности и/или фронтальной поверхности здесь тоже обозначается как, по существу, вертикальная.

При выполнении установочной поверхности в форме сегмента боковой поверхности конуса в смонтированном состоянии радиусы установочной поверхности на верхнем и нижнем концах как правило отличаются. Например, радиус установочной поверхности на переходе от крепежной поверхности к соединительной поверхности может отличаться от радиуса установочной поверхности на переходе от установочной поверхности к ответной поверхности. Какой радиус больше, а какой меньше, зависит, в частности, от встроенного состояния и/или от направления, в котором башня сужается.

Одна предпочтительная модификация характеризуется тем, что установочная поверхность и/или фронтальная поверхность, и/или соединительная поверхность и/или ответная поверхность, и/или две боковые поверхности расположены не в одной и той же плоскости.

Далее, предпочтительно, чтобы установочная поверхность и/или фронтальная поверхность, и/или соединительная поверхность, и/или ответная поверхность, и/или две боковые поверхности охватывали трехмерное тело. Направление главной протяженности этого тела лежит предпочтительно в тангенциальном направлении.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что установочная поверхность и/или фронтальная поверхность, и/или ответная поверхность, и/или две боковые поверхности свободны от выемок.

Гнезда, если они выполнены как сквозные отверстия, проходят предпочтительно от соединительной поверхности к ответной поверхности. Если гнезда выполнены как глухие отверстия, то эти гнезда предпочтительно заканчиваются перед ответной поверхностью, так что в этом случае ответная поверхность свободна от выемок.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что установочная поверхность имеет бόльшую тангенциальную протяженность, чем фронтальная поверхность, и/или соединительный элемент в тангенциальном направлении имеет один или несколько кромочных выступов (Lippenfortsätze). Большая тангенциальная протяженность установочной поверхности базируется предпочтительно не на радиальной протяженности или не только на радиальной протяженности этого соединительного элемента и на соответственно меньшей тангенциальной протяженности фронтальной поверхности. Более того, в радиальном направлении предпочтительно, примыкая к установочной поверхности, предусмотрены тангенциальные кромочные выступы, предпочтительно на обоих тангенциальных концах и/или боковых поверхностях этого соединительного элемента. Благодаря этому может быть сокращено или устранено промежуточное пространство в окружном направлении между соседними соединительными элементами. Это может благоприятным образом снизить требования к толщине участка башни в этой области и/или повысить способность выдерживать нагрузку этого участка башни в этой области.

Гнезда в смонтированном состоянии проходят предпочтительно, по существу, в вертикальном направлении от соединительной поверхности внутрь трехмерного тела. Далее, предпочтительно гнезда проходят параллельно установочной поверхности и/или фронтальной поверхности, и/или боковым поверхностям. Далее, предпочтительно, чтобы гнезда проходили предпочтительно под прямым углом к соединительной поверхности и/или к ответной поверхности.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством участка башни ветроэнергетической установки, содержащего два, три или несколько вышеописанных соединительных элементов, расположенных на окружной поверхности этого участка башни.

Указанные соединительные элементы расположены предпочтительно на одном или на обоих аксиальных концах участка башни. Далее, предпочтительно эти соединительные элементы расположены на окружной поверхности этого участка башни таким образом, что соединительные поверхности этих соединительных элементов в аксиальном направлении обращены наружу и/или внутрь.

Один предпочтительный вариант выполнения указанного участка башни предусматривает, что соединительные элементы в окружном направлении и/или в тангенциальном направлении расположены на расстоянии друг от друга, предпочтительно эквидистантно.

Отдельные или все соединительные элементы участка башни также могут быть смещены в аксиальном направлении к одному аксиальному концу этого участка башни, в частности, в аксиальном направлении вверх или вниз относительно вертикальной ориентации этого участка башни. Предпочтительно соединительные элементы одного аксиально примыкающего конца соседнего участка башни смещены в противоположном аксиальном направлении. Таким образом соединительные элементы могут упрощать позиционирование и/или центрирование участков башни относительно друг друга, например, при монтаже.

Следующий предпочтительный вариант выполнения участка башни предусматривает, что соединительные элементы соединены с внутренней поверхностью участка башни с замыканием по материалу, в частности, приварены. Предпочтительно такое соединение происходит в защищенных условиях производства, например, с помощью сварочного робота. Сварное соединение этих соединительных элементов с окружной поверхностью участка башни может производиться, например, посредством стыковых швов и/или угловых швов, и/или (двойного) шва сварного стыкового соединения со скосом одной кромки [(Doppel-)HV-Nähte], и/или V-образного шва с криволинейным скосом одной кромки. Соединение этих соединительных элементов с участками башни производится предпочтительно по верхней в смонтированном состоянии кромке установочной поверхности, и/или по нижней в смонтированном состоянии кромке установочной поверхности.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством части башни ветроэнергетической установки, содержащей два вышеописанных участка башни, которые соединены друг с другом с помощью крепежных средств, расположенных в гнездах обоих участков башни.

Оба этих участка башни расположены предпочтительно коаксиально друг над другом. Далее, предпочтительно оба этих участка башни с расположенными на них соединительными элементами ориентированы таким образом, что гнезда расположенных друг над другом соединительных элементов башни ориентированы соответственно коаксиально, так что крепежный элемент может быть помещен в гнезде соединительного элемента нижнего участка башни и в гнезде соединительного элемента верхнего участка башни, и/или может проходить сквозь эти гнезда верхнего и нижнего соединительного элемента.

Следующий предпочтительный вариант выполнения указанной части башни предусматривает, что указанные крепежные средства выполнены в виде винтов и/или болтов с нарезкой.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством башни ветроэнергетической установки, содержащей по меньшей мере одну вышеописанную часть башни, и/или по меньшей мере один вышеописанный участок башни, и/или по меньшей мере один вышеописанный соединительный элемент.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством ветроэнергетической установки, содержащей по меньшей мере одну вышеописанную башню и/или по меньшей мере одну вышеописанную часть башни, и/или по меньшей мере один вышеописанный участок башни, и/или по меньшей мере один вышеописанный соединительный элемент.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством способа изготовления участка башни ветроэнергетической установки, включающего в себя предоставление участка башни и размещение вышеописанного соединительного элемента на окружной поверхности этого участка башни.

Этот способ изготовления участка башни ветроэнергетической установки предпочтительно может быть усовершенствован предпочтительно за счет транспортировки участка башни от первого места монтажа к второму месту монтажа, соединения этого участка башни с еще одним участком башни, который предпочтительно имеет бόльшую аксиальную протяженность.

В этом варианте выполнения сначала один участок башни с небольшой аксиальной протяженностью, например, менее 5 м, в частности, менее 2 м, предпочтительно менее 1 м, снабжается соединительными элементами. Это осуществляется предпочтительно на первом месте монтажа, которое, например, в частности, может быть выполнено для монтажа отдельных соединительных элементов, распределенных по окружной поверхности. Затем этот участок башни с расположенными на них соединительными элементами может транспортироваться, например, к второму месту монтажа, где этот участок башни затем соединяется с еще одним участком башни. Этот следующий участок башни предпочтительно имеет бόльшую аксиальную протяженность, в частности, аксиальную протяженность, которая кратна протяженности участка башни с расположенными на нем соединительными элементами. Этот способ позволяет, тем самым, сначала соединять соединительные элементы с участком башни, а затем этот - сравнительно короткий - участок башни транспортировать, чтобы соединить его с - значительно более длинным - участком башни. Транспортировка такого короткого участка башни с соединительными элементами является гораздо более легкой, чем транспортировка длинного, следующего участка башни. Да и размещение отдельных соединительных элементов на участке башни значительно легче, если это короткий участок башни. Соединение короткого участка башни соединительными элементами со следующим, длинным участком башни происходит предпочтительно посредством сварки и/или предпочтительно вдоль всей окружной поверхности этих участков башни.

Согласно еще одному аспекту изобретения указанная вначале задача решается посредством способа соединения участков башни ветроэнергетической установки, включающего в себя размещение двух вышеописанных участков башни друг над другом, соединение обоих участков башни путем помещения крепежных элементов в гнезда соединительных элементов обоих участков башни. Эти участки башни, в частности, располагают друг над другом таким образом, что они в рабочем состоянии ветроэнергетической установки расположены вертикально друг над другом. При изготовлении и/или при транспортировке это может соответствовать размещению в вертикальном направлении, например, при морской транспортировке башен морского базирования, но также и размещению, по существу, в горизонтальном направлении, если эти башни или, соответственно, участки башни транспортируются лежа или в наклонном положении.

Устройства и способы этих дополнительных аспектов изобретения предпочтительно имеют признаки или, соответственно, этапы способа, которые пригодны, в частности, для использования с предлагаемым изобретением соединительным элементом и его модификациями. В отношении преимуществ, вариантов выполнения и деталей выполнения этих дополнительных аспектов изобретения и их возможных модификаций следует также сослаться на вышеизложенное описание соответствующих признаков указанного соединительного элемента и его возможных модификаций.

Один предпочтительный вариант выполнения изобретения в качестве примера рассматривается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показано следующее.

Фиг. 1: вид в аксонометрии ветроэнергетической установки с башней и гондолой;

Фиг. 2: вид в аксонометрии одной трети разделенного по длине участка башни с четырьмя соединительными элементами;

Фиг. 3: вид в аксонометрии части башни с двумя еще не соединенными участками башни;

Фиг. 4: часть башни по Фиг. 3, у которой верхний участок башни, соединительные элементы и крепежные элементы представлены только своими кромками;

Фиг. 5: вид в аксонометрии трех соединительных элементов, в частности, нижнего участка башни;

Фиг. 6: вид в аксонометрии трех соединительных элементов, в частности, верхнего участка башни;

Фиг. 7: вид в аксонометрии еще одного варианта выполнения соединительного элемента; и

Фиг. 8: вид в аксонометрии другого варианта выполнения соединительных элементов.

На Фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и кожухом 110 обтекателя. Ротор 106 в рабочем режиме приводится ветром во вращательное движение и тем самым приводит в действие генератор в гондоле 104. Башня 102 имеет два или несколько представленных на Фиг. 2 и Фиг. 3 участков 101 башни.

На Фиг. 2 показан вид в аксонометрии одной трети (120°) разделенного по длине участка 101 башни 102 ветроэнергетической установки 100 с четырьмя соединительными элементами 200. В одном из этих соединительных элементов 200 крепежные элементы 300 помещены в гнезда 210.

На Фиг. 3 и Фиг. 4 показана часть башни с двумя расположенными вертикально друг над другом, коаксиальными участками 101 башни. На Фиг. 4 верхний участок 101 башни, соединительные элементы 200 и крепежные элементы 300 представлены лишь своими кромками. В частности, кольца 103 отмечают верхний и нижний аксиальные концы верхнего участка 101 башни. Позициями 301 и 302 обозначены верхние и нижние концы крепежных элементов 300.

Оба участка 101 башни имеют по двенадцать соединительных элементов 200, которые в тангенциальном направлении и/или в окружном направлении расположены на расстоянии друг от друга, причем эквидистантно. Эти соединительные элементы 200 имеют протяженность в окружном направлении участка 101 башни менее чем на 30 дуговых градусов.

На нижнем участке 101 башни соединительные элементы 200 расположены на верхнем аксиальном конце. На нижнем участке 101 башни соединительные элементы 200 расположены на нижнем аксиальном конце.

Оба этих участка 101 башни ориентированы относительно друг друга таким образом, что крепежные элементы 300 - представленные здесь только для одного соединительного элемента 200 - могут входить с зацеплением в гнезда соединительного элемента, лежащего аксиально под ним.

На Фиг. 5 и Фиг. 6 представлены соединительные элементы нижнего и верхнего участка 101 башни подробнее. Крепежные элементы 300 - только для одного соединительного элемента 200 - находятся предпочтительно в гнездах всех соединительных элементов 200. Крепежные элементы 300 предпочтительно расположены и выполнены таким образом, что они могут соединять друг с другом два вертикально расположенных друг над другом соединительных элемента.

Каждый из этих соединительных элементов 200 имеет установочную поверхность 201, которая имеет форму одного сегмента внутренней боковой поверхности башни, в показанном здесь примере выполнения это форма сегмента боковой поверхности цилиндра. Установочная поверхность выполнена с возможностью размещения на внутренней поверхности участка 101 башни. Соответственно возможны также и соединительные элементы, установочная поверхность которых имеет форму сегмента внешней окружной поверхности башни. Фронтальная поверхность, противоположная установочной поверхности, при размещении на внешней окружной поверхности башни была бы обращена наружу.

Каждый из этих соединительных элементов 200 имеет, далее, соединительную поверхность 202 с гнездами 210 и ответную поверхность 204, противоположную этой соединительной поверхности 202. Соединительные поверхности 202 этих соединительных элементов 200 в аксиальном направлении обращены наружу.

Гнезда 210 могут представлять собой сквозные отверстия или глухие отверстия. У представленных на Фиг. 6 соединительных элементов 200 гнезда выполнены как глухие отверстия, так как на ответной поверхности 204 не видно никаких отверстий. У представленных на Фиг. 5 соединительных элементов 200 гнезда 210 могут быть выполнены как сквозные отверстия или глухие отверстия.

Каждый из этих соединительных элементов 200 имеет, далее, фронтальную поверхность 203, по существу, противоположную установочной поверхности 201. У представленных здесь крепежных элементов 200 фронтальные поверхности 203 выполнены прямолинейными, т.е. не изогнутыми, и параллельными прямолинейной ориентации обоих рядов выемок 210. Точно так же, например, возможна и тангенциальная или, соответственно, коаксиальная ориентация или, соответственно, возможен изгиб этих рядов и/или фронтальных поверхностей 203.

Каждый из этих соединительных элементов 200 имеет, далее, две боковые поверхности 205, которые, по существу, противоположны друг другу и расположены, по существу, радиально и, по существу, вертикально. Обе эти боковые поверхности 205 соединены каждая с установочной поверхностью 201, фронтальной поверхностью 203, соединительной поверхностью 202 и ответной поверхностью 204.

Эти боковые поверхности 205, установочные поверхности 201 и фронтальные поверхности 203 свободны от выемок.

Установочная поверхность 201, фронтальная поверхность 203, соединительная поверхность 202, ответная поверхность 204 и боковые поверхности 205 расположены не в одной и той же поверхности и охватывают трехмерное тело. Направление главной протяженности этого тела, так же, как и направление главной протяженности установочной поверхности 201, и направление главной протяженности фронтальной поверхности 203, и направление главной протяженности соединительной поверхности 202, и направление главной протяженности ответной поверхности 204 в представленном на чертежах встроенном состоянии лежит, по существу, в тангенциальном направлении. Помимо ориентированных в смонтированном состоянии, по существу, вертикально установочной поверхности 201, фронтальной поверхности 203 и боковых поверхностей 205, соединительная поверхность 202 и ответная поверхность 204 в смонтированном состоянии ориентированы, по существу, горизонтально.

Гнезда 210 в соединительных элементах 200 расположены в два ряда, проходящих на расстоянии друг от друга в радиальном направлении. Оба этих ряда расположены прямолинейно, т.е. они расположены не в тангенциальном направлении и/или окружном направлении, и не коаксиально установочным поверхностям 201. При показанном здесь прямолинейном расположении рядов такая ориентация рядов лишь в их средней точке соответствует касательной к установочной поверхности 201, а в остальном отклоняется от тангенциальной ориентации. Расположение рядов в прямолинейной форме соответствует также ориентации рядов как кратчайшему соединению между их соответствующими конечными точками, в частности, соответствующих внешних выемок 210.

Гнезда 210 проходят в смонтированном состоянии, по существу, в вертикальном направлении от соединительной поверхности 202 внутрь трехмерного тела. Гнезда 210 проходят, далее, параллельно установочной поверхности 201, фронтальной поверхности 203 и боковым поверхностям 205. Гнезда 210 проходят к тому же под прямым углом к соединительной поверхности 202 и к ответной поверхности 204.

Соединительные элементы 200 соединены этой установочной поверхностью 201 с внутренними поверхностями участков 101 башни, предпочтительно посредством соединения с замыканием по материалу, в частности, посредством линейного соединения в форме сварных швов на верхней и нижней кромках установочных поверхностей 201. На своих верхней и нижней кромках установочная поверхность 201 переходит в соединительную поверхность 202 и ответную поверхность 204.

На Фиг. 7 показан возможный альтернативный вариант выполнения соединительных элементов 200', которые могут использоваться дополнительно или альтернативно соединительным элементам 200, представленным на остальных чертежах. Соединительный элемент 200', подобно соединительному элементу 200, имеет установочную поверхность 201', фронтальную поверхность 203', соединительную поверхность 202', ответную поверхность 204' и боковые поверхности 205'. Установочная поверхность 201' имеет бόльшую тангенциальную протяженность, чем фронтальная поверхность 203'. Это, в частности, обусловлено тем, что соединительный элемент 200' имеет два кромочных выступа 206', которые могут служить для стабилизации участка башни в областях между двумя соединительными элементами, и требования к перекрытию указанного участка башни в этой области могут быть снижены.

Альтернативно варианту выполнения, представленному здесь на чертежах, при котором участки башни выполнены в форме полого цилиндра, а установочные поверхности 201 имеют форму сегмента боковой поверхности цилиндра, эти установочные поверхности 201 могут также иметь форму сегмента боковой поверхности конуса, чтобы их можно было располагать на внутренних поверхностях участков башни в форме усеченного конуса. Далее, участки башни могут быть выполнены в форме многогранника, и установочные поверхности могут быть выполнены плоскими, без изгибов.

Еще один возможный вариант выполнения представлен на Фиг. 8, когда один соединительный элемент 200a расположен на внешней окружной поверхности участка 101 башни, и один соединительный элемент 200b расположен на внутренней принимающей поверхности этого участка 101 башни. Установочная поверхность 201a этого соединительного элемента 200a имеет форму сегмента круглого кольца и является внешней окружной поверхностью этого участка 101 башни. Фронтальная поверхность, противоположная установочной поверхности 201a, у соединительного элемента 200a обращена наружу. Установочная поверхность 201b соединительного элемента 200b тоже имеет форму сегмента круглого кольца, однако, расположена на окружной поверхности участка 101 башни. Фронтальная поверхность 203b этого соединительного элемента 200b обращена внутрь.

Соединительные поверхности 202a, 202b обоих соединительных элементов 200a, 200b обращены, по существу, вверх и имеют гнезда 210a, 210b. Боковые поверхности 205a, 205b ориентированы тангенциально.

В показанном на Фиг. 8 примере видно, далее, что участок 101 башни составлен из нескольких частей, которые соединены, по существу, по вертикальному стыку 111. Как показано на Фиг. 8 на примере этого соединительного элемента 200a, особенно предпочтительно, чтобы один или несколько соединительных элементов были расположены таким образом, что они будут перекрывать такой вертикальный стык этого участка башни.

Соединительные элементы и соединенные с их помощью участки башни, как и башня с такими участками, обладают различными преимуществами. В частности, такие отдельные соединительные элементы могут изготовляться и транспортироваться значительно экономичнее, чем соединительные фланцы в форме круглого кольца. Далее, радиальная и аксиальная протяженность этих соединительных элементов тоже может быть увеличена значительно проще, чем у соединительного фланца в форме круглого кольца, так что возможно расположение двух рядов выемок, а тем самым и двух рядов крепежных элементов, и тем самым, может повышаться надежность соединения и его способность выдерживать нагрузку. Бόльшая радиальная протяженность соединительных элементов ведет, в частности, к улучшению зажимной длины соединений. Далее, расположение индивидуальных соединительных элементов обеспечивает большую гибкость в отношении внутреннего пространства башни.

Изобретение относится к соединительному элементу для соединения участков башни ветроэнергетической установки, участку башни, а также башне и ветроэнергетической установке, также способу изготовления участка башни и способу соединения участков башни. Соединительный элемент (200) для соединения участков (101) башни ветроэнергетической установки (100) содержит установочную поверхность (201), которая имеет форму сегмента окружной поверхности башни и выполнена с возможностью размещения на окружной поверхности участка (101) башни, и расположенную под углом к установочной поверхности (201) соединительную поверхность (202), которая имеет гнезда (210) для размещения крепежных элементов (300). Установочная поверхность (201), фронтальная поверхность (203), соединительная поверхность (202), ответная поверхность (204) и две боковые поверхности (205) ограничивают трехмерное тело. Изобретение направлено на надежность соединения участков башни. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Соединительный элемент (200) для соединения участков (101) башни ветроэнергетической установки (100), содержащий установочную поверхность (201), которая имеет форму сегмента окружной поверхности башни и выполнена с возможностью размещения на окружной поверхности участка (101) башни, и расположенную под углом к установочной поверхности (201) соединительную поверхность (202), которая имеет гнезда (210) для размещения крепежных элементов (300),

отличающийся тем, что установочная поверхность (201), фронтальная поверхность (203), соединительная поверхность (202), ответная поверхность (204) и две боковые поверхности (205) ограничивают трехмерное тело.

2. Соединительный элемент (200) по предыдущему пункту, отличающийся тем, что

установочная поверхность (201) имеет форму сегмента внутренней боковой поверхности башни и выполнена с возможностью размещения на внутренней боковой поверхности участка (101) башни и/или

установочная поверхность (201) имеет форму сегмента внешней окружной поверхности башни и выполнена с возможностью размещения на внешней окружной поверхности участка (101) башни.

3. Соединительный элемент (200) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

соединительный элемент (200) в тангенциальном направлении и/или вдоль его направления главной протяженности имеет протяженность, которая соответствует сегменту круглого кольца, и/или

гнезда (210) выполнены как сквозные отверстия и/или как глухие отверстия.

4. Соединительный элемент (200) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

гнезда (210) расположены в ряд, и/или

гнезда (210) расположены в два, три или несколько рядов, причем предпочтительно два ряда расположены на расстоянии друг от друга в радиальном направлении, и/или

ряд ориентирован или, соответственно, ряды ориентированы прямолинейно или тангенциально.

5. Соединительный элемент (200) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

фронтальная поверхность (203) расположена по существу противоположно установочной поверхности (201), и/или

ответная поверхность (204) расположена по существу противоположно соединительной поверхности (202), и/или

две боковые поверхности (205) по существу противоположны друг другу и/или предпочтительно расположены по существу радиально и/или вертикально.

6. Соединительный элемент (200) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

в смонтированном состоянии соединительная поверхность (202) и ответная поверхность (204) расположены по существу параллельно друг другу, и/или

в смонтированном состоянии соединительная поверхность (202) и/или ответная поверхность (204) расположены по существу горизонтально, и/или

в смонтированном состоянии направление главной протяженности соединительной поверхности (202) и/или направление главной протяженности ответной поверхности (204), и/или направление главной протяженности установочной поверхности (201), и/или направление главной протяженности фронтальной поверхности (203) расположено или, соответственно, расположены по существу тангенциально, и/или

установочная поверхность (201) и фронтальная поверхность (203) расположены по существу коаксиально друг другу, и/или фронтальная поверхность (203) выполнена по существу прямолинейной, и/или

в смонтированном состоянии установочная поверхность (201) и/или фронтальная поверхность (203) расположены по существу вертикально.

7. Соединительный элемент (200) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что

установочная поверхность (201) и/или фронтальная поверхность (203), и/или соединительная поверхность (202), и/или ответная поверхность (204), и/или две боковые поверхности (205) расположены не в одной и той же плоскости, и/или

установочная поверхность (201) и/или фронтальная поверхность (203), и/или ответная поверхность (204) и/или две боковые поверхности (205) свободна или, соответственно, свободны от гнезд (210), и/или

установочная поверхность (201) имеет бόльшую тангенциальную протяженность, чем фронтальная поверхность (203), и/или соединительный элемент (200) в тангенциальном направлении имеет один или несколько кромочных выступов (206').

8. Участок (101) башни ветроэнергетической установки (100), содержащий два, три или более расположенных на окружной поверхности участка (101) башни соединительных элементов (200) по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов.

9. Участок (101) башни по предыдущему пункту, отличающийся тем, что

соединительные элементы (200) в окружном направлении расположены на расстоянии друг от друга, предпочтительно эквидистантно, и/или

соединительные элементы (200) присоединены к окружной поверхности участка (101) башни с замыканием по материалу, в частности приварены.

10. Часть башни ветроэнергетической установки (100), содержащая два участка (101) башни по предыдущему пункту, которые соединены друг с другом расположенными в гнездах (210) обоих участков (101) башни крепежными средствами.

11. Башня ветроэнергетической установки (100), содержащая

по меньшей мере одну часть башни по предыдущему пункту, и/или

по меньшей мере один участок (101) башни по одному из предыдущих пп.8, 9, и/или

по меньшей мере один соединительный элемент по одному из предыдущих пп.1-7.

12. Ветроэнергетическая установка (100), содержащая

по меньшей мере одну башню по предыдущему пункту, и/или

по меньшей мере одну часть башни по п.10, и/или

по меньшей мере один участок (101) башни по одному из предыдущих пп.8, 9, и/или

по меньшей мере один соединительный элемент по одному из предыдущих пп.1-7.

13. Способ изготовления участка (101) башни ветроэнергетической установки (100), включающий в себя этап:

- предоставления участка (101) башни, отличающийся этапом

- размещения соединительного элемента по одному из предыдущих пп.1-7 на окружной поверхности участка (101) башни.

14. Способ по предыдущему пункту, включающий в себя:

- предпочтительно транспортировку участка (101) башни от первого места монтажа ко второму месту монтажа,

- соединение этого участка башни с еще одним участком башни, который предпочтительно имеет бόльшую аксиальную протяженность.

15. Способ соединения участков (101) башни ветроэнергетической установки (100), отличающийся этапами:

- расположения друг над другом двух участков (101) башни по одному из предыдущих пп.8, 9,

- соединения обоих участков (101) башни путем размещения крепежных элементов (300) в гнездах (210) этих соединительных элементов (200) обоих участков (101) башни.