DE10254100B4

DE10254100B4 - Tapered monopod with upright brace

Info

Publication number: DE10254100B4
Application number: DE10254100A
Authority: DE
Inventors: Joachim Falkenhagen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: DE10254100A1

Abstract

Tragkonstruktion für Offshore-Bauten, bei der in vertikaler Abfolge
– zunächst ein grundsätzlich aus einem tragenden Pfeiler bzw. Rohrturm bestehender Bereich,
– dann ein aufgelöster Bereich, der aus mehreren tragenden Elementen besteht, zwischen denen Wasser durchströmen kann,
– anschließend erneut ein grundsätzlich aus einem Pfeiler bzw. Rohrturm oder Monopfahl bestehender Bereich
mindestens einmal aufeinander folgen, dadurch gekennzeichnet, dass
– der aufgelöste Bereich aus einem Element mit größerem Durchmesser, der Hauptstütze, und zwei daneben, ebenfalls aufrecht angeordneten Elementen mit geringerem Durchmesser, den Verstrebungen, besteht,
– diese Elemente unterschiedlich dimensioniert sind und damit unterschiedlich biegesteif sind, wobei von oben eingeleitete Kippmomente vorrangig mittels Druck- und Zugspannungen in den Elementen über den aufgelösten Bereich abgetragen werden, während die beigesteife Hauptstütze von oben eingeleitete Horizontalkräfte über diesen Bereich abträgt und daneben Kippmomente aufnimmt, die innerhalb des aufgelösten Bereich durch die vertikale Weiterleitung dieser Horizontalkräfte entstehen,
– das...Support structure for offshore constructions, in vertical sequence
- first an area basically consisting of a supporting pillar or tubular tower,
- Then a dissolved area, which consists of several load-bearing elements between which water can flow,
- Then again a basically of a pillar or tube tower or Monopfahl existing area
follow each other at least once, characterized in that
- the dissolved area consists of a larger diameter element, the main column, and two adjacent, also upright elements of lesser diameter, the struts,
These elements are dimensioned differently and are thus different bending stiffness, with tilting moments introduced from above being primarily removed by means of compressive and tensile stresses in the elements over the dissolved area, while the assisted stiffness of the main support abducts horizontal forces introduced from above over this area and also absorbs tilting moments, which arise within the resolved area by the vertical transmission of these horizontal forces,
- the...

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion für Offshore-Bauten, bei der in vertikaler Abfolge zunächst ein grundsätzlich aus einem tragenden Pfeiler bzw. Rohrturm bestehender Bereich, dann ein aufgelöster Bereich, der aus mehreren tragenden Elementen besteht, zwischen denen Wasser durchströmen kann, und anschließend erneut ein grundsätzlich aus einem Pfeiler bzw. Rohrturm oder Monopfahl bestehender Bereich mindestens einmal aufeinander folgen.The The invention relates to a support structure for offshore structures, in which in a vertical sequence first a basically from a supporting pillar or tubular tower existing area, then a dissolved one Area consisting of several supporting elements between which water can flow through, and subsequently again a basically from a pillar or tube tower or Monopfahl existing area follow each other at least once.

Eine solche Tragkonstruktion für Offshore-Bauten ist aus der DE 101 17 113 A1 bekannt. Darin ist ein Gittermast-Monopfahl beschrieben, bei dem sich ein vergleichsweise enger Fachwerksabschnitt oberhalb eines (Fundament-)Rohres bzw. zwischen zwei Rohrabschnitten, Anspruch 7 der DE 101 17 113 A1 , befindet, und mit dem vorzugsweise bei Offshore-Windkraftanlagen die Wellenlasten gemindert werden sollen.Such a support structure for offshore structures is from the DE 101 17 113 A1 known. Therein, a lattice mast Monopfahl is described in which a comparatively narrow truss section above a (foundation) pipe or between two pipe sections, claim 7 of DE 101 17 113 A1 , and with which preferably in offshore wind turbines the shaft loads are to be reduced.

Ausgehend von der DE 101 17 113 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für Verstrebungen und deren Anschlüsse zu reduzieren, den Wellen weniger Elemente auszusetzen und die Stresskonzentrationen an Stabanschlüssen zu beschränken.Starting from the DE 101 17 113 A1 The object of the invention is to reduce the effort for struts and their connections, to expose the waves to fewer elements and to limit the stress concentrations at rod connections.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tragkonstruktion nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The The object is achieved by a Support structure solved according to claim 1. Further advantageous embodiments The invention are specified in the subclaims.

In bevorzugter Ausführung dieser Erfindung besteht der Turm bei Offshore-Windenergieanlagen oberhalb der Extremwellen bis zur Gondel und ebenfalls von einigen Metern unterhalb des Ruhewasserspiegels bis in den Meeresboden hinein aus einem Rohrturm bzw. leicht konifizierten Turm, der im unteren Teil auch als Monopfahl zu bezeichnen ist. In einem Abschnitt des Turmes in der Nähe der Wasseroberfläche ist der Rohrturm unterbrochen, weil sein großer Durchmesser zu viele Wellenlasten aufnehmen würde.In preferred embodiment In accordance with this invention, the tower is for offshore wind turbines above the extreme waves up to the gondola and also from a few meters below the calm water level into the seabed a tubular tower or slightly conical tower, in the lower part also to be called Monopfahl. In a section of the tower near the water surface The tube tower is broken because its large diameter has too many shaft loads would take up.

Ein aufgelöster Bereich kommt erfindungsgemäß dadurch zustande, dass der Rohrturm konisch verjüngt wird, und sich dadurch weitgehend kontinuierlich zu einer ”Hauptstütze” mit mittlerem Durchmesser fortentwickelt. Auf der anderen Seite weitet sich die Hauptstütze wieder zu dem Rohrtum auf. Neben der Hauptstütze sind in gleicher Höhe zwei weitere, aufrecht stehende Tragelemente bzw. Stäbe mit kleinerem Durchmesser, im folgenden als Verstrebungen bezeichnet, vorhanden. Diese Verstrebungen sind nahe des Übergangs von dem großen Rohrturm zu dem konischen Bereich mit dem restlichen Tragwerk verbunden.One resolved Range is inventively characterized that the tube tower is conically tapered and thereby largely continuously to a "main support" with a medium diameter further developed. On the other side, the mainstay widens again to the Rohrtum on. In addition to the mainstay, there are two at the same height further, upright support elements or rods with a smaller diameter, hereinafter referred to as struts available. These struts are near the transition from the big one Pipe tower connected to the conical area with the rest of the structure.

Auf diagonal verlaufende Aussteifungen, wie sie in üblichen Fachwerktürmen der Übertragung der Horizontalkäfte und der Momente um die vertikale Achse dienen, wird verzichtet. Dieser Verzicht erfolgt gerade deshalb, weil diese Lasten bei Offshore-Windkraftanlagen ein beträchtliches Ausmaß erreichen und daher einen größeren Aufwand für Verstrebungen verursachen würden, der durch die Kraftabführung in dem Hauptturm vermieden wird. Die drei Tragelemente stehen vorzugsweise parallel zueinander senkrecht, abgesehen von einer Konusfom der Hauptstütze, wie sie erfindungsgemäß wenigstens an den Enden der Hauptstütze vorhanden ist.On diagonal stiffeners, as in conventional truss towers of transmission the horizontal forces and serve the moments about the vertical axis is omitted. This waiver is precisely because these loads in offshore wind turbines a considerable one Reach scale and therefore a greater effort for bracing would cause the through the power dissipation in the main tower is avoided. The three support elements are preferably parallel to each other vertically, apart from a Konusfom the Mainstay, as they according to the invention at least at the ends of the mainstay is available.

In dem System mit einer Hauptstütze und daneben den beiden schlankeren Nebenstützen bzw. Verstrebungen kann der Anschluss zwischen den oben und unten anschließenden, bevorzugt rohrförmigen Turmabschnitten und den Verstrebungen wegen dem geringen Flächenträgheitsmoment dieser Verstrebungen aus statischer Sicht näherungsweise wie eine gelenkige Verbindung behandelt werden, auch wenn eine feste (Schweiß-)Verbindung vorliegt.In the system with a mainstay and next to the two slimmer side supports or struts can the connection between the top and bottom adjoining, preferably tubular Tower sections and the struts because of the low moment of inertia these struts from a static point of view, almost like a hinged Connection treated, even if a firm (welding) connection is present.

Dieses System kann Vertikalkräfte und Kippmomente, Momente um horizontale Achsen, in beliebigen Kipprichtungen mittels axialer, gegensätzlich gerichteter Druck- und Zugspannungen in den drei Stützen aufnehmen. Horizontalkräfte, wie sie bei Windkraftanlagen in starkem Maße durch den Schub des Windes entstehen, werden in konventionellen Fachwerktürmen durch die paarweise, im Winkel zueinander angeordneten Tragelemente aufgenommen und dabei in axial zu den Stäben verlaufende Kräfte umgewandelt.This System can be vertical forces and tilting moments, moments about horizontal axes, in any tilt directions by means of axial, oppositely directed Record compressive and tensile stresses in the three supports. Horizontal forces, like in wind turbines to a large extent by the thrust of the wind are created in conventional truss towers by the pairs, in the Received angle to each other arranged support elements and thereby in axial to the bars converted forces.

In dem aufgelösten Bereich mit drei Elementen können die Horizontalkräfte im wesentlichen nur von der Hauptstütze aufgenommen werden, die wegen ihrem größeren Durchmesser eine größere Biegesteifigkeit als die beiden Verstrebungen aufweist. Entsprechend der Länge der Hauptstütze erzeugt die oben eingeleitete Horizontalkraft bei Kraftübertragung zum unteren Ende ein Kippmoment in der Hauptstütze, das wiederum auf die unteren Turmteile weiterzuleiten ist. Dieses Kippmoment erzeugt Zug- und Druckspannungen an entgegengesetzten Seiten der Hauptstütze, die sich insbesondere mit den axial von oben in die Hauptstütze eingeleiteten Spannungen und weiteren Spannungen überlagern. Wegen der geringeren Länge der Hauptstütze im Vergleich zum gesamten Turm reicht für die Übertragung dieses Kippmoments ein geringerer Durchmesser aus, als er für einem Rohrturm mit Krafteinleitung in Nabenhöhe erforderlich wäre. Durch den geringeren Durchmesser bleibt auch der Angriff von Wellenkräften gegen diese Hauptstütze begrenzt. Die geringe Zahl von drei Tragelementen trägt ebenfalls zur Lastminderung und zur Kostensenkung bei, und erleichtert den Anschluss an den vorzugsweise als Rohrtum auszuführenden oberen und unteren Teil der Tragkonstruktion.In the resolved area with three elements, the horizontal forces can be taken up substantially only by the main support, which has a greater bending stiffness than the two struts because of their larger diameter. Corresponding to the length of the main support, the horizontal force introduced above generates a tilting moment in the main support during power transmission to the lower end, which in turn is to be passed on to the lower tower parts. This tilting moment generates tensile and compressive stresses on opposite sides of the main support, which are superimposed in particular with the voltages and other voltages introduced axially from above into the main support. Because of the smaller length of the main support compared to the entire tower, a smaller diameter is sufficient for the transmission of this overturning moment than would be required for a tubular tower with a force input at hub height. Due to the smaller diameter and the attack of wave forces against this mainstay remains limited. The small number of three support elements also contributes to load reduction and cost reduction, and simp tert the connection to the preferably executed as Rohrtum upper and lower part of the support structure.

In weiteren Ausführungsmöglichkeiten kann unterhalb dieses aufgelösten Turmbereichs auch eine tripodförmige oder andere Gründung angeordnet werden, z. B. mit einem kurzen Rohrturmabschnitt zwischen aufgelösten Bereich und Tripod. Ebenfalls denkbar wäre ein symmetrischer Aufbau mit mittiger Hauptstütze und mehrseitig darum angeordneten Verstrebungen, die dann auch als Spannseile ohne Druckbelastung ausgeführt werden könnten; grundsätzlich wird aber ein asymmetrischer Aufbau mit seitlicher Hauptstütze zu bevorzugen sein.In further execution options can resolve below this Tower area also a tripod-shaped or other foundation be arranged, for. B. with a short pipe tower section between resolved Area and tripod. Also conceivable would be a symmetrical structure with central mainstay and multi-sided arranged around struts, which then also as tensioning cables executed without pressure load could become; in principle but will be preferable to an asymmetric structure with lateral main support.

Da die Verstrebungen wegen ihrem geringen Durchmesser und ihrer großen Schlankheit nur begrenzt in der Lage sind, Biegemomenten in Folge seitlich angreifender Wellenkräfte zu widerstehen, könnten sie in ihrem mittleren Bereich horizontal von der Hauptstütze gehalten werden. Dies erfolgt im Falle eines einzigen Halteniveaus vorzugsweise nicht exakt mittig, sondern außermittig, um der Entstehung einer entgegengesetzten Biegung in den beiden Hälften einer Verstrebung bzw. einer Biegeschwingung zweiter Ordnung entgegenzuwirken.There the struts because of their small diameter and their large slenderness are limited in ability to bending moments in a row laterally attacking wave forces to resist they are held horizontally by the mainstay in their central area become. This is preferably done in the case of a single holding level not exactly centered, but off-center, to the emergence of an opposite bend in the two halves to counteract a strut or a second-order bending vibration.

Um an der Verbindungsstelle keine unerwünschten Stresskonzentrationen zu provozieren, kann es vorteilhaft sein, eine in vertikaler Richtung bewegliche bzw. entlang der Verstrebungen gleitende Verbindung auszuführen, so dass die Verstrebungen seitlich gehalten werden, ohne dass an dieser Stelle Vertikalkräfte und damit Kippmomente von der Hauptstütze auf die beiden vertikalen Verstrebungen übertragen würden (Anspruch 3). Falls dagegen eine Schweißverbindung mit den Verstrebungen erfolgt, kann evtl. durch eine sehr flache, in vertikaler Richtung wenig biegesteife Gestaltung dieser Verbindung erreicht werden, dass sich nur geringe Momente übertragen werden. Vorzugsweise sollte jedoch keine Schweißverbindung mit den Verstrebungen erfolgen.Around at the junction no undesirable stress concentrations To provoke, it may be beneficial to move a vertically or perform along the struts sliding connection, so that the struts are held sideways without being at this point vertical forces and thus tilting moments from the mainstay to the two vertical ones Transfer struts would (Claim 3). In contrast, if a welded connection with the struts can take place, possibly by a very flat, in the vertical direction little rigid design of this connection can be achieved that transmits only small moments become. Preferably, however, should not weld with the struts respectively.

Zur Dämpfung sogenannter Vortex-Schwingungen, wie sie an schlanken Stäben und hier vor allem an den Verstrebungen in einem bewegten Medium entstehen, werden unter anderem schraubenförmig gewendelte Applikationen, englisch strakes, eingesetzt. Würden diese fest mit einem Stab verbunden, ergäbe sich der Nachteil, dass sie nicht wie die Stäbe durch die axial wirkenden Kräfte auf Dehnung und Druck belastet werden. Daher können sie eine Stresskonzentration an ihrer Befestigungsstelle an dem Stab verursachen, auch wenn die unmittelbar von den Applikationen auf den Stab ausgeübten Kräfte gering sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass die Applikationen an einem gesonderten Bauteil befestigt werden, das den Stab vorzugsweise zylinderförmig umschließt. Bei einer Ausführung mit horizontaler Halterung kann diese Halterung auch dieses Bauteil oder unmittelbar die schwingungsdämpfenden Applikationen halten (Anspruch 4).to damping so-called vortex vibrations, as on slender rods and arise here mainly on the struts in a moving medium, become helical among other things coiled applications, English strakes used. Would these firmly connected to a rod, the disadvantage would be that not like the bars by the axially acting forces be subjected to strain and pressure. Therefore, they can stress a concentration cause at their attachment point to the rod, even if the forces exerted directly on the rod by the applications are low are. This is inventively avoided by that the applications are attached to a separate component, preferably enclosing the rod cylindrical. at an execution With horizontal bracket, this bracket can also this component or directly hold the vibration-damping applications (Claim 4).

Eine seitliche Abspannung oberhalb des aufgelösten Bereichs kann Horizontalkräfte aufnehmen und somit von dem aufgelösten Bereich fernhalten (Anspruch 5). Eine zu starre Abspannung könnte jedoch auch zu vermehrten Horizontalkräften in diesem Bereich führen, so dass diese Lösung vor allem für nachgiebige Seilabspannungen und bei Übertragung eines Teils des Kippmoments in den Boden in Betracht käme.A lateral bracing above the resolved area can absorb horizontal forces and thus of the resolved Keep area away (claim 5). However, a too rigid brace could also to increased horizontal forces lead in this area, so this solution especially for yielding cable suspensions and during transfer of part of the Tilting moment into the ground would be considered.

Eine mögliche Ausprägung sieht vor, dass die Endbereiche der Verstrebungen abgeflacht sind, und sich von außen an die Hauptstütze, bzw. an die Stelle des Rohrturms, an dem die konusartige Verjüngung zur Hauptstütze beginnt, anschmiegen, um so die Kraftübertragung auf eine gewisse Strecke entlang des Umfangs zu verteilen (Anspruch 6). Im Querschnitt hat der Endbereich einer Verstrebung dann die Form eines Bogens, ebenso wie das jeweils benachbarte Segment der Hauptstütze. Der Anschlussbereich des Rohrturms, der hier die Kräfte der beiden konzentrisch angeordneten Bögen aufnimmt, könnte verstärkt sein, und einen gewissen Abstand zwischen den beiden Bögen herstellen, um Stresskonzentrationen bei gegensätzlicher Lastrichtung in den beiden Bögen zu vermeiden.A possible shaping provides that the end portions of the struts are flattened, and from the outside to the mainstay, or in the place of the tubular tower, where the cone-shaped taper to mainstay begins to cling, so the power transmission to a certain Route along the circumference to distribute (claim 6). In cross section the end portion of a strut then has the shape of a bow, as well as the respective adjacent segment of the mainstay. Of the Connecting area of the tube tower, here the forces of the two concentric arranged arches could take reinforced be, and make a certain distance between the two bows, to stress concentrations with opposite load direction in the two bows to avoid.

Die sich dadurch einstellende Verstärkung der Wandstärke des Rohrturms könnte genutzt werden, um hier auch gleich eine Verschraubung mit Flansch anzuordnen. Möglich wäre ein einzelnes Anschrauben der Elemente des aufgelösten Bereichs, vorzugsweise jedoch ein Verschweißen derselben mit einem zylindrischen Übergangsstück, das dann einen Flansch zum nächsten Rohrturmsegment besitzt.The thereby increasing the gain Wall thickness of the tube tower could can be used to even here a screw with flange to arrange. Possible would be a individually screwing on the elements of the dissolved area, preferably but a welding same with a cylindrical transition piece, which then has a flange to the next Owns tubular tower segment.

Da sich durch die gegensätzliche Kraftrichtung der Verstrebungen eine unerwünschte Abfolge unterschiedlich belasteter Stahlbereiche an der Stelle ergeben könnte, an dem die seitlichen Ausläufer der Endbereiche benachbarter Verstrebungen an dem Rohrturm bzw. Übergangsstück enden, kann es zweckmäßig sein, an dieser Stelle eine Aussparung in dem Übergangsbereich zwischen Rohrturm und Konus zu lassen (Anspruch 7). Das gleiche gilt am jeweils anderen Rand dieser Anschlussbereiche. Da ein Loch in einer sonst geschlossenen Abfolge Rohrturm-Konus-Hauptstütze für die Kraftübertragung nicht allzu nachteilig ist, jedenfalls weniger nachteilig als etwa der Verzicht auf ein Profil mit geschlossenem Umfang, ist der durch das Loch entstehenden Nachteil durch die reduzierte Stresskonzentration mehr als ausgeglichen. Andererseits könnte auch eine Überlappung der Anschlüsse beider Verstrebungen erfolgen.Since the opposite direction of force of the struts could result in an undesired sequence of differently loaded steel areas at the point at which the lateral extensions of the end regions of adjacent struts terminate at the tube tower or transition piece, it may be expedient to have a recess in the transition area at this location between tube tower and cone to leave (claim 7). The same applies to the other edge of these connection areas. Since a hole in an otherwise closed sequence tube-tower cone main support is not too detrimental to power transmission, at least less detrimental than omitting a closed-profile profile, the disadvantage of the hole is the reduced stress concentration more than balanced. On the other hand, an overlap of the connections of both struts could take place.

Eine weitere Möglichkeit ist es, dass innerhalb des Rohrturm-Konus-Übergangsbereichs Löcher ausgespart sind, aus denen sich je eine Verstrebung ähnlich einer Nase herausentwickelt (Anspruch 8). Die Verstrebung ist dann auf der Rohrturm-Seite des Loches an diesen angeschweißt.A another possibility it is that recessed holes within the tube tower-cone transition region are, out of which ever a strut similar to a nose develops out (Claim 8). The bracing is then on the tube tower side of the Hole welded to this.

Bei Windkraftanlagen ist mit windbedingten Horizontallasten, vorzugsweise in Nähe der Nabenhöhe, zu rechnen. Dies würde es ermöglichen, die drei Stützen des aufgelösten Bereichs nach unten aufzuspreizen, so dass sie neben den vertikalen Zug- und Druckkräften, mit denen sie das Kippmoment nach unten weitergeben, in ihrer Achsrichtung gleichzeitig auch horizontale Kraftkomponenten übertragen. Da besonders die Nabenhöhe und der Abstand der drei Stützen das Verhältnis von Horizontalkraft und den das Kippmoment erzeugenden Vertikalkräften bestimmen, könnte die Neigung der drei Stützen so gewählt werden, dass im allgemeinen bzw. bei den auslegungsmaßgeblichen Extremlasten das System dieser drei Stützen die Horizontalkraft überwiegend axial aufnimmt (Anspruch 9).at Wind turbines is with wind-related horizontal loads, preferably in the vicinity the hub height, to count. This would make it possible the three supports of the dissolved Spread the area down so that it is next to the vertical one Tensile and compressive forces, with which they pass the tipping moment down, in their axial direction at the same time transmit horizontal force components. Especially the hub height and the distance between the three supports The relationship of horizontal force and the vertical forces generating the tipping moment, could the inclination of the three supports so chosen be that in general or in the interpretation relevant Extremely heavy the system of these three supports the horizontal force axially receives (claim 9).

Allerdings ist das Verhältnis zwischen Kippmoment und Horizontalkraft bzw. die mittlere Krafteinleitungshöhe je nach Betriebszustand und Windfeld unterschiedlich, so dass vorstehendes Ziel nur eingeschränkt erreicht werden kann. Weiterhin wird in verschiedenen Betriebszuständen eine Übertragung von Horizontalkräften durch die Hauptstütze erforderlich sein, und daraus die Entstehung von Biegemomenten in der Hauptstütze resultieren. Durch geschickte Auslegung kann jedoch für den wichtigsten Betriebszustand die Momententstehung in der Hauptstütze, bzw. in Teilen derselben, beschränkt werden. Bei Offshore-Windenergieanlagen könnten die betriebsbedingten Ermüdungslasten aus dem Wind auslegungsbestimmend sein. Da diese Kräfte recht hoch angreifen, und damit recht große Axialkräfte in den Stützen, Hauptstütze und Verstrebungen zur Lastabtragung benötigen, kann eine geringe Neigung der Stützen ausreichend sein.Indeed is the relationship between tilting moment and horizontal force or the average force introduction height depending on Operating status and wind field different, so the above Target only limited can be achieved. Furthermore, in various operating states, a transmission of horizontal forces through the mainstay be necessary, and from this the emergence of bending moments in the mainstay result. By skillful interpretation, however, may be for the most important Operating state the moment generation in the mainstay, or in parts of the same. For offshore wind turbines could be the operational fatigue loads be interpretative of the wind. Because these forces are right high attack, and thus quite large axial forces in the supports, mainstay and Can require bracing for load transfer, a low inclination the supports be enough.

Soweit sich die drei Stützen dabei mehr voneinander entfernen, als es durch eine etwaige Differenz des Durchmessers von unterem und oberem Rohrturm vorgeprägt ist, müsste ein unten anschließender Übergangsbereich die Stützen wieder zusammenbringen.So far the three supports to remove more from each other than by any difference the diameter of the lower and upper tubular tower is pre-stamped, should a transition area below the pillars bring back together.

Vorzugsweise könnte sich die Hauptstütze dabei weiter von den Verstrebungen bzw. anderen Stützen entfernen, auch aus der Projektion der Hüllfläche des Rohrturms hinaus, und erst nach einer Knickstelle bzw. einem Umlenkpunkt wieder diesen annähern (Anspruch 10). Damit könnte die Hauptstütze evtl. über eine größere Strecke schlank mit geringer Momentlast ausgeführt werden. Durch den größeren Abstand können auch Wechselwirkungen der Wellen durch mehrere sehr nahe nebeneinander gelegene Rohre beschränkt werden.Preferably could the mainstay here continue to remove from the struts or other supports, even from the Projection of the envelope of the Pipe tower out, and only after a kink or a turning point approach this again (Claim 10). That could be the mainstay possibly over a bigger distance slim with low moment load. Due to the greater distance can also interactions of waves through several very close to each other Tubes restricted become.

In zweckmäßiger Ausführung wird man den aufgelösten Bereich so anordnen, dass im unteren Bereich der überwiegende Teil der kleineren, alltäglichen Wellen, die für die Materialermüdung maßgeblich sind, und im oberen Bereich die Kronen der größten Wellen, die die Auslegung nach Extremlasten bestimmen, den aufgelösten Bereich des Turmes treffen und somit zwischen den Stäben hindurch strömen können.In expedient embodiment one the dissolved one Arrange area so that at the bottom of the vast Part of the smaller, everyday Waves that for the material fatigue decisively are, and in the upper part the crowns of the largest waves that the interpretation determine after extreme loads, hit the dissolved area of the tower and thus between the bars flow through it can.

Die Hauptstütze des aufgelösten Bereichs stellt einen zweiseitig eingespannten Stab dar, der seitlich durch Wellenkräfte belastet wird. Das Biegemoment in einem derartigen Stab hat ein Maximum in der Mitte und an den beiden Enden. Dies ermöglicht es, den Übergang zwischen ausgeprägten Konen an den Enden und einem mehr zylindrischen Mittelteil an eine Stelle mit geringer Belastung durch diese Biegemomente zu legen.The mainstay of the dissolved Area represents a two-sided clamped bar, the side by wave forces is charged. The bending moment in such a rod has a Maximum in the middle and at both ends. This makes it possible the transition between pronounced Cones at the ends and a more cylindrical central part to one Place with little load through these bending moments.

Die abgeflachten Endbereiche der Verstrebungen können eine hydrodynamisch ungünstige Bogenform haben; daher kann es sinnvoll sein, diese durch zusätzliche Verkleidungen zu einer ovalen Form zu ergänzen.The flattened end portions of the struts can have a hydrodynamically unfavorable arch shape to have; therefore, it may be useful to do this by additional Coverings to complement an oval shape.

Als typische Dimensionen könnten sich bei Offshore-Windkraftanlagen etwa 4 bis 8 m Durchmesser des Rohrturmbereichs, 1,50 m bis 3 m Durchmesser der rohrförmigen Hauptstütze und 0,25 m bis 1 m Durchmesser der daneben angeordneten, stabartigen Verstrebungen bei einer Gesamtlänge des aufgelösten Bereichs von etwa 15 m bis 20 m ergeben. Der gesamte Stahlquerschnitt in den Verstrebungen und der Hauptstütze kann in ähnlicher Größe liegen. Da der Stahl bei der Hauptstütze zur besseren Momentaufname über einen größeren Umfang verteilt wird, wird dort die Wandstärke eher geringer sein. Besonders für die Hauptstütze bietet sich auch Stahlbeton an.When typical dimensions could In offshore wind turbines about 4 to 8 m in diameter of the Pipe tower area, 1.50 m to 3 m in diameter of the tubular main support and 0.25 m to 1 m in diameter arranged next to it, rod-like Struts in a total length of the dissolved Range of about 15 m to 20 m result. The entire steel cross section in the struts and the mainstay can be in similar Size are. Because the steel at the mainstay for better snapshot over a larger scope is distributed there, the wall thickness will be rather lower. Especially for the mainstay also offers reinforced concrete.

Die Verstrebungen könnten z. B. aus einem Rohling geschmiedet werden. Diese könnten insgesamt durch Schmiedevorgänge an den Enden abgeflacht werden, oder auch in den Endbereichen der Länge nach aufgesägt werden, so dass leichter verformbare Teilquerschnitte entstehen, die dann einzeln zum Radius des Rohrturms geführt werden können. Umgekehrt wäre auch eine Herstellung der Verstrebungen aus mehreren Einzelstäben, Blechen, Seilen oder Fasern möglich, die im mittleren Teil der Verstrebung gebündelt und evtl. mit einer Füllmasse verbunden werden. Die bessere Formbarkeit dieses Materials könnte auch zum Einsatz von faserverstärktem Kunststoff in diesem Bereich führen, was auch gewisse Korrosionsprobleme im Spritzwasserbereich vermeiden würde. Im Falle einer rohrförmigen Verstrebung könnte diese in Nähe ihrer Anschlussstelle zunächst in eine Nierenform übergehen, die sich dann zu einem Bogen weiter abflacht.The struts could z. B. forged from a blank. These could be flattened overall by forging operations at the ends, or be sawn in the end portions of the length, so that easily deformable partial cross sections arise, which can then be performed individually to the radius of the tubular tower. Conversely, it would also be possible to produce the struts from a plurality of individual bars, sheets, ropes or fibers, which are bundled in the middle part of the strut and possibly connected to a filling compound. The better formability of this Materials could also lead to the use of fiber reinforced plastic in this area, which would also avoid some corrosion problems in the spray water area. In the case of a tubular brace, this could initially go into the vicinity of their junction in a kidney shape, which then flattened to a bow on.

Weitere Ausführungsdetails ergeben sich aus den Ansprüchen.Further design details arise from the claims.

1 zeigt die Ansicht mit Rohrabschnitten 1, 2 im oberen und unteren Teil des Turms, der verjüngten Hauptstütze 3, die mit konischen Übergangsstücken 4, 5 aus dem Rohrturm 1, 2 entwickelt wird, und einer sichtbaren Verstrebung 6, dahinter verdeckt 7, die an den Enden abgeflacht und verbreitert ist. 1 shows the view with pipe sections 1 . 2 in the upper and lower part of the tower, the tapered mainstay 3 , which with conical transition pieces 4 . 5 from the tube tower 1 . 2 developed, and a visible bracing 6 behind it 7 , which is flattened and widened at the ends.

2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Turm mit Hauptstütze 3 und zwei Verstrebungen 6, 7. 2 shows a horizontal section through a tower with main support 3 and two braces 6 . 7 ,

3 zeigt einen Querschnitt durch den Verbindungsbereich des Rohrtums 1, oben mit angedeutetem Flansch, mit der konisch aufgeweiteten Wand der Hauptstütze 3 und einer Verstrebung 6. 3 shows a cross section through the connecting portion of Rohrtums 1 , above with indicated flange, with the conically widened wall of the main support 3 and a strut 6 ,

4 zeigt als Querschnitt die Detailausprägung einer horizontalen Halterung der durchlaufenden und als Vollstab ausgeführten Verstrebung 6, die von einem Rohr 12 umfasst wird, an das ein spiralförmiger Schwingungsdämpfer 13 befestigt ist, und das mit einer kurzen Halterung 14 an der rohrförmigen Hauptstütze 3 befestigt ist. 4 shows as a cross section the detail of a horizontal support of the continuous and designed as a solid rod strut 6 that of a pipe 12 is included, to which a spiral damper 13 is attached, and that with a short bracket 14 on the tubular mainstay 3 is attached.

5 zeigt eine Bauweise gemäß Anspruch 10, bei der die Hauptstütze schräg ist und sich etwas aus dem Bereich des Rohrturms heraus entwickelt. Die Ansichten in 1 und 5 sind gegenüber praxisnahen Proportionen etwas gestaucht dargestellt. 5 shows a construction according to claim 10, wherein the main support is inclined and slightly out of the area of the tubular tower out. The views in 1 and 5 are compared with practical proportions a bit compressed.

6 zeigt die Ansicht eines Verbindungsbereichs mit einem Loch 15 zwischen den Bereichen, an denen die Endbereiche beider Verstrebungen 6, 7 mit dem Rohrturm 1 und mit dem konusartig aufgeweiteten Übergangsbereich 4 der Hauptstütze 3 befestigt sind (Anspruch 6, Querschnitt wie 2). 6 shows the view of a connection area with a hole 15 between the areas where the end areas of both struts 6 . 7 with the tube tower 1 and with the cone-shaped widened transition region 4 the mainstay 3 are fastened (claim 6, cross section as 2 ).

Claims

Support structure for offshore constructions, in which - in a vertical sequence - initially an area basically consisting of a supporting pillar or pipe tower - a dissolved area consisting of several load-bearing elements between which water can flow through, - then again a basically off a column or tower or mono-pile existing area at least once consecutive, characterized in that - the dissolved area of a larger diameter element, the main support, and two adjacent, also upright arranged elements with a smaller diameter, the struts, - these elements are dimensioned differently and are therefore different bending stiffness, with tipping moments introduced from above are primarily removed by means of compressive and tensile stresses in the elements over the resolved area, while the beigeesteife main support from above introduced horizontal forces beyond this area and also absorbs tilting moments that arise within the resolved area by the vertical transmission of these horizontal forces, - the larger element with conical or eccentric conical transition areas is connected to the pillar or tubular tower area and wherein the elements with smaller diameter also are connected to the pillar or pipe tower area.

Support structure according to claim 1, wherein the main support over the predominant Part of their height conical is formed, with downwardly increasing diameter and thereby preferably eccentric conical, with greater slope of its lateral surface the side of the struts as on the far side.

Supporting structure according to claim 1, in which of mainstay one or more horizontal supports to the struts but not intended to apply vertical forces to the struts transferred to.

Supporting structure according to one of claims 1 to 3, in which components surround the struts, and to these, preferably cylindrical, enclosing Components damping elements are arranged.

Supporting structure according to one of claims 1 to 4, which is above the resolved Area is held laterally by guying.

Support structure according to one of the preceding claims, wherein the struts are flattened at its lower and / or upper end and thereby expanded and formed into an arcuate cross-section and from the outside to the transition region between the tubular tower and the main support, or its cone-shaped end arranged are, so that along the circumference of the tube tower or its continuation in places the connection areas of the main support and the Verstre exercises next to each other.

Supporting structure according to claim 6, wherein the side or between the connection areas of the struts and the transition area Holes or only filled with elastic material points in the lateral surface of the transition region are arranged.

Supporting structure according to one of claims 1 to 5, in which in the transition area holes are recessed, at the edges on the side facing the tubular tower, preferably widened, offshoot the struts lead.

Supporting structure according to one of the preceding claims, in the mainstay and the braces are arranged at an angle to each other, and their wheelbase widens downwards, so that the train and Compressive stresses in these elements already part of the horizontal Pick up the load.

Supporting structure according to one of the preceding claims, in the mainstay tilted outwards is, and after a turning point approaches the struts again.