CN105705415B - 在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构。该承载结构的特征尤其在于其安全且稳定的锚定。为此，承载结构具有布置在水下的第一组成部分和穿过水面的第二组成部分。此外，第一组成部分具有布置在多边形的顶点处且充当第二组成部分的载体的第一浮体和将这些第一浮体彼此连接起来的且呈管状构造的第二浮体。在第一浮体中布置有将至少两个第二浮体彼此连接起来的接头构造件和呈U形构造的至少一个接头板。接头构造件同时是用于呈管状的承载元件的载体并且因此与接头板相结合地是水下承载结构的吸收和导出力的接头。第二组成部分具有与水面相交的呈管状的承载元件，承载元件经由承载机构与用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载构造件连接。

Description

在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设 施、服务站或变流器站的承载结构
技术领域
本发明涉及一种在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构。
背景技术
例如由文献GB 2 378 679 A公知了一种用于在外海中的风力发电设施的与锚连接的漂浮的浮体。为此实现的漂浮基座由多个经由径向钢梁与风力发电设施的塔连接的浮体组成。钢梁以俯视来看呈十字形地布置并且彼此不连接。如果在建筑结构的径向钢梁上出现弯曲力，这将导致很高的弯曲力矩。
通过文献WO 2007/096680 A1公知了一种四角形的漂浮基座，其中，布置在角部上的漂浮体彼此通过拉杆和压杆连接成立体的承载结构。中央的大的漂浮体承载着经由斜拉索朝向外置的漂浮体拉紧的塔。该解决方案需要明显很高的结构耗费。
文献US 7,156,586 B2描述了一种具有沿径向从支柱伸出的臂的漂浮承载结构。这些臂在它们的端部上配设有漂浮体。为了使支柱定位稳定化，在漂浮体与支柱之间张紧有斜拉索。应力集中在中央的支柱底部上，这可能会导致麻烦，至少会增加结构耗费。
文献EP 1 288 122 A2公开了一种构造为具有多个室的坚固的漂浮平台的漂浮承载结构，这些室按照潜水钟罩的类型填充空气并且因此可以被考虑用来产生浮力。建立这样的漂浮基座材料耗费较高。
文献EP 1 876 093 A3和DE 10 2008 003 647 A1包括一种漂浮承载结构，在其中，漂浮体被设置在沿径向远离中央结构部延伸的端部上。
通过文献WO 2011/057 940 A2公知了一种离岸风力发电设施。其具有经由连接元件与风力发电设备的塔连接的漂浮体。此外，离岸风力发电设施还具有在塔端部上的配重。在此，连接元件围绕塔均匀地布置成多个组。靠下的组基本上承载着塔，而两个靠上的组对塔进行支撑和定位。靠上的组作用到塔的上下相叠的位置上。通过连接元件的均匀的分布，塔可以相对于漂浮体转动。因此，塔相对于漂浮体的定位发生改变。同时，在连接元件中出现由于连接元件相对于塔的不同的角度而不同的力。不再有均匀的力分布。
文献US 2005/0 206 168 A1包括一种用于离岸风力发电设施的承载构造件，其中，风力发电设施的塔经由格栅结构与漂浮体连接。在此，主元件是围绕塔均匀地分布的梁。无法排除塔相对于承载结构进行转动运动。
文献WO 2004/055 272 A2示出了一种具有提供可利用的海水养殖(Meereskultur)的可能性的离岸风力发电设施。在此，风力发电设施的塔经由均匀地固定在塔上且围绕该塔分布的元件保持在漂浮元件上。在此，也无法排除塔相对于承载结构进行转动运动。
文献WO 2013/040871 A1包括一种具有至少三个漂浮的混凝土空心柱体的半沉式漂浮平台，这些混凝土空心柱体经由横框结构彼此连接。混凝土空心柱体形成用于穿过水面的漂浮平台的浮体
通过文献US 2010/0219645 A1公知了一种用于产生能量的漂浮的设施，该设施具有至少三个分别带有用于产生能量的装置的漂浮的单元。这些单元分别具有浮体和用于产生能量的装置。单元和进而是用于产生能量的装置布置在三角形或四角形的顶点。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种能在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构。
该任务利用如下的承载结构得以解决，即：
一种在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构，所述承载结构具有
-布置在水下的第一组成部分，第一组成部分具有布置在多边形的顶点处的、沿一个平面的垂线延伸且充当穿过水面的第二组成部分的载体的第一浮体和将第一浮体彼此连接起来的、布置在一个平面中且呈管状构造的第二浮体，其中，在第一浮体中布置有将至少两个第二浮体彼此连接起来的、具有呈星形构造的底面的接头构造件和与接头构造件连接的、呈U形构造的且将第一浮体沿垂线局部分开的至少一个接头板，并且，接头构造件同时是用于穿过水面的呈管状的承载元件的载体并且因此与接头板相结合地是水下承载结构的吸收和导出力的接头，
-第二组成部分，第二组成部分具有在第一浮体上的与水面相交的呈管状的承载元件，承载元件经由承载机构与用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载构造件连接。
在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构的特征尤其在于其安全且稳定的锚定。
为此，承载结构具有布置在水下的第一组成部分和穿过水面的第二组成部分。
此外，第一组成部分具有布置在多边形的顶点处的、沿一个平面的垂线延伸的且充当第二组成部分的载体的第一浮体和将这些第一浮体彼此连接的、布置在一个平面中的且呈管状构造的第二浮体。在第一浮体中布置有将至少两个第二浮体彼此连接起来的、具有呈星形构造的底面的接头构造件和至少一个与接头构造件处于连接的、呈U形构造的且将第一浮体沿垂线局部分开的接头板。接头构造件同时是用于穿过水面的呈管状的承载元件的载体并且因此与接头板相结合地是水下承载结构的吸收和导出力的接头。第二组成部分具有在第一浮体上的与水面相交的呈管状的承载元件，承载元件经由承载机构与用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载构造件连接。
因此，承载结构以立体承载结构的形式表现为立体的承载结构。第一和第二浮体借助第一浮体的接头构造件彼此连接。这尤其适用于如下这些空腔，它们整体上表现为承载结构的一个空腔或经划分的多个空腔。因此，第一组成部分整体上形成浮体。此外有利地，部分位于水下的且与第一浮体连接的承载元件的空腔同样可以是浮体。这同样涉及到作为第一浮体的、空腔的组成部分的接头构造件，利用这些空腔，第一浮体形成一个空腔。因此，这些接头构造件不仅是吸收力和导出力的接头构造件而且还是浮体。在此，第二浮体同时形成用于第一浮体的间隔体。
因此存在有紧凑且非常经济地不仅能够实现而且能够运用的在外海中漂浮的用于风力发电设施、服务站或变流器站的承载结构。
锚与拉紧机构共同作用地确保了在安装点上对承载结构的安全且牢固的定位。
根据本发明的改进方案，接头构造件由两个彼此间隔开地布置的板构成，其中，第二浮体作用到两个椽上，并且因此第二浮体的空腔经由接头构造件彼此连接。此外，板经由竖直布置的片彼此连接。因此，接头构造件形成本身紧凑的作为第一浮体的组成部分的构造件。因此，浮体的出现的力被吸收并被传导。
一方面可以实现到锚上，其中，风力发电设施、服务站或变流器站的力也经由承载元件导到接头构造件上并且由这些接头构造件吸收。
另一方面可以经由承载元件来实现，其中，这些承载元件经由拉紧机构与锚连接。
当然，接头构造件和承载元件也可以彼此连接，并且还经由拉紧机构与锚连接起来。
接下来，根据本发明的改进方案，板可以经由竖直地向外伸出至第一浮体的边缘的片彼此连接并且/或者板可以经由向外伸出超过第一浮体的边缘的片彼此连接。
根据本发明的改进方案，接头构造件同时是用于承载元件的载体或者是用于承载元件的容纳承载元件的端部区域的管件的载体。
根据本发明的改进方案，要么承载元件的端部区域，要么管件和接头构造件的中间部分位于呈U形构造的接头板的腿之间。因此，存在有紧凑的实现方案。
根据本发明的改进方案，第一浮体布置在作为多边形的四角形的顶点中。此外，接头构造件的底面是十字，其中，十字的腿分别彼此夹成直角或彼此夹成不同于90°的角度。
根据本发明的改进方案，在浮体中布置有多个肋部和/或至少一个环绕的稳定化圈。这提高了浮体的稳定性。
根据本发明的改进方案，锚布置在与浮体相对应的区域中。此外，一方面锚并且另一方面第一浮体的接头构造件、承载元件，或者不仅第一浮体的接头构造件而且承载元件经由至少一个竖直地定向和/或倾斜地延伸的拉紧机构彼此连接。此外，一个或多个锚可以经由至少一个竖直地定向和/或倾斜地延伸的拉紧机构与第二浮体连接。尤其是倾斜地延伸的拉紧机构防止了承载结构发生扭转并且进而尤其是风力发电设施发生扭转。
根据本发明的改进方案，承载体具有至少一个打碎和撞击冰的棱边或至少局部地具有锥体。棱边可以由呈板状的物体或通过在承载体上的彼此成角度地布置的呈板状的物体构成。此外，为此也可以在承载体上布置有至少局部呈星形地布置的呈板状的物体。但是，承载体也可以具有呈锥形构造的包套着承载体的物体。承载体自身可以至少局部地呈锥形构造。
适宜地，根据本发明的改进方案，承载元件为了浮动功能而空心地构成。
根据本发明的改进方案，浮体具有至少一个空腔。为了作为水下承载结构定位，空腔是浮体中的不仅能沉入海水而且也能填充气态的介质的空腔。为了使水下承载结构下沉，简单地对浮体的空腔注水，从而使水下承载结构朝海底的方向下沉。在水下承载结构利用锚连接在海床上或海床中之后，将气态的介质压入空腔中，其中，同时经由阀使其中所包含的海水到达外部。由此，实现了水下承载结构的上浮。水下承载结构借助锚和拉紧机构保持在水下。
适宜地，根据本发明的改进方案，承载构造件是容纳风力发电设施的支柱的端部区域的管件或用于服务站或变流器站的平台。
附图说明
本发明的实施例分别在附图中原理性地示出并且在下面详细描述。
其中：
图1示出在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的具有风力发电设施的承载结构；并且
图2示出与第二浮体连接的第一浮体和承载元件。
具体实施方式
在外海中漂浮且经由拉紧机构15与锚连接的、用于风力发电设施1、服务站或变流器站的承载结构2基本上由布置在水下的第一组成部分3和穿过水面的第二组成部分4构成。
图1以原理图示出了在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的具有风力发电设施的承载结构。
布置在水下的第一组成部分3具有布置在作为多边形的四角形的顶点处且沿一个平面的垂线延伸的第一浮体5。该第一浮体还起到承载结构2的穿过水面的第二组成部分4的载体的作用。第一浮体5还经由呈管状构造的浮体6彼此连接，其中，后者布置在一个平面中。第一浮体5基本上具有闭合的空心柱体件的形状，该空心柱体件具有作为壁的管件、底板和盖板。壁具有用于第二浮体6的穿通部，并且盖板具有用于承载元件9的开口。
图2以原理图示出了与第二浮体6和承载元件9连接的第一浮体5。
在第一浮体5中布置有将至少两个第二浮体6彼此连接起来的、具有呈星形构造的底面的接头构造件7。此外，与接头构造件7处于连接的、呈U形构造的且将第一浮体5沿垂线局部分开的接头板8布置在第一浮体5中。接头构造件7同时是用于穿过水面的呈管状的承载元件9的载体。因此该接头构造件与接头板8相结合地是水下承载结构3的吸收和导出力的接头。为此，接头构造件7本身由两个彼此间隔开地布置的板12构成，其中，第二浮体6作用到两个椽上，并且因此第二浮体6的空腔经由接头构造件7彼此连接。承载元件9的端部区域和接头构造件7的中间部分位于呈U形构造的接头板8的腿之间。接头构造件7的板12经由竖直布置的片彼此连接。接头构造件7的底面是作为星形状的十字，其中，十字的腿分别彼此夹成垂直的角度。
在实施方式中，板12经由竖直地向外伸出至第一浮体5的边缘的片和/或经由向外伸出超过第一浮体5的边缘的片彼此连接。在浮体5、6中布置有多个肋部13和/或至少一个环绕的稳定化圈14。
浮体5、6具有至少一个空腔。为了作为水下承载结构3定位，空腔是浮体5、6的不仅能沉入海水而且也能填充气态的介质的空腔。
第二组成部分4具有与水面相交的呈管状的承载元件9以及具有用于风力发电设施1的承载构造件11的承载机构10。为此，承载构造件11是容纳风力发电设施1的支柱的端部区域的管件11。
锚与第一浮体5相对应地布置。锚可以与第一浮体5的和/或承载元件9的接头构造件7连接。当然，它们也可以经由拉紧机构一起与锚连接。为此，拉紧机构15竖直地定向并且/或者倾斜地延伸。此外，一个或多个锚可以经由至少一个竖直地定向和/或倾斜地延伸的拉紧机构15与第二浮体6连接。

Claims (12)

1.一种在外海中漂浮且经由拉紧机构与锚连接的、用于风力发电设施(1)、服务站或变流器站的承载结构(2)，所述承载结构具有
-布置在水下的第一组成部分(3)，所述第一组成部分具有布置在多边形的顶点处的、沿一个平面的垂线延伸且充当穿过水面的第二组成部分(4)的载体的第一浮体(5)和将所述第一浮体(5)彼此连接起来的、布置在一个平面中且呈管状构造的第二浮体(6)，其中，在所述第一浮体(5)中布置有将至少两个第二浮体(6)彼此连接起来的、具有呈星形构造的底面的接头构造件(7)和与所述接头构造件(7)连接的、呈U形构造的且将所述第一浮体(5)沿垂线局部分开的至少一个接头板(8)，并且，所述接头构造件(7)同时是用于穿过水面的呈管状的承载元件(9)的载体并且因此与所述接头板(8)相结合地是水下承载结构的吸收和导出力的接头，
-第二组成部分(4)，所述第二组成部分具有在所述第一浮体(5)上的与水面相交的呈管状的承载元件(9)，所述承载元件经由承载机构(10)与用于所述风力发电设施(1)、所述服务站或所述变流器站的承载构造件(11)连接。
2.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述接头构造件(7)由两个彼此间隔开地布置的板(12)组成，其中，所述第二浮体(6)作用到两个椽上，并且因此所述第二浮体(6)的空腔经由所述接头构造件(7)彼此连接，并且所述板(12)经由竖直布置的片彼此连接。
3.根据权利要求2所述的承载结构，其特征在于，所述板(12)经由竖直地向外伸出至所述第一浮体(5)的边缘的片彼此连接并且/或者所述板(12)经由向外伸出超过所述第一浮体(5)的边缘的片彼此连接。
4.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述接头构造件(7)同时是用于所述承载元件(9)的载体或者是容纳所述承载元件(9)的端部区域的管件的载体。
5.根据权利要求4所述的承载结构，其特征在于，所述承载元件(9)的端部区域，或者所述管件和所述接头构造件(7)的中间部分位于呈U形构造的接头板(8)的腿之间。
6.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述第一浮体(5)布置在作为多边形的四角形的顶点中，并且所述接头构造件(7)的底面是十字，其中，十字的腿分别彼此夹成直角或彼此夹成不同于90°的角度。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的承载结构，其特征在于，在所述第一浮体和/或所述第二浮体中布置有多个肋部(13)和/或至少一个环绕的稳定化圈(14)。
8.根据权利要求1或2所述的承载结构，其特征在于，锚布置在与所述第一浮体和/或所述第二浮体相对应的区域中，并且一方面所述锚和另一方面所述第一浮体(5)的接头构造件(7)、所述承载元件(9)，或者不仅和所述第一浮体的接头构造件(7)而且和所述承载元件(9)经由至少一个竖直地定向和/或倾斜地延伸的拉紧机构(15)彼此连接，并且/或者一个或多个锚经由至少一个竖直地定向和/或倾斜地延伸的拉紧机构(15)与所述第二浮体(6)连接。
9.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述承载元件(9)具有打碎和撞击冰的至少一个棱边或至少局部地构造成锥状。
10.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述承载元件(9)为了浮动功能空心地构成。
11.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述第一浮体和/或所述第二浮体具有至少一个空腔，并且为了作为水下承载结构定位，所述空腔是所述第一浮体和/或所述第二浮体的不仅能沉入海水而且也能填充气态的介质的空腔。
12.根据权利要求1所述的承载结构，其特征在于，所述承载构造件(11)是容纳所述风力发电设施(1)的支柱的端部区域的管件或用于所述服务站或所述变流器站的平台。
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