CN104781549A - 风能设施的塔建筑和用于稳定风能设施的塔建筑的方法 - Google Patents

Abstract

描述一种用于风能设施的塔建筑，所述塔建筑在内部的预紧、拉紧和抗扭刚性的塔杆的共同作用下能够实现非常大的毂高度。塔建筑具有塔杆、基座和在塔杆的上部端部的区域中的过渡件，其中设有相对塔杆的纵轴线(A)倾斜的、径向地在通过塔杆限定的外壳之外伸展的拉紧元件，塔杆通过拉紧元件至少分部段地拉紧，其特征在于，径向想外壳内设有张紧件，塔杆通过所述张紧件至少分部段地竖直地预紧，并且其中塔杆在过渡件和基座之间的区域中由混凝土、尤其是预应力混凝土制成。为了更好地控制所述构造的共振特性，本发明还提出预紧和拉紧元件，所述预紧和拉紧元件能够加载有可变的张应力，这如下地改变和影响塔建筑的固有频率：在尤其风力发电机的转子单元的激励频率和尤其塔建筑的固有频率之间不出现干涉并且同时能够实现空气动力学的衰减。

Description

风能设施的塔建筑和用于稳定风能设施的塔建筑的方法

技术领域

本发明涉及用于风能设施的塔的结构方式和一种用于稳定风能设施的塔建筑的方法。

背景技术

根据本发明的结构方式所涉及的具有风力发电机的风能设施(WEA)具有混凝土塔和在塔顶上安置的、重的、部分地远远伸出的大部件。只要存在，这些大部件是吊舱、发电机、具有至少一个转子叶片和只要存在还具有用于转子的传动装置的转子、以及在混合塔的情况下附加的钢管区段，所述钢管区段安放到混凝土塔上并且承载一个或多个风力发电机。

不同大小、功率和不同类型的风能设施使用越来越广泛，以便从风的动能中产生电能。此外，这种风能设施的效率取决于：在一年中风尽可能长并且分布尽可能均匀。

已知的是，风能设施构造得越高，则风能设施就能够从分布于一年中的风供应中获取的收益越高，因为在较高的高度上，风动平均更快并且更层状。尤其是远离海岸的地区、丘陵地区或山区地区情况会如此。

在过去的数年中，出于经济性考虑的原因，趋向于越来越大的设施单元，其中在此尤其最广泛使用的类型的在塔上的多叶片的、水平轴线的转子的风能设施有最大的市场潜力。所述风能设施类型的问题在于，风力发电机的大部件的放大同时需要越来越高和越来越稳定的塔。30％至45％的总结构成本分摊到所述塔建筑和其基座上，这让毂高高度为140m以及更高的这种大型风能设施(多兆瓦设施)的塔构造的经济性成为决定性的因素。同样内容适用于具有竖直轴线的转子的WEA，所述WEA的大小同样不断增大。

原则上，越来越高并且性能越来越好的WEA是有意义的，因为甚至在独立式的在一侧夹紧的竖直的托架的传统结构原理的情况下，用于塔建筑的材料需要随着功率增大仅以二次方增长，而基于风的功率方程的能量收益使收益以三次方增长。所述情况在过去引起WEA的功率极大增大，所述功率增大持续不断。

所述趋势也在越来越高并且越来越强大的塔的发展中表现出来。但是，所述趋势此时尤其在水平轴线的转子的情况下达到极限，其中机器的额外收益由于极大升高的塔和基座结构成本明显地限制WEA的整体经济性。尤其地，在风供应较少的地点、尤其在指定非常高的毂高度的内陆地点的风力设施的运营商指定非常高并且同时非常经济的塔建筑。

最近，尤其在水平轴线的WEA中测试并且发展不同的塔类型，以便提高毂高度并且将转子置于风收益更多的更高的空气层。在此，尤其指混凝土塔、由混凝土杆和所安放的安置有风力发电机的钢筋桅杆构成的混合塔以及高的格子塔构造。

每种所述塔类型具有其自身的优点和缺点，所述缺点根据应用情况为所述或其他的塔类型提供优点。

在所有在市场上提供的用于大功率的风力发电机的结构方式中的缺点是除了格子塔之外出于静态和动态原因的强烈升高的材料消耗，所述材料消耗由结构原理本身引起：独立式的塔构造得越高，出现的构造影响就越多，使得材料消耗随着高度增大如在上文中提到的那样以指数的方式增长。所述影响一方面由静力学的杠杆定理和另一方面由动力学的要求的叠加引起，在所述静力学的杠杆定理中，力和杠杆臂的乘积引起构件中的力矩，所述力矩需要相应的尺寸设计，在所述动力学的要求中，构件由于在使用时间段中的疲劳荷载负荷必须构造成在构件横截面中有相应的裕量。所述影响在尤其高于大约120米的高度的风能设施的塔中可越来越多地注意到。

此外，从大约140米开始，在所有塔结构方式中，出现附加的自身的材料和构造固有的问题，所述问题在此同样应提及，以便说明出于何种问题发展本发明：

具有实心壁横截面的纯的钢管塔已从120米的高度起由于其柔软性特别易于振动。需要减震器和缓冲元件，以便减少塔振动。此外，例如在纯钢构造的情况下在毂高度为140米时，建造所需的钢量中的达多三分之二需要用来应付动态负荷和由于要避免的振动激励引起的疲劳问题。由于柔软性，尤其不能够使用特定的转子转速，因为所述转子转速会激发塔振动。转子由于所述事实必须在特定的风速下借助调节件与风所允许的相比更慢地转动，这表示在用于所呈现的风廓线的转速优化之外的功率损失。

混凝土塔以及混合塔随着高度增大由于所需的在塔的下部端部上的塔杆扩张而需要非常大的重量并且需要显著的预紧力，以便在大的长度之上将塔以可接受的方式构建得纤细，所述塔为杠杆臂。现浇混凝土塔和水平接缝粘接的或未粘接的具有水平干接缝的预制件塔在此可选地借助部分过压的或完全过压的预紧工作。这表示：经由张紧件要引入的预紧设计成，使得所述预紧以足够的反向力抵抗在构件中由于杠杆臂出现的张力，以便可选地将混凝土杆持久地保持为过压(完全过压)，或者在现浇混凝土塔的情况下仅在极限负荷情况下允许从混凝土的状态I过渡到状态II中(部分过压)。对此，在现浇混凝土构造或粘接的预制件的情况下，在从状态I过渡到状态II中时，出现塔的固有频率的移动。

虽然，格子塔首先通过塔杆分解成单棒避免已知的结构方式的随着高度增大而极大增大的重量增长。在此，出现的力通过由组合的棒构成的格子结构在吊舱和基面之间传递，其中然而格子塔由于其结构原理在其下部端部上具有特别宽的支撑部。所述支撑部通常感觉为不美观，因此格子塔从未真正实施。此外，WEA的维护人员在运行年限中并不将所述格子塔归为理想的塔结构方式，因为没有用于发电机的气候保护的攀登件。此外，高的格子塔还视为易受扭转。

在所有单侧夹紧的托架中，由于易受振动性，独立式的塔建筑的所有固有频率是不利的，所述固有频率以坎贝拉图表被记录并且所述固有频率在设施运行时引起所述功率损失，因为必须避开特定的转速范围，或者对于期望的额定运行而言强制修改的塔几何形状，所述塔几何形状在塔设计方面并非是经济性优化。塔现今多数设计成所谓的“硬/软”构造，在“硬/软”构造中转子的所允许的转速范围在坎贝尔图表中在塔建筑的第一固有频率和通过通常为3叶片的转子3p引起的激励的交点之上开始。该转速范围在达到激励p之前结束，所述激励例如由于不平衡造成。塔构造的“硬/硬”设计方案与为了获得对于塔构造足够的刚性的非常高的材料消耗冲突，在所述“硬/硬”设计方案中，取消下部的转速极限，这对于弱风地区而言是值得期望的。软/软构造被专业人士视为不那么确定而予以否定。

此外，在发展商用风力工业之初，在格鲁威恩大型风力设施的和威廉港中的较小的单翼式测试设施的大约100米高的塔上测试拉紧的钢制的塔管，所述塔管的构成尽管表现出对静态系统的一定的改进，但是所述塔管由于两个设施的众多技术问题不会继续进行。拉紧装置那时被引导至吊舱之下并且转子叶片向前设有相应的倾斜，这关于根据现今的、尽可能经济的结构原理的转子叶片几何形状例如不再是可接受的。叶梢现今在极端负荷情况下非常靠近地沿着塔伸展。

现今，拉紧的塔管仅在小型风力设施的领域中并且为小于100米的低毂高度和中等大小的设施提供和使用。所述塔管通常由金属管构成，所述金属管在转子之下借助绳索拉紧。拉紧的目的仅局限于将水平地作用在塔杆上的力、尤其是由于出现的并且要导出到建筑地基中的转子推力造成的力导出。所述结构方式对于所述应用情况而言由于在杆构造的底部点上的力矩输入强烈减小和对此杆管在塔的底部上不再需要构件支撑部而是经济的。

然而由于在塔杆上的拉紧点的特性为侧向可移动的弯曲柔软的扭曲弹簧，所有由钢制成的塔杆从尤其大于150米的总高度开始是非常扭转柔软的，只要所述塔杆值得期望地由于拉紧同样非常纤细地构成。扭转柔软性的缺点尤其在与用于所安放的水平轴线的风力发电机的此时常见的大于60米的叶片长度组合时明显地出现。在竖直风切变(左边的风多于右边)的情况下、在风电厂中有背风效应和湍流的情况下或在伴随倾斜入流的侧向转动的风的情况下的不均匀入流的风在转子直径尤其大于120米时产生杠杆力，所述杠杆力由旋转的叶片吸收并且从吊舱作为扭转力传递到塔杆中。所述扭转力除了在塔杆上作用的杠杆力之外在动态负荷的情况下随着构件大小增大越来越重要。塔的弯曲和扭转固有频率和风力发电机的大部件的激发频率在考虑在固有和激发频率之间的足够大的间距的情况下紧密相邻，因此根据本发明的结构原理出于所述原因没有优选拉紧装置和纯的钢塔杆的组合。虽然需要和期望塔构造的纤细性，但低等级振动是现代WEA的关于其性能的核心标准，因为所有与塔连接的部件在最不利的负荷情况下也必须保证其完全的运行安全性并且尤其在叶片经过塔杆时即使多个构件的最大不利的偏移也不允许造成碰撞。因此，这相反地也适用于由于断开或次优的运行状态引起的收益减少，只要负荷极限和激励频率等使传统设施的最大可能的收益变窄。随着发展趋势，弯曲和扭转较柔软的实心壁的钢构造不适用于具有纤细的长构件尺寸的大功率的风力发电机，所述钢构造的材料抗度过小。

同样内容适用于格子塔，所述格子塔不能够作为拉紧的纤细构造、例如发送桅杆或风测量桅杆不能承受相当大的并且侧向远远伸出的头部负荷。

作为其他点要提到的是，传统的夹紧的和拉紧的构造不具有通过预紧件和/或拉紧件上的调节件改变的特性，所述特性影响塔建筑的可能的偏移或刚性，以便因此与传统的塔建筑相比以改进的方式和方法保持发电机具有旋转体。在此，尤其要提到空气动力学的衰减，其中在传统的结构方式的情况下塔以始终相同的方式松弛并且不允许对引入的负荷(尤其通过在头部凸缘上的转子推力引起的负荷)有可变地设定的响应性能。传统的塔建筑仅由于预设的材料特性、惯性和构造的构造实施方案以始终相同的类型和方式反应。所述性能引起过早的疲劳或相反地引起塔建筑中和转子叶片中的更高的材料消耗，以实现关于构件的弹性、刚性、振动性能和要避免的激励频率的所期望的特性、即转子叶片、涡轮机和塔建筑作为单元的空气动力学的共同作用。在混合塔结构方式中，所述性能此外具有下述缺点：由混凝土构成的下部的、较长的塔部段非常刚性地构成，并且仅塔的由钢构成的上部松弛，这引起旋转体块围绕在混凝土和钢塔之间的适配凸缘附近的缩短的轴线转动，这又引起多叶片的转子的转动翼片中的科里奥里力，所述转子由此被激发致不期望地振动。

对于使用竖直轴线的转子的情况，尤其由于转子叶片围绕塔的纵轴线转动而非常强地激励的周期性频率是不利的。通过所述效应导入到塔中的力由于所述设施类型的转子叶片的常见的刚性是在水平轴线的多翼片的情况下在旋转期间的类似力多倍大。塔建筑承受强很多的负荷并且通过引入的力趋于类似进动的旋转和摆动运动，这不再能够通过单纯的材料增多而经济地抵消。只要转子叶片通过俯仰系统在旋转时在俯视图中改变其关于转动轴线的角度，问题附加地尖锐化。俯仰系统尤其在大的竖直轴线的转子中使用，这需要塔和其响应性能尤其匹配于竖直的WEA的引入的周期性的但还有非周期性的负荷。

不仅单侧夹紧的竖直构成的锥形的在顶端具有最大的负荷输入的托架从150米的高度起到达其经济性极限，而且迄今发展的拉紧的钢结构方式的塔类型没有为对大的多兆瓦WEA、尤其是在弱风地点中的具有大的叶片长度的多兆瓦WEA的要求给出经济上感兴趣的应对，所述多兆瓦WEA是非常纤细和易受振动的。

现在，对此与专业人士的偏见相反地为优选高于140米的毂高度的塔建筑提出新的有利的塔结构方式。目前，对多兆瓦等级的设施而言，视作为不经济的、不合理的、不符合WEA塔结构的趋势的是，替代独立式的塔，提出拉紧的构造，尤其是在没有结合混凝土塔的情况下，因为所述混凝土塔例如表面上过重。越来越大并且越来越高的塔的趋势迄今仅借助放大现有的结构方式达到。他们认为：绳索静力的物理学和混凝土建筑的特性在考虑对高动力负荷的WEA塔的要求的情况下得不到经济的或有意义的解决方案。拉紧元件的附加进行振动的大部件会使计算变难、使结构过程不必要地变复杂并且在运行时间段中需要对其他部件的维护。此外，拉紧元件的和WEA的其他部件的频率的共同作用不能够经济地控制。出于所述原因，保持现有的结构方式。

发明内容

本发明表明情况并不如此。

本发明提出，一方面避免独立式单侧夹紧的高耸的托架的问题并且另一方面避免目前纤细的被拉紧的杆横截面的扭转柔软性，并且替代于此，借助由预紧、拉紧和材料特性构成的最优共同作用，尤其实现塔管的材料抗度、对整个系统的动力学性能的改进的应对并且进而实现用于塔建筑和风力发电机的改进的和优化的空气弹性。

所述问题的解决方案通过根据本发明的结构原理根据权利要求1来实现，所述结构原理将拉紧系统与塔杆关联，使得拉紧和在塔杆中存在的材料抗度彼此结合，并进而经济上有益的替选方案与所提到的传统的结构方式相比尤其从大于25的塔杆纤细度开始、从尤其大于140米的毂高度和尤其大于2兆瓦的装机功率的发电机开始显现出来。本发明尤其涉及下述风能设施，在所述风能设施中，转子叶片长度和塔高度位于一至三的比例或更小。

详细的特征为：

根据本发明的用于WEA的预应力混凝土塔在其整个长度之上优选地以恒定的杆外径或以恒定的杆外部尺寸(在多边形的情况下)制成。张紧件可选地在预应力混凝土的杆壁中伸展或固定在壁部上或者装入到所述壁部中，即所述张紧件径向向塔杆的外壳内伸展，其中张紧件将在预应力混凝土元件的下部端部和至风力发电机或其他在预应力混凝土塔的顶端上的钢管元件的过渡件之间的预紧施加到预应力混凝土元件上。

所需的预紧的一部分通过在俯视图中至少三个径向地并且在视图中对角线地远离塔杆伸展的拉紧元件引导到塔基座或单独的径向地围绕塔杆设置的基座中，其中所述拉紧元件优选在下部的转子叶片通道下方固定在塔杆上并且在多个拉紧装置的情况下在塔杆的不同高度上固定在塔杆的其他分布点上。拉紧元件在塔杆之外径向伸展，即对于塔的观察者而言能够从外部看到。根据本发明的用于风能设施的塔建筑借助塔杆、基座和在塔杆的上部端部的区域中的过渡件来构成，其中设有相对于塔杆的纵轴线倾斜的、在通过塔杆限定的外壳之外径向伸展的拉紧元件，塔杆通过所述拉紧元件至少分部段地拉紧，其中径向向外壳内设有张紧件，塔杆通过所述张紧件至少分部段地竖直地预紧，并且其中塔杆在过渡件和基座之间的区域中由混凝土、尤其是预应力混凝土制成。此外，拉紧装置不构成为刚性系统，而是构成为使得能够在目前已知的范围中和其外实现空气动力学的衰减并且能够抑制可能的自然共振。

可变的拉紧系统能够实现：由现浇混凝土或预制件混凝土元件构成的预应力混凝土横截面的拉紧装置和在塔杆中穿过的所需的预紧装置能够在预紧、拉紧和材料抗度有利地共同作用的情况下相互结合，使得通过改变夹紧程度能够排除不期望的频率并且虽然塔建筑的刚性高仍能够实现空气动力学的衰减和固有频率衰减。

此外，本发明也包括下述装置，借助于所述装置稳定通常被拉紧的塔建筑，其中在风力设施运行期间确定关于塔建筑的状态、尤其是关于塔建筑的至少一个拉紧元件中的张应力的当前的数据，并且根据所述数据主动地改变至少一个拉紧元件中的张应力。

通过所述装置，并不在风能设施首次运行之前将拉紧元件预紧，更确切地说，在风能设施运行期间调整塔建筑，以便所述风能设施匹配于不同的负荷状态。所述装置是马达驱动的装置，所述装置也持久地安置在塔建筑上。

拉紧元件能够是带套平行绞合线、灌脂的带套钢绞线束、镀锌钢丝、绳索、金属棒、碳纤维或玻璃纤维薄片等，其通过绳索孔、螺栓、焊缝、夹子、螺纹连接件、夹紧楔、夹紧头或其他连接元件锚固在其支座中或者嵌入或固定到其转向鞍座中。

本发明优选地提出：将夹紧头作为端点与优选耐受负荷变化的固定件一起应用于拉紧元件的上部的拉紧点，所述固定件由楔形锚固的绞合线、球形支承的或双轴可动的绞合线构成。本发明优选地提出，在下部端部上使用经由支座中的调节件能够在长度方面可变地调节的端点，优选同样是夹紧设备，所述夹紧设备与调节件连接。

调节件根据本发明能够借助于驱动器和至少一个测量元件可控地或受调控地运动，使得能够自动地调校绳索中的预紧，其中所述测量元件监控拉紧元件的振动和预紧并且可选地也监控塔杆的振动和转子单元的转速和风力发电机的偏移和位置、以及在转子之前入流的空气量的品质和速度。因此，一方面，在整个一年中借助其温度曲线和与此伴随出现的热学的长度变化确保最优的预紧，并且另一方面必要时根据转子转速调整预紧，使得尤其转子激励例如尤其p和3p和塔的固有频率和拉紧元件的固有频率彼此保持分开，以及将在空气中包含的动能通过整个WEA和尤其塔的反应性能尽可能被最优地提取，或者必须用较小的材料抗度抵抗出现的极端负荷。这尤其在所述部件的频率响应出于设计原因在其他情况下不能可靠地彼此分开时情况会如此。通过调节件施加到拉紧元件上的可变的夹紧力改变塔的固有频率和拉紧元件的固有频率，使得不再使转子受到转速限制。此外，所述由测量元件和调节件构成的设备能够以有利的方式和非常稳固的方式抵抗地面运动，例如膨胀和收缩。同样内容适用于温度造成的长度变化。控制元件能够是整个WEA的状态监控系统的构件。

在所述用于改变拉紧元件中的预紧的特征的一个变型形式中，提出次级保持元件，所述次级保持元件固定在拉紧元件上并且优选地被向回引导至塔杆并且在那里同样被固定。在该变型形式中，所述次级保持元件配设有调节件，使得所述次级保持元件能够改变其长度并进而拉紧元件能够朝向侧面偏移，即要么能够通过拉近而拉到更靠近塔要么能够通过松开远离所述塔。优选在拉紧元件的一半长度上的侧向偏移通过几何形状的改变而改变张应力和拉紧元件中的固有振动。根据本发明，拉紧元件中的所述附加的(或减少的)张应力对塔杆中的预紧有限定的影响并且进而以期望的方式暂时改变其固有频率或其偏移。以所述方式，塔杆的固有频率和风力发电机的大部件的激励频率尤其是p和3p不冲突。

本发明也涉及一种用于风能设施的塔建筑，所述塔建筑具有塔杆、在塔杆的上部端部的区域中的过渡件、基座以及相对塔杆的纵轴线倾斜的、在通过塔杆限定的外壳之外径向伸展的拉紧元件，塔杆通过所述拉紧元件至少分部段地拉紧，其中至少一个拉紧元件与用于可变地设定拉紧元件的张应力的装置耦联。

用于可变地设定风力设施的拉紧元件中的张应力以暂时改变塔固有频率并且以用于对例如不同程度的偏移可不同设定响应性能的装置在此就本本身而言已具有发明性并且不限于钢筋混凝土塔或所提出的混合构造。尤其地，也能够考虑将所述装置用于拉紧的、纯的钢塔。

过渡件例如是安置在塔杆上的尤其由金属构成的中间凸缘或者直接是钢桅杆或钢桅杆组成部分等。但此外也能够在过渡件上安放吊舱或钢桅杆。在竖直轴线的转子的情况下，过渡件是下述元件，所述元件建立塔管和竖直的发电机单元之间的连接。

尤其地，拉紧元件通过振动衰减元件能够附加地防止：激励致振动。振动衰减元件能够是主动的或被动的，摩擦衰减器、感应衰减器、液压衰减器(优选在下部的拉紧点附近)，以及振动衰减体块、在拉紧元件的划分点处的保持元件，例如次级保持绳索等。

尤其地，拉紧元件的长度、拉紧角度和加载的夹紧力结合塔杆的材料抗度和其可能的预紧力彼此协调成，使得拉紧元件的固有振动不会受拉紧元件的共振而损坏或限制拉紧的塔建筑的运行能力，并且振动衰减元件的使用通过下述方式附加地提高所述安全性：所述振动衰减元件例如衰减和抵消风引起的振动和可能出现的谐波振荡或快速运动(Galopping)。

尤其地，径向远离塔伸展的拉紧元件的下部的拉紧点能够在自身的基座中锚固或者在共同的基座中与塔杆锚固。尤其地，在塔杆的不同高度上有多个拉紧装置的情况下，拉紧元件在地面上能够锚固在共同的基座中。

尤其地，拉紧元件能够朝向上部的拉紧点分布和分叉并且在中间和切向地或在其之间固定在塔杆上或在那里转向。

尤其地，对于塔杆或为塔杆的一部分(尤其在底部点和最宽的位于上部的拉紧点之间的部分)使用由现浇混凝土或预制件构成的预应力混凝土杆，所述预应力混凝土杆与钢管杆和格子塔构造相比尤其在大的纤细性的情况下由于混凝土的惯性而表现得明显更扭转刚性并且更少振动，并进而WEA塔的整个系统变得更少振动并进而变得性能更好并且更耐受疲劳。根据本发明，通过预应力混凝土杆部段的明显更高的材料抗度，避免在风侧向入流的情况下、在水平风切变的情况下或在湍流的情况下风力发电机侧向地转离，这对所有在此要求的构件的使用寿命有有益影响。

尤其地，用于在最上部的拉紧平面之下直至预应力混凝土杆的下部端部的预应力混凝土杆部段的部分或完全过压所需的预紧不仅经由在塔中或塔上的张紧件来实现，而且也部分地经由拉紧装置来执行。

尤其地，塔的固有频率通过将拉紧力和预紧力结合可自由选择并进而尤其完全取消转子的“禁止的转速范围”。塔固有频率对于转子单元的激励频率p和3p根据坎贝尔图表优选地表现成“硬/硬”，使得尤其能够使用转子的低的转速范围并且能够实现更大的风收益。

尤其地，惯性、材料抗度、可变的拉紧和必要时在塔建筑中的附加的预紧的共同作用能够使塔在其振动特性方面尤其匹配于竖直轴线的转子的周期性的负荷输入，使得塔建筑的疲劳负荷由于较小的共振而减小并且使得附加地在经济方面可将多个转子相叠地安置在塔轴线上。

尤其地，预应力混凝土杆或其一部分能够不仅以钢筋混凝土而且以织物混凝土、尤其以碳纤维(预应力)混凝土、AR玻璃纤维(预应力)混凝土或这些加固类型的混合的方式构成。为了改进扭转阻力，能够将传统的钢筋加固装置、但是尤其是提出的织物加固装置以对角线的方式沿环周方向施加或者永久性壁板(verlorene Schalungs)和夹层元件贡献于此。

尤其地，塔构造由从塔构造的底部点直至在至风力发电机的过渡部处的过渡件(在此为适配元件)能够连续地由所提出的预应力混凝土杆制成。混凝土杆优选能够以无起重机的滑动结构方式制成。有利地，通过混凝土滑动法在混凝土塔杆的整个施工持续时间中取消安放大型起重机或旋转塔式起重机，以及用于准备大型起重机和预制件所需的面积等。混凝土塔杆的外部处理优选能够是织物加固的细混凝土层。在一个变型形式中，混凝土杆的外层也能够是永久性壁板(也由金属构成)，还有夹层元件。

尤其地，塔构造的底部点能够具有优选预制的器件或杆部段，在其中在建筑地基上棱边之上集成下部的张紧件支座并且在其中维持空间和操纵面，为了装配目的安置夹紧设备以安装并且加载张紧件的预紧并且省下迄今在预应力混凝土塔中常见的在地形上棱边之下的夹紧腔。本发明的一个变型形式提出，张紧件在塔底处向外转向并且张紧件支座在外部安置在塔上。塔内部空间因此对于整个安装是自由的，所述安装必须受保护以防气候影响。根据本发明，到内部空间的进入开口、以及可能需要的安装通道同样能够位于所述预制的构件中。入口优选位于张紧件支座之下。这在下述情况下是特别有利的：塔杆的所有张紧件被穿引到塔底的器件中并且张紧件相互间的间距在其他情况下不允许具有必要的宽度的开口。

尤其地，塔杆能够设立在基座构造上，所述基座构造不能够吸收或少量地吸收在基座上设立的塔杆的杠杆力。这例如是简单地用混凝土浇注或固定在露出的可承载的岩石、软的建筑地基中的钻孔灌注桩地基或基座支柱上，其尺寸仅通过地面在竖直方向的承载能力来确定并且其尺寸不通过(杠杆)力来确定，所述杠杆力必须防止翻倒或必须吸收由于主风向造成的强的单侧负荷，直至在构造状态期间的承载能力证明的负荷，主要塔或其部段独立。通过优选少量地侧向伸出的具有小的侧向尺寸的塔基座，塔结构方式的空间需要明显减少，尤其与由于杠杆力在塔底上具有非常大的支撑部的独立式的塔建筑的目前的地基结构和为了证实地基无裂缝的翻转稳固性而侧向远远伸出的地基结构相比。

尤其地，预应力混凝土塔杆的外径或外部几何形状能够在其整个长度之上保持不变并且通过可变的内径或可变的内部几何形状实现杆壁部的所需的横截面的所需的或可能的改变。以所述方式，例如维护设备能够在塔的外侧上容易地沿竖直方向运动。

尤其地，在杆壁部中使用不同密度的混凝土位置和不同的加固程度和几何形状，以便附加地正面影响塔杆的振动性能并且抑制固有频率和谐波振动。

尤其地，预应力混凝土部段能够延伸直至到风力发电机的过渡件之下。一个替选方案提出，预应力混凝土部段直至过渡件，在所述过渡件上安放有塔冠，例如轻质结构或钢管区段，所述轻质结构或钢管区段延伸至风力发电机之下。优选地，与出于重量原因能够在塔构造的上部部段中使用的其他塔管部段的可能的过渡件同时形成上部的、在塔构造上的可能唯一的拉紧平面和用于塔杆的夹紧件的转向座或上部支座。塔杆上的所述拉紧支座通常称作为过渡元件。所述过渡元件在水平轴线的风力发电机中优选位于下部的叶片通道之下不远。根据本发明，塔部段优选能够在上部的拉紧平面之上以轻质结构方式制成，还由钢、还由夹层元件或者以木头分别作为用于围成空腔的体的或作为格子结构或作为混合构造制成。

尤其地，上部的拉紧平面位于整个塔构造的底部点和塔顶之间的高度上，所述塔构造将其长度优选以一比二的比例或以更小的比例划分。

尤其地，可能的下部的拉紧平面位于整个塔构造的底部点和塔顶之间的高度上，所述塔构造优选以二比一的比例或以更大的比例划分。

尤其地，塔杆和下部的拉紧点能够固定在各个基座中。本发明的一个变型形式然而提出，在地面非常软的情况下，星形的支柱从塔基座向外伸展，所述支柱吸收拉紧元件的力并且通过力在第二张紧元件中的转向将力向回引导到塔上。以所述方式，在地面非常软的情况下也能够确保本身闭合环绕的力变化。此外，一个变型形式提出扁平的锥形的基座，所述基座优选地平坦地竖立到地基上并且在拆卸时刻容易地完全移除。

尤其地，根据所提出的塔结构原理，也能够实现具有相叠设置的多个风力发电机的多层的设施。

此外，本发明也设计一种用于稳定在上文中描述的塔建筑的方法，其中在风力设施运行期间，确定关于塔建筑的状态、尤其是关于塔建筑中的至少一个拉紧元件中的张应力的数据，并且根据所述数据主动地改变至少一个拉紧元件中的张应力。

在上文中描述的并且在设备权利要求中提出的特征也明确地在方法中提出。

具体实施方式

本发明的其他特征和优点从下面的描述和下面所参考的附图中得出。在附图中示出：

图1示出当前在市场上可用的WEA塔和按照专业人士一致意见的常见的趋势的列表。02示意地示出在基座体上的由多个钢管段构成的具有实心壁横截面的塔。04示意地示出在基座体上的由预制件构成的混凝土塔。06示出独立式混合塔，所述混合塔在下部部段中由现浇混凝土构成并且在上部部段中由钢管段构成。08示出经过修改的结构方式，其中混凝土区段由预制件组成。10示出在基座体上的纯现浇混凝土塔。12示意地示出格子塔。通常基于单基座的所述结构方式根据现有技术实现最大的毂高度。14示出具有水平的和竖直的轴线的商业上可获得的小型风力设施，在钢管上以索加固。

图2阐述从本发明得出的核心问题。图2a示出具有非常大的毂高度40的WEA塔，在所述WEA塔上安装有风力发电机33.1，所述风力发电机具有带有叶片长度42.1的转子叶片类型33.1.1。所述转子叶片类型适合于具有韦泊尔分布的平均风廓线，所述韦泊尔分布的最大值位于平均风速处。转子叶片长度与此相应地与整个长度的尺寸相比是短的。所述大的毂高度40连同发电机33.1在经济方面根据现有技术仅借助示出的格子塔构造12.2实现。格子塔构造必须不仅在长度40之上吸收杠杆臂力，而且必须吸收由于叶片长度42.1出现的扭转力41.1。塔底上的相应的扩张在此已经是必需的。如果要在塔12.1上安装适合于具有在风速较低时具有其最大值的韦泊尔分布的弱风区域的设施，那么需要相应更大的叶片长度42.2，这相应地增大作用于塔构造上的扭转力41.2并且所选择的根据现有技术的构造是不经济的。塔底上的扩张12.2增大，担忧通过塔建筑的固有扭转频率对转子叶片的激励并且设施的经济的运行由于排除转子的相应的转速范围必然极大地受限。

图2b示出本发明，其中尤其适合于弱风地点的并且具有带有大的长度42.2的纤细的转子叶片33.2.2的风力发电机33.2安装在根据本发明的以索加固的塔杆上，所述塔杆的杆32.40构成为抗扭的混凝土空心体，并且尽管存在非常大的纤细性32.2，但出现的扭转力41.2经济地并且节约材料地从风力发电机33.2传递到基座26和地基72中。塔杆的弯曲力矩通过拉紧装置20经由径向地围绕塔杆32.40设置的拉紧点24借助于基础部28输出到建筑地基中，所述拉紧装置在拉紧点22上、优选在转子通道之下不远在塔杆32.40上固定。为了减少自由的振动长度，拉紧元件20通过次级元件30保持。

图2c示出本发明的一个变型形式，所述变型形式能够实现具有越来越大的毂高度48的越来越大的WEA的趋势46，以用于在收益更大的更高的风层中运行具有越来越长的叶片33.3.2的越来越好性能的设施33.3。纤细的并且抗扭刚性的混凝土塔杆32.48经由优选在转子通道之下的上部的拉紧平面36并且经由下部的拉紧平面34保持，所述下部的拉紧平面从塔中附加地提取转矩力并且将其经由拉紧元件20和20.1导出到建筑地基1中。地面上的拉紧点38能够根据本发明借助共同的基座28锚固在建筑地基1中。

以相同的类型和方式，也能够在大的高度上安装竖直轴线的转子。

图3至7描述相关的数值，从所述数值得出：为什么根据本发明的结构原理与专业人士的偏见相反地提出混凝土塔和附加的拉紧装置的预紧PLUS的组合。

图3首先示出小型风力设施的现有构造，所述小型风力设施由具有实心壁横截面的钢管31.K和具有拉紧点36.K的简略绘出的拉紧装置20.K构成。所述结构方式的非常小的阻力矩144.3在塔管141.K有大的纤细性的情况下在如在图2中示出的那样力侧向地作用在小型风力发电机33.k上时产生扭转偏移146.3，所述扭转偏移向上朝向发电机33.K明显增大。材料144.3的柔软性和小的重量140.3意味着在杆的整个长度之上沿着并且围绕自身的轴线的相应高的横向的、纵向的和扭转的易受激励性148.3。这种拉紧的构造的小的阻力矩144.3不允许放大所述结构方式，因为风力发电机的安全的并且经济的运行由于塔的上部端部上的可能大的偏移和众多激励性干扰：振动、尤其塔固有频率、塔扭转、叶片固有频率和通过叶片旋转p和3p引起的激励尤其在大于2MW的装机功率的多兆瓦设施的情况下没有得到保证。

类似地，竖直轴线的转子同样产生激励，所述激励作用于塔，所述塔使所述构造的纯放大变得不经济。

图4示出根据本发明的结构原理，其中处于预紧的混凝土空心体优选混凝土管在拉紧点36设有拉紧装置20。明显更高的每米单位塔重量140.4、钢筋混凝土尤其是预应力混凝土的非常大的材料抗度142.4在相同的侧向力作用在风力发电机33的情况下减小作用于在图3中的结构方式的小部分上(虚线)的最大扭转偏移146.4的值。横向的和纵向的以及围绕自身的轴线的易受激励性148.4在杆的整个长度之上极大减少并因此在大的高度上并且在大的材料有效的纤细性141的情况下也能够实现风力发电机33的安全的运行。

图5示出根据本发明的结构原理的一个变型形式，其中将混凝土杆32.5引导直至具有拉紧点36的拉紧装置20，所述拉紧装置能够安置在过渡元件32.56上，在所述过渡元件上能够安放有在轻型结构方式并且杆构造的材料抗度较小的情况下由其他元件32.54构成的塔冠，以便承载发电机33。在该实施方式中，过渡元件同时形成过渡件。如果塔建筑不应或不允许超过特定的总重量或者在塔的上部部分中动用轻质的但又较软的结构方式，那么所述结构方式尤其能够是有用的。扭转偏移146.5和最大的易受激励性148.5在由具有不同的结构方式的多个塔部段构成的所述组合中与在图3中示出的相比明显地减少。

图6同样示出根据本发明的原理的一个优选的变型形式，其中在纤细性141保持不变的情况下使用对于杆壁的每塔米140.6具有不同的单位质量的不同的混凝土杆壁厚32.62、32.64和32.66并且附加地能够构建具有不同的材料抗度144.6的不同的混凝土强度等级。在此，扭转偏移146.6和易受激励性148.6也是非常小的。此外，这种结构方式非常有效地防止在塔的整个长度之上的可能的共振，因为虽然外径是相同的，但每个杆部段具有不同的固有频率。

关于竖直轴线的转子，尤其指的是具有其所述特性的构造的小的可激励性。

结构方式的组合同样是可能的。

图7示意地示出预紧和拉紧力和其有利的加和。

图7a示出优选的变型形式，其中预应力混凝土杆从塔底和下面进一步阐述的优选的底部元件60到达至在塔在风力发电机33之下的上部端部上的过渡件61。沿着塔杆50的预紧力52优选在塔的整个长度之上施加并且通过拉紧绳索20的预紧力54补充。以此方式，形成总预紧56，所述总预紧以有利的方式按压到杆横截面之上并且赋予所述杆横截面所需要的刚性。拉紧元件根据本发明不仅承担防止侧向翻倒的功能，而且也贡献了混凝土塔杆的过压的一部分。

图7b示出一个变型形式，其中预应力混凝土杆57从塔的底部60到达拉紧平面36并且加载有自身的预紧58，并且从那里开始优选在过渡件61之后作为没有预紧的构件55继续引导至塔在吊舱33之下的头部适配器61。在此，张紧件沿着塔57的张力58用拉紧元件20的张力54以有利的方式补充成共同的预紧59，所述预紧因此设计成，使得塔杆通过过压59获得需要的刚性。

图8.1在右边示例性地示出贯穿本发明的结构方式的概括性的剖面图并且在放大图8.1A中示出在下部端部具有拉紧装置20的调节件166的支座的组成部分，所述组成部分在其功能方面优选为本发明的组成部分。拉紧元件20借助固定元件156、例如绳索孔在支座元件154中夹紧并且经由调节件166沿拉紧装置的纵向方向可运动地支承。不仅预紧而且拉紧元件的可能的振动经由优选能够安置在拉紧元件上的传感器162.1传送给逻辑单元164，所述逻辑单元能够向调节件提供控制信号以用于拉紧元件的再夹紧和松开。其他传感器可选地位于塔杆上以监控所述塔杆的振动性能(162.2)、位于转子单元上以监控转速(162.3)并且必要时也位于转子叶片中以监控所述转子叶片的固有振动(162.4)。所述处理单元能够将转子转速、塔振动、绳索振动、绳索应力和其他需要的值彼此结合地计算并且以所述方式将控制信号提供给调节件以用于拉紧元件的再夹紧和松开。在支座附近的缓冲元件158尤其减少风引起的拉紧元件的振动。支座优选嵌入到基座152中，所述基座经由地基元件150、如石锚、石钉、重力基座、地锚等将负荷输出到建筑地基中。虚线20.1应表示：具有不同倾斜度的多个拉紧平面能够锚固在共同的基座中。

图8.2示出一个变型形式，其中拉紧元件20中的张应力没有在其底部点或顶部点上通过由调节件沿纵向方向进行长度改变来引起，而是由于次级元件30引起，所述次级元件固定在拉紧元件上并且所述次级元件能够通过下述方式改变拉紧元件的走向：所述次级元件将拉紧元件拉到塔杆附近并且在此更强地夹紧(20.A)，或者所述次级元件能够再次松动，使得所述次级元件返回到初始位置中。对于所述目的，同样使用调节件166.30，所述调节件能够使次级元件30沿其纵向方向运动。调节件同样经由逻辑单元控制，所述逻辑单元对传感器164.1、164.2、164.3和164.4的详细数据进行处理并且由此计算用于调节件的数值，所述调节件经由元件30将拉紧元件夹紧，使得增大或减小的张力结合塔杆的预紧补充成，使得激励频率和固有频率始终保持彼此分开。

通常，拉紧装置径向地在通过塔杆的外侧形成的外壳400之外倾斜向下地伸展。负责对混凝土的预紧的张紧件径向内外壳内伸展，即在混凝土中或在通过塔壁形成的空腔中，即在杆的内部中。

图8.3在三个坎贝尔图表中首先示出现有技术并且随后示出根据本发明的具有塔杆的解决方案，通过张紧件的共同作用将可调节的张应力施加到塔杆上，所述塔杆能够在其固有频率方面从f1-1至f2-2可变地设定。8.3.1示出根据现有技术的并且现今最广泛使用的结构方式的塔的硬的/软的设计方案。第一塔固有频率f1和第二塔固有频率f2设计成，使得在限定的转速范围(阴影面积)中不出现尤其转子叶片3p的和转子转动p的固有频率和激励频率的叠加。图表8.3.2示出共振/软的设计方案，其中塔建筑的第一固有频率f1和激励频率p在转速范围中具有交点X。图表8.3.3根据坎贝尔图表示出本发明的有利的效果：塔固有频率能够通过预紧和可变的拉紧的组合在特定的区域中从f1-1至f2-2设定。以所述方式，通过可变地设计拉紧元件的张应力，能够绕过(尤其也是竖直轴线的转子的)激励频率和固有频率之间的交点。与在其他塔设计方案中不同地，额定转速范围能够完全自由地选择(较大的阴影面积)。

图9示例地示出包括用于非常软的或者不可承载的地面的拉紧装置的整个塔的地基变型形式。在该情况下，拉紧元件20的张力在其底部点24、38处经由优选从塔基座72出来的梁元件180的尖部转向并且经由拉紧元件182在俯视图中星形地并且在该视图中以平坦的角度引回到塔杆的地基26或基座72上并且在那里锚固。以所述方式，在建筑地基不稳固的情况下由于出现的张力能够避免在拉紧元件20的底部点24、38处的过量的重力基座。

图10示例地示出用于不稳固的建筑地基的塔基座的一个变型形式，其中可选地能够将鸟嘴形的梁192从塔基座72引导离开至拉紧点24、38，所述拉紧点容纳拉紧元件20，或者其中从塔基座72引导离开的结构186碟形地、盘形地或锥形地构成，或者其中鸟嘴形件相互间附加地经由张紧元件195连接或者在俯视图中形成三角形、优选形成四面体196.1，以便确保足够的稳定性。

图11示例地示出图10的变型形式，其中从塔引导离开的元件分解成上杆198、下杆199，所述上杆和下杆共同地围成空腔197，所述空腔能够为了稳定性目的用填充材料填充。

图12a示例地示出拉紧点36的一个变型形式的非常简单的实施方案：拉紧元件20经由端件260在用于容纳的元件262中固定在塔杆32上。图12b附加地示出加强元件264，所述加强元件预防由于进行作用的拉力使塔管椭圆化或使其他可能的(例如为多边形的)塔几何形状弯曲。加强元件能够在内部或在外部安置在塔杆上。图12c示例地示出其他变型形式，其中拉紧元件20设立在分支装置264的元件上并且在塔杆的至少两个点上相叠地固定。以所述方式，能够减小拉紧装置的区域中的最大的弯曲力矩并且避免应力峰值。

图13a示例地示出拉紧点36的一个变型形式，其中拉紧元件20在上部的支座附近的元件264处分支并且端件260以相切的方式经由过渡元件262或保持元件固定在塔杆32上。图13b示出一个变型形式，其中环状地围绕塔32引导拉紧元件20并且将其经由保持元件262固定在塔上。

图14a示例地示出拉紧点36的一个变型形式，其中拉紧元件20设有端件260并且在元件270中锚固，所述元件梯形地连接于塔32，以便能够实现在拉紧元件20和塔管32之间的尽可能均匀的力传递。

在图11至14中，端件260优选球状地或双轴地支承，使得在支座上不出现单侧的负荷并且确保为易于弯曲的扭曲弹簧的上部的支座36的所有自由度。

图14b示例地示出拉紧点36的一个变型形式，其中经由转向鞍座271引导拉紧元件20，所述转向鞍座同样梯形地连接于塔管32。拉紧元件经由保持元件274固定以防侧向移动和滑脱，并且转向鞍座在其端部上喇叭形地扩宽，以便不折弯拉紧元件。

图15a示例地示出拉紧点36的一个变型形式，其中将拉紧元件20引入到塔杆32中，并且在那里端件260固定在位于内部的支座262中。

图15b示出图15的具有加强元件的一个变型形式的俯视图。

图16示意地示出拉紧点36和不同的实施方式，根据图14和15的实施变型形式加强这些点，使得可靠地、持久地并且材料合理地吸收和引导过渡元件270的在那里引入的并且要执行的力：剖面图依次示出向内的由杆壁的材料构成的杆壁加强部290，在内侧上的单独的加强部292，在外侧上的单独的加强部294，在内侧上的环形的加强部296，在杆横截面中具有加强的配筋298的一个变型形式(类似内容适用于较高的混凝土强度等级)和具有过渡件32.56的一个变型形式，所述过渡件同样具有加强的壁部300。最后一行示出具有位于内部的支座304和306的变型形式，其中拉紧元件借助端部元件260或者直接在支座304中锚固或者经由转向部308在支座306中固定。

根据本发明，所有在此示出的结构原理的组合是可能的并且合理的构造方式同样是可能的。

图17示例地示出预应力混凝土杆32的实施方式。图17a示出由钢筋混凝土横截面330和碳纤维薄片312构成的实施方式，所述碳纤维薄片粘贴在为此设置的裂口中。17b示出下述实施方式，在所述实施方式中，塔管在外部由覆层314或永久性壁板或夹层元件包围，所述覆层或壁板或夹层元件能够吸收预紧力。此外，这也能够是织物加固的细混凝土层。图17c示出在外部无连接的实施方式，其中张紧件320装入到塔壁中并且通过其几何形状在此防止从凹槽中凸出。图17d示出一个变型形式，其中张紧元件310在内部无连接地引导。图17e示出一个变型形式，其中张紧元件318在外部无连接地通过引导几何结构316保持就位。图17f示出一个变型形式，其中张紧件324在外部无连接地在光滑的塔内侧上借助于固定元件326引导。

根据本发明，全部在此示出的实施方式能够任意地彼此组合并且在本发明的意义中变型。

图18至21示出根据本发明的塔底元件60的不同的示例的实施方式。

图18a示例地示出一个变型形式的剖面图，其中在内部无连接的张紧件68在预应力混凝土杆64的下部端部上的夹紧通道65中借助夹紧头76锚固在底部元件60中的为此设置的留空部70中。有利地取消在其他情况下在基座26中常用的夹紧腔。塔壁部中的留空部保持用于安装目的、在此尤其是用于夹紧设备78所需的空间。在底部元件中集成有开口和进入元件，例如门72或用于线缆路线的空管74等。底部元件优选是预制的构件，所述构件将非常多的所需的功能和功能性集成在作为混凝土杆64和基座26之间的连接件的塔底上。

图18b示例地示出图18a的一个变型形式，其中在内部无连接的张紧件在锚固之前经受转向80。

图18c示例地示出一个变型形式，其中张紧件82在外部无连接地沿着塔内壁86伸展并且支座84向内伸。

图19a示出一个示例性的变型形式，其中张紧件支座85经由保持元件85.1与塔杆86连接。在示出的变型形式中，塔杆伸展至不具有附加的塔底元件的基座26中。

图19b示例地示出一个变型形式，其中外部无连接的拉紧件82穿过杆壁部经由转向部94向外引导并且在那里构成支座，所述支座设有气候保护件92。有利地，内部空间在该变型形式中保持不具有用于预紧的装入件。

图19c示例地示出在夹紧通道65中的在内部无连接的张紧件68的相同的实施方案。

图20a示例地示出在塔底元件60和预应力混凝土杆100之间的过渡部上的对接接合部110。

图20b示例地示出一个实施方式，其中在外侧上施加其他构件层108、优选为覆层，例如为织物混凝土层。

图20c示例地示出一个实施方式，其中塔杆100从基座60开始向内扩展，图21a从外部示出相同结构。

图21b示例地示出一个实施方式，其中塔杆对接地、例如直接地安放到基座上。

图21c示例地示出一个变型形式，其中进入开口72的平面、例如建筑地基1、地面和空腔彼此不同地设置，只要这是需要的。

根据本发明，图19至21的全部示出的结构形式能够彼此任意地组合和混合并且能够在本发明的意义中变型。

图22示出内部的壁展开部200和张紧件205根据在塔杆中出现的弯曲力矩214的大小的可能的理论上的定位和布置的多个变型形式。

根据图22a，全部张紧件根据本发明在吊舱之下从塔的顶部和优选在过渡件61中的上部的锚固件202穿越至塔的底部并且在那里借助锚固件206在塔的下部端部上、根据本发明优选在底部元件208上固定。对于在整个长度之上使用粘贴的或用混凝土浇固的张紧件的情况(尤其在碳纤维薄片的情况下)，取消夹紧头和其支座，因为夹紧力在粘贴部的整个长度之上导出到周围的构件中。

根据图22b，一定数量的张紧件也能够不在整个杆长度之上伸展，而是在中间平面210上终止。所述布置用于下述情况，力矩力220的最大值在拉紧平面204的高度上出现并且不仅朝向塔顶、而且朝向塔底下降到接近零218、216的数值。

根据图22c，一定数量的张紧件212仅位于尤其上部的拉紧平面之上，因为在最上部的(或唯一的)拉紧平面204之下的杆横截面通过拉紧装置附加地加载有预紧。

图22d示出一个变型形式，其中张紧件延伸直至在塔的下部端部上的进入开口207之下。尤其是为了维护目的，开口209也能够位于塔的不同高度上。根据本发明，所述维护口能够安置在下述区域中，在所述区域中没有张紧件沿着杆壁部伸展。

图23在变型形式23a至23c中以相同的方式描述用于塔杆200的张紧件205的可能的布置，所述塔杆在示出的示例中仅至拉紧平面204以预应力混凝土构成，在所述塔杆上优选地安放有过渡件61.1并且在其上安放有其他具有薄的轻质的壁部横截面的抗拉的杆元件242。在该情况下，张紧件205也能够根据在塔杆中朝向下部端部减小的力矩214在不同的高度210、211、212中提前终止，以便节约材料和成本。

图24示例地示出多个风力发电机33.24.0和33.24.1相叠地在根据本发明的塔杆32上的可能的布置，所述塔杆在下部的转子34.0之下的拉紧点处具有下部的拉紧装置20.0并且在位于发电机之间的拉紧点34.1处具有位于其之间的拉紧装置20.1。除了将夹紧力导入到塔中之外也吸收塔杆的力矩力的拉紧元件的所述布置能够实现堆叠的WEA，因为在塔杆横截面中的抗扭刚性和力矩不足的共同作用也允许用于大于2MW功率的多兆瓦等级的大型风力发电机的具有双重负荷或多重负荷的设计。以所述方式，能够在唯一的地点与传统的设施相比实现几乎倍增的收益。在双层的组件设计的情况下，此外，所需的面积减半或者其收益翻倍。

图25示例地示出多个竖直轴线的风力发电机33.30.0和33.30.1相叠地在根据本发明的塔杆32上的可能的布置，所述塔杆在下部的转子34.0之下的拉紧点处具有下部的拉紧装置20.0并且在位于发电机之间的拉紧点34.1处具有位于其之间的拉紧装置20.1。除了将夹紧力导入到塔中之外也吸收塔杆的力矩力的夹紧元件的所述布置能够实现也用于WEA发电机的竖直的实施方式的堆叠的WEA，基于在上段中提到的原因。

图26和27示出拉紧元件的作为在上文中描述的特征的组合的优选的连接构造：图26示出指向内的杆扩宽，其中在之前制成的塔壁部上借助于回弯锚固件290.2，优选地在永久性壁板290.3中制成具有用于双重并进而冗余引导的张紧元件20的支座304的混凝土元件290。在此，将竖直的张紧件元件205引导到留空部205.1中。

图27以三个不同的实施方式示出拱墩构件154，所述拱墩构件示例地经由压紧锚固件150.20固定在地基中。在变型形式154.10中，拉紧元件20的导入的张应力经由类似于斜架的元件输出到建筑地基锚固件中。在变型形式154.20中，拉紧元件20的张应力输出到部分地埋入到土地中的拱墩构件中，所述拱墩构件将导入的力又经由建筑地基锚固件150.20输出给周围的地基。变型形式154.30示出下述元件，所述元件自由悬浮地将拉紧元件20和建筑地基锚定件150.20彼此连接。

根据本发明，全部在图中示例地示出的实施方式能够自由地彼此组合和混合并且能够在本发明的意义下变型。

根据本发明，塔建筑可选地设有用于可变地设定张紧件和/或拉紧元件的张应力的装置。

根据本发明，在此情况下例如在夹紧点附近的调节件166、504、506影响张紧件的和/或拉紧元件的长度变化，由此张紧件的和/或拉紧元件中的张应力能够发生改变并进而也在塔杆的预紧的和拉紧的区域中发生改变，这一方面影响拉紧元件的和塔杆的固有频率并且另一方面通过可控的松弛也允许整个塔建筑以摆动运动的形式的空气动力学的衰减(图28b)。所述调节件166、504、506与逻辑单元164连接，所述逻辑单元优选引起数值，如拉紧元件的振动、张紧件的和/或拉紧元件的张应力、转子单元的转速、叶片振动、塔杆的振动和必要时在出现阵风时由于拉紧装置或预紧装置的松弛引起的期望的空气动力学的衰减，并且从中计算在张紧件和/或拉紧元件中所需要的张应力或其他变量。

根据本发明，调节件设定所计算的在张紧件和/或拉紧元件中需要的张应力，使得激励频率和固有频率经由拉紧元件中和塔杆中的张应力的改变保持彼此分开。塔固有频率关于根据坎贝尔图表的激励频率p和3p的设计方案能够选择成，使得塔能够通过改变夹紧力在硬/硬、硬/软、共振/软和软/软之间变换。为了所述目的，调节件经由逻辑单元来控制，所述逻辑单元经由传感器监控夹紧元件162.1的夹紧力、转子转速162.3、塔振动162.2、叶片振动162.4和夹紧元件162.1的振动、必要时还有流动的风，并且在风力设施运行期间传送关于塔建筑的状态的数据并且根据所述数据主动地改变至少一个拉紧元件和/或张紧件元件中的张应力并且能够将数据附加地用于监控目的和持久性能。

根据本发明，拉紧元件的张应力的所述改变也能够通过拉紧元件借助于其他元件、优选第二保持元件的侧向绷紧来实现，所述其他元件与调节件连接。由此，尤其拉紧元件的振动和谐波被有效地衰减成其可能的(风引起的)振动。

根据本发明，能够考虑将预紧件和/或拉紧件的可设定的张力用于：整个构造在特定的范围中在从静止位置偏移时与此外进行的偏移的情况相比表现得更软。由此，类似于通过松弛向上指向的摆动棒的空气动力学的衰减超过特定的范围是可能的，以便由于通过短暂的松弛和回摆引起的空气动力学的衰减与在刚性构造的情况下相比更好地使用风能(图28b)。在此外进行的偏移的情况下，将预紧力和/或拉紧力设定或限制成，使得进一步的形变是不可能的并且例如能够保护混凝土管构造以防止从状态I转变到状态II中或者构造或其一部分以其他方式不偏移或者形变超过期望的程度，以便例如防止涡轮机的过量的俯仰(图28c)。

图28d示出贯穿具有示例性张紧件元件82的塔杆的剖面图，所述张紧件元件的长度能够通过调节件606可变地设定。相应地，张紧件元件82也能够支承在塔杆的上部端部上。

根据本发明，拉紧装置通过调节件的松弛尤其视作为是有利的，所述调节件在整个长度500之上赋予竖直棒松弛摆动的特性，并进而避免尤其通过塔的第二特征形式造成的吊舱的俯仰，并且以所述方式减小由于转子510的旋转质量转动经过至拉紧点512的短的间距502引起的科里奥利力508，这比照图28b和28c示意地描述。相同内容类似地适用于竖直轴线的转子。

根据本发明，张紧件和/或拉紧元件上的调节件优选主动地用于设定张应力。

根据本发明，塔建筑在其下部的夹紧点处在塔和基座之间具有持久弹性的连接，所述连接避免由于缺陷、倾斜位置、地面的不同沉降和由此引起的基座的翻倒或通过塔杆的特征形式中的形变或负荷造成的约束并进而预防从塔至基座的过渡部处的裂纹形成。所述连接不能够围绕塔的纵轴线转动。

此外，就多兆瓦设施的等级而言，与专业人士的偏见相反地得出其他的由拉紧的桅杆附加地带来的优点：在此，尤其指的是通过大的纤细性得到的材料节约和材料效率。风力发电机的侧向偏移明显更小，并且通过抗扭刚性能够在适当的构造耗费的情况下实现期望的明显更高的毂高度。通过预紧和拉紧元件中的可选的调节件，此外能够主动避免共振并且设定侧向偏移，使得虽然构造的刚性大，但空气动力学的衰减可能保持。整个设施的面积需要通过纤细的塔底而更小并且景观通过极度的纤细性与通过传统的结构方式相比不那么强地受到破坏。

Claims (34)

1.一种用于风能设施的塔建筑，所述塔建筑具有塔杆、基座和在所述塔杆的上部端部的区域中的过渡件，其中设有相对所述塔杆的纵轴线(A)倾斜的、在通过所述塔杆限定的外壳之外径向伸展的拉紧元件，所述塔杆通过所述拉紧元件至少分部段地拉紧，其特征在于，径向向所述外壳内设有张紧件，所述塔杆通过所述张紧件至少分部段地竖直预紧，并且其中塔杆在所述过渡件和所述基座之间的区域中由混凝土、尤其是预应力混凝土制成。

2.根据权利要求1所述的塔建筑，其特征在于，来自预紧和拉紧的夹紧力共同的共同作用形成用于对所述塔杆进行过压的力。

3.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆具有围成空腔的横截面。

4.根据上述权利要求中任一项或根据权利要求1的前序部分所述的塔建筑，其特征在于，至少一个拉紧元件与用于能变化地设定所述拉紧元件的张应力的装置耦联。

5.根据权利要求4所述的塔建筑，其特征在于，设有夹紧件，以用于在所述拉紧元件中产生能变化的夹紧力。

6.根据权利要求4或5所述的塔建筑，其特征在于，存在传感器，经由所述传感器在所述风力设施运行期间确定关于所述塔建筑的状态的当前的数据，并且根据所述数据主动地改变至少一个拉紧元件中的张应力。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的塔建筑，其特征在于，调节件(166)在所述拉紧元件的上部的夹紧点(36)和/或下部的夹紧点(24，38)上引起所述拉紧元件的长度变化，以便改变所述拉紧元件中的张应力并进而也改变所述塔杆的被拉紧的区域中的应力。

8.根据权利要求7所述的塔建筑，其特征在于，所述调节件与逻辑单元耦联并且由所述逻辑单元控制，所述逻辑单元监控相关联的或多个夹紧元件的夹紧力、转子转速、塔振动和/或相关联的一个或多个所述夹紧元件的振动。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的塔建筑，其特征在于，存在传感器，以用于确定数值，例如一个或多个所述拉紧元件的振动、所述拉紧元件的张应力、转子单元的转速、叶片振动、在所述塔建筑之前入流的风的风速和/或所述塔杆的振动，其中对所述数值进行处理并且据此确定所需的张应力。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的塔建筑，其特征在于，存在锚固元件(156)，并且所述调节件经由所述锚固元件(156)在所述拉紧元件中设定所计算出的所需的张应力。

11.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，在所述塔杆的所述张紧件中的夹紧力构成为能变化地调节。

12.根据权利要求11所述的塔建筑，其特征在于，调节件能够设定在所设置的张紧件元件中的张应力，使得所述塔杆在形变的特定的区域中表现得与其他区域相比更软。

13.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，塔固有频率根据坎贝尔图表关于激励频率p和3p的设计方案选择成，使得塔通过改变夹紧力能够在硬/硬、硬/软和软/软之间变换。

14.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，在拉紧平面和基座之间的塔构造的扭转阻力矩选择成，使得所述塔杆的通过所述张紧件加载的夹紧力、拉紧的夹紧力和所述塔构造的共同作用形成所述塔杆的固有频率，所述固有频率与尤其转子单元的和转子叶片的激励频率(p和3p)间隔开。

15.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述拉紧元件经由振动衰减元件、例如摩擦衰减器、振动干扰绳索、油衰减器和磁流变衰减器在其可能的振动方面被衰减、尤其也在风引起的振动和谐波振动方面被衰减，并且所述塔杆的振动同样经由通过所述拉紧元件的传播借助所述振动衰减元件衰减。

16.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述张紧件和/或拉紧元件具有带套平行绞合线、灌脂的带套钢绞线束、镀锌钢丝、绳索、金属棒、碳纤维或玻璃纤维薄片。

17.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，所述塔建筑用于大于2兆瓦的装机功率的、优选大于140米的毂高度的、尤其大于170米的毂高度的和/或具有大于30的杆构造的纤细程度的风力设施并且用于多叶片的转子、尤其用于大于50米的转子长度。

18.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，在所述塔杆上设置有多个风力发电机。

19.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔建筑在塔底上具有预制元件，所述预制元件包含开口、井道和/或张紧件支座。

20.根据权利要求21所述的塔建筑，其特征在于，所述塔构造的所述张紧件支座能够在所述塔杆外部或在所述基座中构成。

21.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，在所述塔杆上安放有塔冠，所述塔冠由至少一个其他的塔元件构成，所述其他的塔元件以与所述塔杆不同的结构方式和结构形式制造。

22.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆能够具有外壳，所述外壳优选由织物加固的细混凝土或由永久性壁板元件构成。

23.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆以滑动结构方式制造。

24.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆具有恒定的外部横截面、尤其是朝向拉紧平面具有恒定的外部横截面，以用于形成柱形的外壳，优选地，其中所述塔杆的内径具有非恒定的内部横截面。

25.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔建筑具有多个拉紧平面，所述拉紧平面的拉紧元件在地面上优选会聚到共同的基座中。

26.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述基座构成为，使得所述拉紧元件的张力经由力的转向被向回引导到所述塔建筑的基座和/或所述塔建筑的地基中。

27.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，使用不同的混凝土地点、不同的杆横截面和不同的加固程度，以便避免所述塔建筑的谐波振动。

28.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，上部的或唯一的拉紧平面将整个塔构造的塔顶和塔底之间的高度优选按一比二的比例或按更小的比例划分。

29.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，下部的拉紧平面将整个塔构造的塔顶和塔底之间的高度优选按二比一的比例或按更大的比例划分。

30.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆在拉紧的区域中具有加强装置，尤其是一件式的横截面扩宽部。

31.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述拉紧元件在至少一个端部上球状地或双轴线地支承。

32.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述拉紧元件在所述塔杆上的所述拉紧点的区域中转向并且向回伸展至地面。

33.根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑，其特征在于，所述塔杆在其底部点处以双轴线的方式支承在至所述基座的过渡部上并且关于围绕自身的轴线转动刚性地支承。

34.一种用于稳定根据上述权利要求中任一项所述的塔建筑的方法，其特征在于，在风力设施运行期间，确定关于所述塔建筑的状态的当前的数据，并且根据所述数据主动地改变至少一个拉紧元件中的张应力。