CN103582759A - 用于将塔部连接到护套部的过渡元件 - Google Patents

用于将塔部连接到护套部的过渡元件 Download PDF

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Abstract

一种位于具有四个腿部（8）的护套部（4）与塔部（2）之间的过渡元件（1），其中塔部（2）的下部（14）被固定到连接腿部（8）的上部（12）的扭力板（10），而且拉杆（16）从每个腿部（8）伸出，其中每个拉杆（16）包括：支柱（20；200），支柱（20；200）形成有第一端部（21；201）和第二端部（23；203），支柱（20；200）被固定到每个腿部（8）的上部（12）；以及在处于扭力板（10）上方的接触部（18）被固定到塔部（2）的板（24；240），其中板（24；240）是平坦的，板（24；240）被沿周向固定到塔部（2）且与支柱（20；200）具有共同的对称轴线（28），而且板（24；240）被固定到支柱（20；200）的第一端部（21；201）。

Description

用于将塔部连接到护套部的过渡元件
技术领域
提供一种用于将塔部连接到护套部（jacket）的过渡元件。更精确地，提供一种位于具有四个腿部的护套部与塔部之间的过渡元件，其中塔部的下部被固定到连接这些腿部的上部的扭力板，并且拉杆从每个腿部伸出，其中每个拉杆包括：支柱，其被固定到腿部的上部；以及板，其在处于扭力板的上方的接触部处被固定到塔部。
背景技术
以下借助风车的支撑塔式结构来说明所述装置，这种结构充分地显示出本发明所面对的挑战。本发明不限于用于风车的塔部，而是在存在相似的受力的模式情况下，能够被用于多种结构。
为避免与风车的叶片碰撞，风车塔部的上部必须被形成为细长的结构。由陆基风车公知的是，这种细长结构通常呈管状且被连接到位于地面中的底座。
当风车被离岸地放置，并且更经常地被放置在相对较深的水中时，使用从风车的底座伸出并一直延伸到风车的引擎舱（nacelle）的一个管是不实际的。
因此，被离岸放置的公知的风车的支撑塔式结构经常具有呈管状的上侧塔部和可呈护套部形式的下部。
位于上侧细长的塔部与下侧护套部之间的过渡元件经常由相对较重且较复杂的结构来形成。除了其他方面以外，其原因是应用了来自海基的油回收设备的公知的建造原理。这种设备的尺寸是为应对相当大的波浪力以及操纵重型设备并且允许人员全天候地出现于该结构上而确定的。
在离岸风车的安装中，结构的设计一般由风力来决定。
公知的过渡元件必须以这样的方式被调整：塔部的固有周期相对于有关的风车足够短。这会导致塔的重量进一步增大。
发明内容
本发明的目的是克服或减少现有技术的缺陷中的至少一个。
根据本发明，该目的是借助如以下说明书以及所附权利要求书中披露的特征来实现的。
提供一种位于具有四个腿部的护套部与塔部之间的过渡元件，其中塔的下部被固定到扭力板，扭力板被连接腿部的上部，并且拉杆从每个腿部伸出，其中每个拉杆包括：支柱，支柱形成有第一端部和第二端部，支柱被固定到每个腿部的上部；以及板，其在处于扭力板的上方的接触部被固定到塔部，其中板是平坦的，板被沿周向固定到塔部并且与支柱具有共同的对称轴线，并且板被固定到支柱的第一端部。
板可在两个狭缝中被固定到支柱；这两个狭缝在第一端部，在径向相对的两侧沿轴向延伸到支柱内。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少40%。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少50%。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少60%。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少70%。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少80%。所有拉杆的板可一起覆盖塔部的外周的至少90%。
塔部可包括环形包围部。塔部可在接触部处具有增大的壁厚。
拉杆可被设计为承载塔部中所有的轴向力。来自塔的弯矩可通过成对的拉杆来反对称地（antimetric）承载。
支柱的至少一个端部可设有形成尖形端部的两个角向切除部。
板可被固定到上部的顶部；其中顶部可沿顶部的周向，在扭力板的上方延伸，并且板与支柱可具有共同的对称轴线。板可在两个狭缝中被固定到支柱；狭缝在第二端部，在径向相对的两侧沿轴向延伸到支柱内。支柱的第二端部可设有形成尖形端部的两个角向切除部。
支柱可设有被焊接到支柱和板的至少一个封闭板。封闭板可呈D形。支柱可在两个端部都设有封闭板。
板可包括曲线切除部，曲线切除部形成两个相对的舌形部；当板处于其使用位置时，舌形部可被定位于狭缝中。位于支柱的两个端部处的板可包括曲线切除部。
由于板可被视为膜片，板将仅承载量值不大的弯矩，并且支柱将几乎完全地承受张力和压力，并且力在拉杆中的流动（传递）与公知的拉杆相比得到大幅简化。
力的流动在说明书的特定部分参照附图来进行解释。
板不需要覆盖塔部的整个外周。所有拉杆的板一起覆盖塔部的外周的至少40%就足够了。在替代实施例中，板覆盖塔部的外周的至少50%。在更优选的实施例中，板覆盖塔部的外周的至少60%。在进一步的替代实施例中，板覆盖塔部的外周的至少70%。在又一实施例中，板覆盖塔部的外周的至少80%，而在再一实施例中，板覆盖塔部的外周的至少80%。在板覆盖塔部的外周的至少40%或50%或60%的实施例中，可能需要向塔部提供如现有技术中公知的环形加强件。以这种方式来保持塔部的圆形。
在板被固定到塔部的接触位置，塔部可具有增大的壁厚，以便吸收由拉杆承载的力。
虽然扭力板不被设计为承载来自塔部的竖直力，但拉杆被设计为承载这些力。
来自塔部的弯矩一般由成对的拉杆来反对称地承载。见说明书的特定部分中的解释。
根据本发明的过渡元件实质简化了塔部与护套部之间的过渡结构，而且使一般存在于塔部的加强环成为多余的。
附图说明
以下，在参照附图的情况下说明优选装置的示例。
图1示出了离岸风车的立体图；
图2示出了图1中的风车的过渡元件的立体图；
图3示出了图2中的过渡元件的俯视图；
图4示出了图2中的过渡元件的正视图；
图5示出了沿图3中的线Ⅲ-Ⅲ截取的剖视图；
图6示出了第二实施例中的过渡元件；
图7示出了图6中示出的第二实施例的立体图；
图8以更大的尺度示出了过渡元件的细节的立体图；而
图9示出了过渡元件中的板的俯视图。
具体实施方式
在附图上，附图标记“1”指代位于风车6的护套部4与塔部2之间的过渡元件。塔部2呈管状构件的形式，而护套部4呈具有四个腿部8的三角形空间框架的形式。在这一优选实施例中，过渡元件是焊接的钢结构。
水平的扭力板10被固定到每个腿部8的上部12。下塔部14（在此呈被设计为以螺栓固定到塔部2的剩余部分的主体的形式）被固定到扭力板10。来自塔部2的扭力通过扭力板10被传递到腿部8。
多个拉杆16从每个上部12伸出，并且在位于扭力板10上方的接触部18延伸到塔部2。
以下，当必须涉及个别的拉杆16时，以附图标记“16'”来指代第一拉杆，等等。
每个拉杆16具有一个管状的支柱20，此支柱形成有第一端部21和第二端部23，第二端部23被连接到对应的腿部8的上部12。管状的支柱在其第一端部21具有两个狭缝22，这两个狭缝在径向相对的两侧沿轴向延伸到支柱20内，见图5。板24被插入狭缝22中并被焊接到支柱20。支柱20已被焊接在D形的封闭板26上，封闭板26也被焊接到板24上。D形封闭板26将沿着支柱20的周向将力分配到板24。
支柱20被示出带有端部21，端部21设有两个角向切除部29，这两个角向切除部形成尖形的端部21。除了其他方面之外，这样的优点在于，能够将焊缝定位在位于狭缝22中的板24与支柱20的内壁之间。另外，焊缝可被定位在板24的平坦表面与支柱20的外侧表面之间。
支柱20和板24具有共同的对称轴线28。
板24沿塔部2的周向被固定到塔部2。由于板24是平坦的（见图4），所以板24与塔部2之间的接触部18形成椭圆形的轨迹（见图2）。
板24在接触部18处比在支柱20处宽。
在图1中，风车6立于海床30上，而附图标记“32”指代海平面。
作用在塔部2上的水平的推力在塔部2中产生弯矩。该弯矩通过扭力板10与接触部18之间的连结而被抵消。接触部18处的合力被分解以作为拉杆16中的张力或压力而起作用。
过渡元件1关于图3中示出的截面A-A对称。载荷L'、L'''（源于作用在塔部2上的水平推力）因此是反对称的。元件沿A-A被完全地夹持，即，这些元件不能够移动或旋转。推力从疲劳观点来看是重要的，并且将推力从塔部6传递到护套部4的简单且安全的方式是重要的。载荷L'作用在第一拉杆16'中，而载荷L'''作用在第三拉杆16'''中。
当拉杆16被固定到对应的腿部8时，拉杆16在其靠近扭力板10的端部几乎被完全地夹持。支柱20的刚度如此之高，使得支柱20的处于与板24连接处的相对的端部在空间中基本被固定。板24的膜片刚度（membranestiffness）确保塔部2的圆形沿着接触部18被保持。
在图3中给出的载荷示例中，如果板24和支柱20沿着A-A被完全地夹持，并且因此不能旋转，则所述的特征既应用到拉杆16'和16'''的接触部18，又应用到第二拉杆16''和第四拉杆16''''的接触部18。板的膜片刚度确保塔部2在接触部18呈圆形。
在该实施例中，板24设有曲线切除部（未示出），曲线切除部处于板24的延伸到支柱20内的部分中。该切除部的优点在以下描述。
替代性的实施例在图6-图8中示出。上部12包括顶部120，该顶部在水平的扭力板10的上方延伸。拉杆160从每个顶部120伸出，并且在位于扭力板10的上方的接触部18延伸到塔部2。每个拉杆160包括一个管状的支柱200。支柱200形成有第一端部201和第二端部203。每个端部201、203设有形成尖形端部201、203的两个角向切除部229、229'。每个端部201、203设有两个狭缝220，这两个狭缝在径向相对的两侧沿轴向延伸到支柱200内，见图7和图8。板240被插入狭缝220中并在第一端部201处被焊接到管状支柱200，而板240'被插入狭缝220中并在第二端部203处被焊接到管状支柱200。与图2到图4中示出的实施例相似，支柱200可先被焊接到封闭板26上，封闭板26也被焊接到板240、240'。封闭板26将沿着支柱200的外周将力分配到板240、240'。支柱200和板240、240'具有共同的对称轴线28。尖形端部201、203除了其他方面以外具有的优点在于，能够将焊缝定位在位于狭缝220中的板240、240'与支柱200的内壁之间。另外，焊缝可被定位在板240、240'的平坦表面与支柱200的外侧表面之间。
板240沿塔部2的周向被固定到塔部2。由于板240是平坦的（见图6和图7），所以板240与塔部2之间的接触部18形成椭圆形的轨迹（见图6和图7）。板240'沿顶部120的周向被固定到顶部120。
由于板240'是平面（见图6和图7），所以板240'与顶部120之间的接触部18'形成椭圆形的轨迹（见图6和图7）。
板240的示例在图9中示出。板240形成有第一端部241和第二端部243。板240在第一端部241处宽于在第二端部243处。板240的整体形状由塔部2或下塔部14的直径、以及支柱200的直径来决定。第一端部241设有曲线切除部242，而第二端部243可设有曲线切除部244。切除部242的曲率由塔部2或者下塔部14的直径来决定。以相同的方式，见图7和图8，板240'包括第一端部241'和第二端部243'。板240'在第一端部241'处宽于在第二端部243'处。板240'的整体形状由顶部120的直径以及支柱200的直径来决定。第一端部241'设有曲线切除部242'，而第二端部243'可设有曲线切除部244'。切除部242'的曲率由顶部120的直径来决定。
曲线切除部244、244'在板240、240'中形成两个相对的舌形部246、246'。当板240、240'处于其使用位置时，舌形部246、246'被定位在狭缝220中。这样的优点在于，在狭缝220中，支柱200与板240、240'之间的张力沿着板240、240'的边缘被更好地分布而不会形成热点。

Claims (14)

1.一种位于具有四个腿部（8）的护套部（4）与塔部（2）之间的过渡元件（1），其中所述塔部（2）的下部（14）被固定到扭力板（10），所述扭力板被连接所述腿部（8）的上部（12），而且拉杆（16）从每个腿部（8）伸出，其中每个拉杆（16）包括支柱（20；200），所述支柱（20；200）形成有第一端部（21；201）和第二端部（23；203），所述支柱（20；200）被固定到每个腿部（8）的上部（12）；以及在处于所述扭力板（10）的上方的接触部（18）被固定到所述塔部（2）的板（24；240），其特征在于，所述板（24；240）是平坦的，所述板（24；240）被沿周向固定到所述塔部（2）并且与所述支柱（20；200）具有共同的对称轴线（28），而且所述板（24；240）被固定到所述支柱（20；200）的第一端部（21；201）。
2.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述板（24；240）在两个狭缝（22；220）中被固定到所述支柱（20；200）；所述狭缝在所述第一端部（21；201），在径向相对的两侧沿轴向延伸到所述支柱（20；200）内。
3.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所有拉杆（16）的所述板（24；240）一起覆盖所述塔部（2）的外周的至少40%。
4.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述塔部（2）在所述接触部（18）处具有增大的壁厚。
5.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述拉杆（16）被设计为承载所述塔部（2）中所有的轴向力。
6.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，来自所述塔部（2）的弯矩由成对的所述拉杆（16）来反对称地承载。
7.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述支柱（20；200）的至少一个端部（21；201）设有形成尖形端部（21；201）的两个角向切除部（29；229）。
8.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，板（240'）被固定到所述上部（12）的顶部（120），其中所述顶部（120）沿所述顶部（120）的周向，在所述扭力板（10）的上方延伸，并且所述板（240'）与所述支柱（200）具有共同的对称轴线（28）。
9.根据权利要求8所述的过渡元件（1），其特征在于，所述板（240'）在两个狭缝（220）中被固定到所述支柱（200）；所述两个狭缝在所述第二端部（203），在径向相对的两侧沿轴向延伸到所述支柱（200）内。
10.根据权利要求8所述的过渡元件（1），其特征在于，所述支柱（200）的第二端部（203）设有形成尖形端部（203）的两个角向切除部（229'）。
11.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述支柱（20；200）设有被焊接到所述支柱（20；200）和所述板（24；240）的至少一个封闭板（26）。
12.根据权利要求8所述的过渡元件（1），其特征在于，所述支柱（200）设有焊接到所述支柱（200）和所述板（240'）的至少一个D形的封闭板（26）。
13.根据权利要求1所述的过渡元件（1），其特征在于，所述板（24；240）包括曲线切除部（244），所述曲线切除部形成两个相对的舌形部（246）；当所述板（24；240）处于其使用位置时，所述舌形部（246）被定位于所述狭缝（22；220）中。
14.根据权利要求8所述的过渡元件（1），其特征在于，所述板（240'）包括曲线切除部（244'），所述曲线切除部形成两个相对的舌形部（246'）；当所述板（240'）处于其使用位置时，所述舌形部（246'）被定位于所述狭缝（220）中。
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