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Die Erfindung betrifft ein Seilkabel zur Übertragung elektrischer Energie und zur Aufnahme von mechanischen Kräften, mit einer im Querschnitt stromlinienförmigen Ummantelung.
Für in grossen Höhen schwebende Windkraftwerke, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 2524360 bekannt sind, werden Seilkabel zur Verankerung des Kraftwerkes bzw. seiner Auftriebkörper an der Erdoberfläche verwendet. Seilkabel für solche Kraftwerke sind grossen mechanischen Bean- spruchungen ausgesetzt, insbesondere wenn es zu einer Vereisung, die durch Turbulenzen am Seil- kabel gefördert wird, kommt. Es kommt bei Seilkabeln mit kreisförmigem Querschnitt zur Bildung von Turbulenzen, die grosse dynamische Belastungen der mechanischen Teile des Seilkabels hervor- rufen.
In der DE-OS 2149592 und der FR-PS Nr. 2. 250. 353 sind strömungsgünstige Verkleidungen für
Seilkabel beschrieben, insbesondere für eine Unterwasserverwendung, z. B. als Schlepp- und Anker- seile. Gemäss der DE-OS 2149592 besteht das Seilkabel aus zwei an ihren Aussenseiten mit einem strömungsgünstigen Profil versehenen Bändern, zwischen denen das Schleppseil liegt. Eine Konstruk- tion dieser Art weist ein hohes Gewicht auf und ist daher für in grossen Höhen schwebende Wind- kraftwerke nicht geeignet.
Aus der FR-PS Nr. 2. 250. 353 ist eine einteilige Schale bekannt, die nach Anbringen an das
Seilkabel eine strömungsgünstige Ummantelung bildet. Diese Schale ist, da sie selbsttragend ausge- bildet ist, aus relativ dickwandigem Kunststoff gebildet, wodurch sie ein hohes Gewicht aufweist.
Zur Montage dieser Schale sind separate Verschlussstücke durch an der Schale vorgesehene Laschen durchzuschieben, wodurch sich das Gewicht weiter erhöht.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Seilkabel der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welches für in grossen Höhen schwebende Windkraftwerke geeignet ist, insbesondere eine hohe mechanische und dynamische Bean- spruchung trotz geringen Eigengewichtes zulässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Ummantelung eines Seilkabels für schwebende Windkraftwerke aus einer Kunststoffolie gebildet ist, die über vom Seilkabel abstehende, im Abstand voneinander angeordnete Rippen gespannt ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Ummantelung aus aneinandergefügten Segmenten, die einschliesslich der Rippen gegeneinander verdrehbar sind, vorzugsweise mit Hilfe von Gleitflächen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass an ein und demselben Seilkabel stark unterschiedliche Windverhältnisse, d. h. Winde aus unterschiedlichen Richtungen, unter Beibehaltung der erfindungsgemäss erzielten Vorteile über die gesamte Länge des Seilkabels auftreten können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Ummantelung ein elektrischer Leiter als Blitzableiter eingebaut, wobei im Fall der Ausbildung der Ummantelung aus gegeneinander verdrehbaren Segmenten zweckmässig zwischen den Segmenten elektrisch leitende Schleifringe, die gegenüber dem Seilkabel isoliert sind, eingebaut sind. Durch den Blitzschutz werden durch Blitzschlag verursachte lokale Verbrennungen des Seilkabelmantels vermieden.
Vorteilhaft sind von der Oberfläche der Ummantelung im wesentlichen senkrecht zur Achse des Seilkabels abstehende, einen Auftrieb erzeugende Tragflügel vorgesehen (verklebt, verschweisst, vernietet oder abnehmbar), die dynamische Auftriebskräfte ergeben, so dass unter Umständen sogar das Eigengewicht des Seilkabels kompensiert werden kann. Dadurch ergibt sich eine geringere Belastung des Auftriebskörpers des Windkraftwerkes.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ummantelung in Umfangsrichtung einteilig ausgebildet und mit einem lösbaren Verschluss, wie einem Klett- oder Schnappverschluss, in Längsrichtung schliessbar.
Vorteilhaft ist die Ummantelung mit einer eis-bzw. wasserabweisenden Beschichtung, wie Polytetrafluoräthylen, versehen. Durch eine Verhinderung von Eisansatz wird das Herabstürzen von grösseren Eisstücken beim Wiederauftauen oder infolge von Bewegungen des Seilkabels vermieden.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Seilkabel, Fig. 2 eine Seitenansicht und Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III der Fig. 1 zeigen. Fig. 4 veranschaulicht die Montage einer aus Segmenten bestehenden Ummantelung.
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Mit --1-- ist ein Seilkabel bezeichnet, das zur Übertragung von elektrischer Energie dient und mit nicht näher dargestellten, grosse Längskräfte aufnehmenden Elementen versehen ist. An dem Mantel --2-- dieses Seilkabels sind mittels Rollen oder Kugeln --3-- Rippen --4-- drehbar gelagert, die im Abstand --5-- in Richtung der Längsachse --6-- des Seilkabels --1-- liegen. An
Stelle der Rollen --3-- können auch an den Rippen --4-- vorgesehene Gleitflächen mit einem Schmier- film Verwendung finden. Die Rippen --4-- sind in Achsrichtung des Seilkabels gesehen stromlinien- förmig gestaltet. Ihr spitzwinkelig zulaufendes Ende --7-- ist offen, so dass die Rippen --4-- über das Seilkabel unter Aufweitung (in Richtung der Pfeile --8--) ihres offenen Endes --7-- aufgezogen werden können.
Um das Aufweiten zu erleichtern, sind die Rippen --4-- mit Dehnungsschlitzen - versehen. An dem spitzen Ende --7-- sind Klemmverschlüsse --10-- vorgesehen, beispielsweise druckknopfartige oder nach Art eines Klett- bzw. Schnappverschlusses ausgebildete.
Um eine Mehrzahl der in Richtung der Längsachse --6-- des Seilkabels --1-- hintereinander- liegenden Rippen --4-- ist jeweils eine flexible Ummantelung --11-- mit geringer Wandstärke aufge- zogen. Die Ummantelung kann aus eisabweisendem Metall oder aus hartem Kunststoff bestehen. Die
Ummantelung kann auch mit einer eisabweisenden Schicht, z. B. einer Polytetrafluoräthylenschicht, beschichtet sein. Aus Festigkeitsgründen sind in die Ummantelung Fasern eingearbeitet, wie sie auch eventuell im Seilkabel vorgesehen sind, so dass die Ummantelung das gleiche Dehnungsverhalten wie das Seilkabel aufweist. Diese Fasern übernehmen das Gewicht der Ummantelung und das Gewicht der Innenkonstruktion (Gewicht der Rippen, Rollen und der Lager der Rollen an den Rippen).
Die
Ummantelung --11-- ist an ihrem spitzwinkeligen Ende mit einem Schlitz --12-- versehen, um sie auf das Seilkabel aufbringen bzw. vom Seilkabel lösen zu können.
Die Ummantelung kann über die Länge des Seilkabels einstückig ausgebildet sein oder aus Segmenten --13-- bestehen. Für eine aus Segmenten gebildete Ummantelung ist in Fig. 4 das Anbrin- gen der Segmente am Seilkabel näher dargestellt.
Durch den von der Ummantelung --11-- und den Rippen --4-- umschlossenen Hohlraum--14-- können zusätzliche Kabel oder beispielsweise ein Gasfüllschlauch oder sonstiger Versorgungsschlauch für einen Auftriebskörper eines Windkraftwerkes geführt werden. Solche in den Zeichnungen nicht dargestellte Versorgungsschläuche können an den mit --14'-- bezeichneten Laschen der Rippen - befestigt werden.
An der Stirnfläche --15-- der Ummantelung ist ein Blitzableiter --16-- aus Kupfer oder Aluminium in die Ummantelung --11-- eingelassen. Der Blitzableiter --16-- kann entweder eingepresst oder formschlüssig eingehängt sein. Der Blitzableiter ist gegenüber dem Seilkabel isoliert. Bei einer aus Segmenten gebildeten Ummantelung sind zweckmässig zwischen den Segmenten elektrisch leitende Schleifringe vorgesehen, die gegenüber dem Seilkabel isoliert sind. Dadurch ist eine Ver- drehung der einzelnen Segmente gegeneinander möglich, ohne dass der Blitzableiter elektrisch unter- brochen wird.
Jeweils zwei der Rippen --4-- sind mittels eines Querholmes-17- (Fig. 3) an der Ummante- lung --11-- befestigt.
An der Aussenseite der Ummantelung --11-- sind Nuten --18--, beispielsweise Schwalben- schwanznuten, zur Aufnahme von Tragflügeln --19-- vorgesehen. Durch die Schrägstellung dieser
Nuten sind der Anstellwinkel und die Profilform des Tragflügels --19-- vorgegeben. Eine Einrastöff- nung --20-- in der Ummantelung sorgt für einen zusätzlichen Halt dieser Tragflügel.
Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Seilkabels sind wie folgt :
Die Ummantelung vermindert die thermische Beanspruchung des Seilkabels durch die Sonnenein- strahlung und den raschen Temperaturwechsel bei Wind- und Regeneinwirkung.
Die zur Aufnahme der mechanischen Zugbelastung für das Seilkabel in Frage kommenden
Kunststoffe verlieren ihre Alterungsbeständigkeit infolge Licht- und Strahlungseinwirkung.
Einwirkungen von UV- bzw. Höhenstrahlung werden durch die Ummantelung verhindert oder zumindest stark abgeschwächt.
Durch die Ummantelung kann weiters sowohl eine Versteifung des Seilkabels und damit eine wesentliche Erhöhung der Dämpfung des Seilkabels erreicht werden als auch die Eigenfrequenz des Seilkabels beeinflusst und im Bedarfsfall wesentlich über mögliche Erregerfrequenzen erhöht werden.
Durch die Profilform der Ummantelung bleibt die Strömung laminar bis zur Abrisskante und
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die zur Seilkabelschwingung führende Wirbelangriffsfläche wird auf ein Minimum reduziert.
Ein gespanntes Seilkabel zur Verankerung eines Windkraftwerkes weist Eigenschaften ähnlich einer vorgespannten Saite auf. Die Kräfte der turbulenten Strömung an der dem Wind abge- kehrten Seite erregen das Seilkabel, periodisches und stetiges Pendeln des Seilkabels ist die Folge. Dieses ruft neben hohen Belastungen der Verankerungspunkte grosse dynamische
Belastungen der mechanischen Teile des Seilkabels hervor.
Da das Erdpotential bis in die Höhe der Plattform des Windkraftwerkes geleitet wird, ergeben sich extrem hohe Feldstärkedichten. Diese haben Entladungserscheinungen zur Folge (Elms- feuer, Koronaentladung), welche lokale Oberflächenrauheiten und Unstetigkeitsstellen in der Struk- tur des Materials erzeugen. An den Ansatzpunkten erhöht sich damit die Vereisungsgefahr und die mechanische Reissfestigkeit wird vermindert. Die Vergrösserung der Oberfläche des
Seilkabels mittels einer Ummantelung ergibt eine bessere Verteilung der Feldlinien.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Seilkabel zur Übertragung elektrischer Energie und zur Aufnahme von mechanischen Kräften, mit einer im Querschnitt stromlinienförmigen Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Umman-
EMI3.1
gespannt ist.