JP2012149643A - モジュラータワー及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュラータワーのタワーアセンブリを提供する。
【解決手段】タワーアセンブリは、各々が一対の対向する円周端を備えている複数の組立パネル２０２と、複数の組立パネルの隣接する組立パネルを互いに連結するのに用いられる複数のコネクタであって、複数のコネクタの各々のコネクタが外側フランジ３０２、内側フランジ３０４、及びそれらの間に延在するスペーサ３０６を備え、外側フランジは第１のスロット３０８及び第２のスロット３１０が外側フランジと内側フランジとの間に画定されるように内側フランジから間隔を空けて離間配置され、第１及び第２のスロットの各々は隣接する組立パネルを互いに連結させることができるように内部に組立パネルの円周端の一方を収容するように寸法決めされる複数のコネクタとを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、概してモジュラータワーに関し、より詳細には、モジュラータワーのセクションの組立に関する。

モジュラータワー構造は、多くの場合、風力タービンタワー、携帯電話タワー、及び電柱等の支持構造物に対する基部として使用される。それらの寸法のために、そのようなタワーはタワー自体が現実に輸送することができないので、現場で建設されることが多い。そのようなタワーで使用される構成要素は、多くの場合は現場から離れて組み立てられる。タワー自体と同様に、輸送ロジスティックスによってそのような構成要素の収納寸法及び／又は重量が一般的に制限される。

タワーの高さは、タワーの基部の寸法によって少なくとも部分的に制限される。従って、高いタワーは、タワー構造を適切に支持するために相応に大きな基部を必要とする。全体の構造的完全性を向上させ、且つ現場での組立時間を削減するためには、一般的に、できる限り少ない部品でモジュラータワーの構成要素を組み立てることが望ましい。しかしながら、輸送限界によって、構成要素とセクションの外形寸法が制限される。従って、タワーの高さは、輸送限界を考慮して使用可能な一体構成要素の寸法によって制限できる。

一態様では、モジュラータワーのタワーアセンブリを提供する。タワーアセンブリは、各々が一対の対向する円周端を備える複数の組立パネルと、複数の組立パネルの隣接する組立パネルを互いに連結するのに用いられる複数のコネクタであって、各々のコネクタが外側フランジ、内側フランジ、及びそれらの間に延在するスペーサを備え、外側フランジは第１のスロット及び第２のスロットが外側フランジと内側フランジとの間に画定されるように内側フランジから間隔を空けて離間配置され、第１及び第２のスロットの各々は隣接する組立パネルを互いに連結させることができるように内部に組立パネルの円周端の一方を収容するように寸法決めされる複数のコネクタとを含む。

別の態様では、モジュラータワーを組み立てる方法を提供する。本方法は、各々が第１のフランジ、第２のフランジ、及びそれらの間に延在するスペーサを含む少なくとも１つのコネクタを設けるステップと、各々が第１の円周端及び第２の円周端を含む複数のセクションパネルを設けるステップと、複数のセクションパネルの１つ目の第１の円周端を第１のフランジと第２のフランジとの間に画定されるコネクタの第１のスロットに挿入するステップと、複数のセクションパネルの２つ目の第２の円周端を第１のフランジと第２のフランジとの間に画定されるコネクタの第２のスロットに挿入するステップと、コネクタを１つ目及び２つ目のセクションパネルに連結するステップとを含む。

更に別の態様では、モジュラータワーを提供する。モジュラータワーは、各々が一対の対向する円周端を備える複数のセクションパネルと、複数のセクションパネルの隣接するセクションパネルを互いに連結するのに用いられる複数のコネクタであって、各々のコネクタが外側フランジ、内側フランジ、及びそれらの間に延在するスペーサを備え、外側フランジは第１のスロット及び第２のスロットが外側フランジと内側フランジとの間に画定されるように内側フランジから間隔を空けられ、第１及び第２のスロットの各々は隣接するセクションパネルを互いに連結させることができるように内部にセクションパネルの円周端の一方を収容するように寸法決めされる複数のコネクタとを備える少なくとも１つの下部タワーセクションを含む。モジュラータワーは、下部セクションに連結された少なくとも１つの上部タワーセクションを更に含む。

例示的な風力タービンの概略図である。 図１に示す風力タービンで使用される例示的なナセルの部分断面図である。 図１に示す風力タービンで使用される例示的なタワーセクションの斜視図である。 図３に示すタワーセクションの一部の範囲４に沿った拡大斜視図である。 図１に示す風力タービンで使用されるタワーセクションの一部の斜視断面図である。 図１に示す風力タービンで使用されるタワーセクションの一部の斜視断面図である。 図１に示す風力タービンで使用される例示的なセクションパネルの斜視図である。 図１に示す風力タービンで使用される例示的なタワーセクションの斜視図である。 図８に示すタワーセクションの平面図である。 図８に示すタワーセクションの一部の拡大図である。

本明細書に記載の方法及びモジュラータワー構成要素は、モジュラータワーの建設を円滑にする。具体的には、本明細書に記載のモジュラータワー構成要素及び方法は、輸送限界によって寸法が制限される一体的なタワーセクションよりも大きなタワーセクションの建設を可能にする。大きなモジュラータワーセクションを用いることで、高いハブ高さを有する構造的に健全なタワーを建設することができる。更に、本明細書に記載のスペーサ要素は、建設中に隣接するセクションパネルの位置合わせを円滑にし、それによって組み立てられたタワーの構造的完全性を向上させる。更に、隣接するタワーセクションを接続するのに用いられる本明細書に記載のフランジは、タワー構成要素に引き起こされるフープ応力の削減を促進する。

図１は、例示的な風力タービン１００の概略図である。例示的実施形態において、風力タービン１００は水平軸風力タービンである。或いは、風力タービン１００は垂直軸風力タービンである。例示的実施形態において、風力タービン１００は接地面１０４から延在し、接地面１０４に連結されたタワー１０２を含む。タワー１０２は、例えば、アンカーボルトによって、又は基礎取付片を介して（どちらも示さず）接地面１０４に連結される。ナセル１０６はタワー１０２に連結され、ロータ１０８はナセル１０６に連結される。ロータ１０８は、回転ハブ１１０と、ハブ１１０に連結された複数のロータブレード１１２とを含む。例示的実施形態において、ロータ１０８は３つのロータブレード１１２を含む。或いは、ロータ１０８は、風力タービン１００が本明細書に記載のように機能できる任意の適切な数のロータブレード１１２を有する。タワー１０２は、風力タービン１００が本明細書に記載のように機能できる任意の適切な高さ及び／又は構造を有する。

ロータブレード１１２はハブ１１０の周りで離間配置されてロータ１０８の回転を促進することによって、風１１４からの運動エネルギーを有用な機械エネルギーに、続いて電気エネルギーに変換する。ロータ１０８及びナセル１０６は、ヨー軸１１６を中心にタワー１０２の周りを回転して、風１１４の方向に対してロータブレード１１２の釣り合いを制御する。ロータブレード１１２は、複数の荷重伝達領域１２０においてロータブレード根元部分１１８をハブ１１０に連結することによってハブ１１０に嵌合する。荷重伝達領域１２０は各々が、ハブ荷重伝達領域及びロータブレード荷重伝達領域（両方とも図１には示さず）を有する。ロータブレード１１２に誘起された荷重は、荷重伝達領域１２０を介してハブ１１０に伝達される。各々のロータブレード１１２は、ロータブレード先端部分１２２を更に含む。

例示的実施形態において、ロータブレード１１２は、約３０メートル（ｍ）（９９フィート（ｆｔ））〜約１２０ｍ（３９４ｆｔ）の長さを有する。或いは、ロータブレード１１２は、風力タービン１００が本明細書に記載のように機能できる任意の適切な長さを有する。例えば、ロータブレード１１２は３０ｍ以下又は１２０ｍ以上の適切な長さを有する。風１１４がロータブレード１１２と接触すると、ロータブレード１１２に揚力が誘起され、ロータブレード先端部分１２２が加速するにつれて回転軸１２４の周りでロータ１０８の回転が誘導される。

ロータブレード１１２のピッチ角（図示せず）、即ち、風１１４の方向に対してロータブレード１１２の釣り合いを決定する角度は、ピッチアセンブリ（図１には示さず）によって変化させる。より詳細には、ロータブレード１１２のピッチ角を増加させることによって風１１４にさらされるロータブレード表面積１２４の量を減少させるか、反対に、ロータブレード１１２のピッチ角を減少させることによって風１１４にさらされるロータブレード表面積１２６の量を増加させる。ロータブレード１１２のピッチ角は、各々のロータブレード１１２においてピッチ軸１２８の周りで調整される。例示的実施形態において、ロータブレード１１２のピッチ角は個別に制御される。

図２は、風力タービン１００で使用されるナセル１０６の部分断面図である。例示的実施形態において、風力タービン１００の様々な構成要素がナセル１１６に収容される。例えば、例示的実施形態において、ナセル１０６はピッチアセンブリ１３０を含む。各々のピッチアセンブリ１３０は関連するロータブレード１１２（図１に示す）に連結され、ピッチ軸１２８の周りで関連するロータブレード１１２のピッチを調節する。例示的実施形態において、各々のピッチアセンブリ１３０は少なくとも１つのピッチ駆動モータ１３１を含む。

更に、例示的実施形態において、ロータ１０８は、ロータ軸１３４（主軸又は低速軸とも呼ばれることがある）、ギアボックス１３６、高速軸１３８、及び連結器１４０を介して、ナセル１０６内に配置された発電機１３２に回転可能に連結される。ロータ軸１３４の回転によりギアボックス１３６を回転可能に駆動し、これが続いて高速軸１３８を駆動する。高速軸１３８は連結器１４０を介して発電機１３２を回転可能に駆動し、高速軸１３８の回転は発電機１３２による電力の生産を促進する。ギアボックス１３６は支持体１４２によって支持され、発電機１３２は支持体１４４によって支持される。例示的実施形態において、ギアボックス１３６は二重経路形態を使用して高速軸１３８を駆動する。或いは、ロータ軸１３４は、連結器１４０を介して発電機１３２に直接連結される。

ナセル１０６は、ヨー軸１１６の周りでナセル１０６及びロータ１０８を回転させて風１１４の方向に対するロータブレード１１２の釣り合いを制御するヨー駆動機構１４６を更に含む。ナセル１０６は少なくとも１つの気象マスト１４８を更に含み、これは一実施形態では風向風速計を含む（どちらも図２には示さず）。一実施形態において、気象マスト１４８は、風向き及び／又は風速を含む情報をタービン制御システム１５０に提供する。タービン制御システム１５０は、制御アルゴリズムを実行するように構成された１つ又は複数の制御装置或いはその他の処理装置を含む。本明細書において使用される場合、「処理装置」という用語は、システムとマイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、及び本明細書に記載の機能を実行できる任意のその他の回路を含む、任意のプログラマブルシステムを包含する。上記の例は単なる例示であり、従って、いかなる形であれ処理装置という用語の定義及び／又は意味を限定することを意図するものではない。更に、タービン制御システム１５０は、ＳＣＡＤＡ（監視制御データ収集）プログラムを実行する。

ピッチアセンブリ１３０は、タービン制御システム１５０に動作可能に連結される。例示的実施形態において、ナセル１０６は前部支持軸受１５２及び後部支持軸受１５４を更に含む。前部支持軸受１５２及び後部支持軸受１５４は、ロータ軸１３４の半径方向支持及び位置合わせを円滑にする。前部支持軸受１５２は、ハブ１１０付近でロータ軸１３４に連結される。後部支持軸受１５４は、ギアボックス１３６及び／又は発電機１３２の付近でロータ軸１３４上に配置される。ナセル１０６は、風力タービン１００が本明細書に記載のように機能できる任意の数の支持軸受を含む。ロータ軸１３４、発電機１３２、ギアボックス１３６、高速軸１３８、連結器１４０、並びに、支持体１４２、支持体１４４、前部支持軸受１５２、及び後部支持軸受１５４を含むがこれに限らない任意の関連する締結具、支持体、及び／又は固定装置は、駆動列１５６と呼ばれることもある。

図３は、タワー１０２（図１に示す）の少なくとも一部を組み立てるのに用いることができる例示的なタワーセクション２００の斜視図である。図４は、タワーセクション２００の一部の範囲４に沿った拡大斜視図である。例示的実施形態において、タワーセクション２００は複数の円弧状セクションパネル２０２から形成される。或いは、タワーセクション２００は単一の一体パネル（図示せず）から形成される。タワーセクション２００は、それを通って延在する重心軸２０４を含む。タワーセクション２００は円錐形として図示されているが、タワーセクション２００は、タワー１０２が本明細書に記載のように機能できる、円筒形状又は多角形状を含むがこれに限定されるものではない任意の形状を有してもよい。同様に、セクションパネル２０２は、本明細書に明確に記載された形状の他に様々な形状を有する。例えば、多角形状タワーセクション２００では、セクションパネル２０２は１つ又は複数の平面を有して形成される。例示的実施形態において、各々のセクションパネル２０２は第１の円周端２０６及び対向する第２の円周端２０８を有する。セクションパネル２０２は、炭素鋼等の様々な材料で形成される。タワー、例えばタワー１０２内で、少なくとも１つのタワーセクション２００は、セクションパネル２０２によって少なくとも部分的に画定される、タワー１０２の内部空洞への接近を可能にする入口通路（図示せず）を有して形成される。タワーセクション２００及び各々のセクションパネル２０２は、第１の軸方向端２１０から第２の軸方向端２１２まで、第１の軸方向端２１０と第２の軸方向端２１２との間に画定される軸長Ｌ₁にわたって延在する。

例示的実施形態において、円周方向に隣接するパネル２０２は少なくとも１つのコネクタ２１４を用いて連結されてタワーセクション２００を形成する。セクションパネル２０２の構造及び／又は形状に応じて、後で詳しく述べるように、コネクタ２１４を変えることもできる。例示的実施形態において、各々のコネクタ２１４は、外側フランジ３０２、対向する内側フランジ３０４、並びにフランジ３０２及び３０４の間に延在するスペーサ３０６を含む。具体的には、例示的実施形態において、外側フランジ３０２、内側フランジ３０４、及びスペーサ３０６は、第１のスロット３０８及び第２のスロット３１０がコネクタ２１４内に画定されるように配向される。より詳細には、例示的実施形態において、スペーサ３０６は、スロット３０８及び３１０が画定されるように、フランジ３０２及び３０４が間隔Ｄ₁を空けて半径方向に離間配置されることを確実にする。一実施形態では、コネクタ２１４は、セクションパネル２０２を製造するのに用いられるのと同じ材料、例えば炭素鋼から製造される。或いは、コネクタ２１４は、セクションパネル２０２とは異なる材料、及び／又はタワー１０２及びタワーセクション２００が本明細書に記載のように機能できる任意の材料から製造される。

コネクタ２１４は、コネクタ２１４がセクションパネル２０２を連結できる継手（図示せず）又は任意の適切な接続機構を含む。更に、コネクタ２１４は、一体コネクタとして製造してもよく、別個のコネクタ構成要素として製造してもよい。例示的実施形態において、各々のコネクタ２１４は２つのＴ字状部分３１２及び３１４から形成される。より詳細には、例示的実施形態において、セクションパネル２０２は円弧状であり、Ｔ字状部分３１２及び３１４もまた円弧状であってセクションパネル２０２の収容を円滑にする。或いは、Ｔ字状部分３１２及び３１４は、角張っていても平面的であってもよく、又はタワー１０２及びタワーセクション２００が本明細書に記載のように機能できる任意のその他の断面形状であってもよい。例示的実施形態において、各々のＴ字状部分３１２及び３１４は、スペーサ延長部３１６及びフランジ延長部３１８を有して形成される。

組立の際に、第１のＴ字状部分３１２のスペーサ延長部３１６は、スロット３０８及び３１０が各々のＴ字状部分３１２及び３１４のフランジ延長部３１８の間に画定されるように第２のＴ字状部分３１４のスペーサ延長部３１６と反対方向にある。Ｔ字状部分３１２及び３１４は、後で詳しく述べるように、セクションパネル２０２がスロット３０８及び／又は３１０に挿入される前又は後に連結される。スペーサ延長部３１６を互いに連結するために任意の適切な締結機構又は技術を使用する。コネクタ２１４は、異なる構成から形成することもできる。例えば、一実施形態では、一方のＴ字状部分だけがスペーサ延長部を含み、他方のＴ字状部分がフランジ延長部だけを含む。更に、代替的実施形態では、コネクタ２１４はスペーサ３０６を含まず、外側プレート及び内側プレート（どちらも示さず）を含む。そのような実施形態では、隣接するセクションパネル２０２は互いに接触するか又は間に隙間があり、パネル２０２、外側プレート、及び内側プレートがボルト、溶接部、又はリベット等の任意の適切な連結手段を用いて連結させられる前に、外側プレートと内側プレートとの間に配置される。更なる代替的実施形態では、セクションパネル２０２は、外側プレート又は内側プレートだけを用いて連結される。

例示的実施形態において、各々のコネクタ２１４は、それを通って延在する内部に画定された複数の開口３３０を含む。開口３３０は円周方向列に配向されているように図示されているが、タワーセクション２００の強度及び構造的完全性を維持しながら、コネクタ２１４が隣接するセクションパネル２０２を連結できる任意の数の開口３３０及び／又は任意の配向の開口３３０を使用してもよい点に留意する必要がある。より詳細には、例示的実施形態において、開口３３０は、各々のコネクタ２１４の第１の端部３３４から各々のコネクタの第２の端部３３６まで延在する一対の円周方向列３３２に画定される。更に、例示的実施形態において、コネクタのＴ字状部分３１４はＴ字状部分３１２の半径方向内側にあり、Ｔ字状部分３１４内に画定された開口３３０はＴ字状部分３１２内に画定された開口３３０と実質的に同心円状に整列する。更に、開口３３０は、後で詳しく述べるように、セクションパネル２０２をコネクタ２１４にしっかりと連結させることができるボルト及び／又は別の適切な締結具をそこに収容するように寸法決め及び配向される。代替的実施形態では、コネクタ２１４は開口３３０ではなく、セクションパネル２０２をコネクタ２１４に連結するために使用される溶接部及び／又はリベット（図示せず）を含む。例示的実施形態において、コネクタ２１４内で各々の列３３２に画定された開口３３０は、同じ直径Ｄ₂及び形状を有して形成される。或いは、１つの列３３２の開口３３０は、隣接する列３３２の開口３３０とは異なる直径Ｄ₂及び／又は形状を有する。

各々のコネクタ２１４は、隣接するセクションパネル２０２を連結させてタワーセクション２００を形成するように寸法決め及び配向される。一実施形態では、セクションパネル２０２はコネクタ２１４にしっかりと連結される。或いは、セクションパネル２０２はコネクタ２１４に取り外し可能に連結される。例示的実施形態において、セクションパネル２０２は各々が、内部に画定された複数の開口３４２を含む。パネルの開口３４２は、コネクタの開口３３０と整列するように寸法決め及び配向される。具体的には、例示的実施形態において、開口３４２は、各々が円周端２０６及び２０８と実質的に平行に延在する一対の略平行列に配向される。タワーセクション２００の組立中、第１のセクションパネル２０２の第１の円周端２０６はコネクタの第１のスロット３０８に挿入され、第２のセクションパネル２０２の第２の円周端２０８はコネクタの第２のスロット３１０に挿入される。各々の円周端２０６及び２０８が各コネクタのスロット３０８及び３１０に挿入された後、パネルの開口３４２はコネクタ２１４内に画定された開口３３０に対して実質的に同心円状に整列する。従って、ボルト等の適切な締結具は、締結具がフランジ延長部３１８を通って、更にパネルの円周端２０６及び２０８を通って延在してセクションパネル２０２をしっかりと連結させることができるように開口３３０及び３４２から挿入できる。例示的実施形態において、締結具はセクションの重心軸２０４に対して略半径方向に延在する。

例示的実施形態において、各々のコネクタ２１４は端部３３４及び３３６間で測った軸長Ｌ₂を有しており、これは各々のセクションパネル２０２の軸長Ｌ₁とほぼ同じである。従って、例示的実施形態において、各々のコネクタ２１４は、パネルの円周端２０６及び２０８の全軸長Ｌ₁に沿って延在する。或いは、コネクタ２１４はパネルの円周端２０６及び２０８の軸長Ｌ₁の一部を覆うだけである。そのような代替的実施形態では、複数のコネクタ２１４は、パネルの円周端２０６及び２０８の全軸長Ｌ₁に沿って端から端まで連結される。或いは、そのような実施形態では、コネクタ２１４は軸長Ｌ₁に沿って離間配置される。

図５は、タワー１０２（図１に示す）の少なくとも一部を組み立てるのに用いることができる代替的なタワーセクション４００の一部の斜視断面図である。例示的実施形態において、タワーセクション４００は、タワーセクション２００（図３に示す）に関して本明細書に記載したようにセクションパネル２０２から形成される円錐形タワーセクションである下部タワーセクション４０２と、一体セクションである上部タワーセクション４０４とを含む。或いは、下部タワーセクション４０２は、一体的なタワーセクション（図示せず）とは対照的にセクションパネル２０２から形成される別のタワーセクション４０４に連結される。一実施形態では、タワー１０２の安定性及び剛性の向上を促進するために、各々がセクションパネル２０２から形成される２つのタワーセクション２００を連結させる場合、タワーセクション２００上のコネクタ２１４が互いに垂直には整列しないようにタワーセクション２００を配向する。

例示的実施形態において、上部タワーセクション４０４は環状で略平面である下側フランジ４０８を含み、下部タワーセクション４０２は環状で略平面である上側フランジ４０６を含む。更に、例示的実施形態において、各々のフランジ４０６及び４０８は略円形である。フランジ４０６及び４０８は各々が内部に画定された複数の開口４１０を含み、それらはそこから複数の締結具（図示せず）を収容して上側フランジ４０６を下側フランジ４０８にしっかりと連結できるように寸法決め及び配向される。代替的実施形態では、フランジ４０６及び４０８をしっかりと連結させるために溶接部又はリベットを使用することもできる。フランジ４０６及び／又は４０８はセクションパネル２０２と一体的に形成してもよく、且つ／又はタワーセクション４０２及び４０４に連結させてもよい。更に、フランジ４０６及び４０８はタワーセクション４０２及び４０４から半径方向内側に延在するように図示されているが、他の実施形態では、フランジ４０６及び／又は４０８の少なくとも一部がタワーセクション４０２及び４０４から半径方向外側に延在する。

図６は、下部タワーセクション４０２と上部タワーセクション４０４との間の代替的な接続部の斜視断面図である。例示的実施形態において、下部タワーセクション４０２を上部タワーセクション４０４に連結するために水平コネクタ４２０が使用される。例示的実施形態において、水平コネクタ４２０はコネクタ２１４と同様の構造を有する。より詳細には、水平コネクタ４２０は、外側フランジ４２２、対向する内側フランジ４２４、並びにフランジ４２２及び４２４の間に延在するスペーサ４２６を含む。具体的には、例示的実施形態において、外側フランジ４２２、内側フランジ４２４、及びスペーサ４２６は、下部スロット４２８及び上部スロット４３０がコネクタ４２０内に画定されるように配向される。

水平コネクタ４２０は、コネクタ４２０が下部タワーセクション４０２を上部タワーセクション４０４に連結できる継手（図示せず）又は任意の適切な接続機構を含む。例示的実施形態において、コネクタ４２０は一体コネクタである。代替的実施形態では、コネクタ４２０は、互いに連結される、互いに隣り合う、及び／又は互いに離間配置される別個のコネクタ構成要素から製造される。例示的実施形態において、水平コネクタ４２０は、コネクタ２１４内の開口３３０と同様に、それを通って延在する内部に画定された複数の開口４４０を含む。更に、開口４４０は、下部タワーセクション４０２及び上部タワーセクション４０４を水平コネクタ４２０にしっかりと連結させることができるボルト及び／又は別の適切な締結具をそこに収容するように寸法決め及び配向される。代替的実施形態では、水平コネクタ４２０は開口４４０を備えず、下部タワーセクション４０２及び上部タワーセクション４０４を水平コネクタ４２０（図示せず）に連結するために溶接部及び／又はリベットが使用される。例示的実施形態において、下部タワーセクション４０２及び上部タワーセクション４０４は各々が内部に画定された複数の開口４５０を含む。開口４５０は、水平コネクタの開口４４０と整列するように寸法決め及び配向される。

下部タワーセクション４０２を上部タワーセクション４０４に連結するために、下部タワーセクション４０２の上縁４６０が水平コネクタの下部スロット４２８に挿入され、上部タワーセクション４０４の下縁４６２が水平コネクタの上部スロット４３０に挿入される。上縁４６０及び下縁４６２がそれぞれ下部スロット４２８及び上部スロット４３０に挿入された後、開口４５０は水平コネクタ４２０内に画定された開口４４０に対して実質的に同心円状に整列する。従って、ボルト等の適切な締結具は、締結具が水平コネクタ４２０を通って、更に上縁４６０及び下縁４６２を通って延在して下部タワーセクション４０２及び上部タワーセクション４０４をしっかりと連結させることができるように開口４４０及び４５０から挿入できる。

図７は、タワー１０２の少なくとも一部を組み立てるのに用いることができる例示的なセクションパネル５００の斜視図である。例示的実施形態において、セクションパネル５００は代替的なセクションコネクタ５０２を含む。セクションコネクタ５０２は、セクションパネル５００と一体的に形成してもよく、且つ／又は任意のその他の適切な手段を用いてセクションパネル５００に連結させてもよい。例示的実施形態において、セクションコネクタ５０２は実質的に円弧状であり、第１のフランジ部分５０４及び第２のフランジ部分５０６を含む。第１のフランジ部分５０４は、隣接するセクションパネル５００から延在する第２のフランジ部分５０６に連結するように寸法決め及び配向される。例示的実施形態において、第１のフランジ部分５０４はペグ５０８を含み、第２のフランジ部分５０６は、第１のフランジ部分５０４が隣接するセクションパネル５００から延在する第２のフランジ部分５０６に連結できるように寸法決め及び配向される、対応する開口５１０を含む。より詳細には、例示的実施形態において、フランジ部分５０４及び５０６は実質的に平面であり、第２のフランジ部分５０６は第１のセクションパネル５００から延在し、ペグ５０８を開口５１０に挿入してフランジ部分５０４及び５０６を連結させる時に第２のセクションパネル５００から延在する第１のフランジ部分５０４に重なり合う。或いは、第１のフランジ部分５０４及び第２のフランジ部分５０６は、任意のその他の締結具、及び／或いは溶接部又はリベットを含むがこれに限らない任意の適切な連結手段を用いて連結される。

セクションコネクタ５０２を用いてセクションパネル５００を連結させてタワーセクションを形成する場合、セクションコネクタ５０２は上側円形フランジ４０６及び下側円形フランジ４０８（共に図５に示す）と同様である環状の略平面フランジ（図示せず）を形成する。例示的実施形態において、セクションコネクタ５０２は、形成されたフランジにおいて１つのセクションコネクタ５０２が撓曲して形成されたフランジ上のフープ応力を削減できるように適切に可撓性がある。更に、セクションコネクタ５０２は一般的に低価格であり、一般的に一体フランジよりも製造し易い。更にまた、好都合にも、そのようなコネクタ５０２はセクションパネル５００と一体的に製造することもできる。

図８は、タワー１０２（図１に示す）の少なくとも一部を組み立てるのに用いることができる多角形状タワーセクション６００の斜視図である。図９は、タワーセクション６００の平面図である。例示的実施形態において、タワーセクション６００は複数のセクションパネル６０２から形成される。一実施形態では、タワーセクション６００は、各々のセクションパネル６０２がタワーセクション６００の４分の１を形成するように配向される４つのセクションパネル６０２から形成される。或いは、タワーセクション６００は、タワーセクション６００が本明細書に記載のように機能できる任意の数のセクションパネル６０２から形成される。

図１０は、代替的なタワーセクション６０６に連結されたセクションパネル６０２の一部の拡大図である。例示的実施形態において、セクションパネル６０２は上側フランジ部分６０８に連結され、タワーセクション６０６は下側フランジ６１０に連結される。例示的実施形態において、タワーセクション６０６は略円筒形であり、下側フランジ６１０は環状の略平面であって締結具６１２を用いて上側フランジ部分６０８に連結される。或いは、下側フランジ６１０及び上側フランジ部分６０８は、ボルト、溶接部、又はリベットを含むがこれに限らない任意のその他の適切な連結手段を用いて連結される。

既知の一体的なタワーセクションと比べて、本明細書に記載のモジュラータワーセクションは、セクションパネルが組み立てずに独立して輸送できるので、より大きなタワーセクションの建設を可能にする。更に、セクションパネルは一般的に一体的なタワーセクションよりも低価格で製造し易い。更に、本明細書に記載のコネクタは、スペーサ要素とスロットとが組立中のセクションパネルの位置を固定するので、組立中のセクションパネルの位置合わせの円滑化を向上させる。更に、一体フランジと比べて、本明細書に記載のセクションコネクタは、セクションコネクタが互いに対して可撓性であるので、タワーセクションに引き起こされるフープ応力の削減を促進する。

上記のモジュラータワーセクション及び方法は、改良型モジュラータワーを提供する。タワーセクションは、組み立てずに独立して輸送できるセクションパネル及びコネクタを含むため、現実に輸送可能なものよりも大きなタワーセクションを現場で組み立てることができる。その結果、より高いハブ高さを有するモジュラータワーを建設できる。更に、タワーセクションは、外側フランジ、内側フランジ、及びスペーサを含むコネクタを含んで第１及び第２のスロットを画定する。画定されたスロットは、タワーセクションを形成するためのセクションパネルの配置及び連結を円滑にする。更に、タワーセクションは、互いに連結してフランジを形成する可撓性のセクションコネクタを含む。その結果、形成されたフランジはフープ応力の削減において一体フランジよりも優れている。

以上に、モジュラータワー、モジュラータワーセクション、及びモジュラータワーの建設方法の例示的実施形態を詳細に説明した。本明細書に記載の方法及びシステムは本明細書に記載された特定の実施形態には限定されず、むしろ、このシステムの構成要素及び／又はこの方法のステップは本明細書に記載される他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用できる。例えば、本明細書に記載の方法及びシステムは、本明細書に記載したように、風力タービンによる実施に限定されないその他の応用例を有する。むしろ、本明細書に記載の方法及びシステムは様々なその他の産業に関して実施及び利用できる。

本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、一部の図面には示されており、別の図面には示されていないことがあるが、これは便宜上そうしたに過ぎない。本発明の原理に従って、ある図面の任意の特徴を、その他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照し、且つ／又は請求できる。

本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、更にあらゆる装置又はシステムを製作且つ使用すること及びあらゆる組み込まれた方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行なうのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する同等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになるものとする。

１００ 風力タービン
１０２ タワー
１０４ 接地面
１０６ ナセル
１０８ ロータ
１１０ ハブ
１１２ ロータブレード
１１４ 風
１１６ ヨー軸
１１８ ロータブレード根元部分
１２０ 荷重伝達領域
１２２ ロータブレード先端部分
１２４ 回転軸
１２６ ロータブレード表面積
１２８ ピッチ軸
１３０ ピッチアセンブリ
１３１ ピッチ駆動モータ
１３２ 発電機
１３４ ロータ軸
１３６ ギアボックス
１３８ 高速軸
１４０ 連結器
１４２ 支持体
１４４ 支持体
１４６ ヨー駆動機構
１４８ 気象マスト
１５０ タービン制御システム
１５２ 前部支持軸受
１５４ 後部支持軸受
１５６ 駆動列
２００ タワーセクション
２０２ セクションパネル
２０４ 重心軸
２０６ 第１の円周端
２０８ 第２の円周端
２１０ 第１の軸方向端
２１２ 第２の軸方向端
２１４ コネクタ
３０２ 外側フランジ
３０４ 内側フランジ
３０６ スペーサ
３０８ コネクタの第１のスロット
３１０ コネクタの第２のスロット
３１２、３１４ Ｔ字状部分
３１６ スペーサ延長部
３１８ フランジ延長部
３３０ コネクタの開口
３３２ 円周方向列
３３４ 第１の端部
３３６ 第２の端部
３４２ パネルの開口
４００ タワーセクション
４０２ 下部タワーセクション
４０４ 上部タワーセクション
４０６ 上側フランジ
４０８ 下側フランジ
４１０ 開口
４２０ 水平コネクタ
４２２ 外側フランジ
４２４ 内側フランジ
４２６ スペーサ
４２８ 下部スロット
４３０ 上部スロット
４４０ 水平コネクタの開口
４５０ 開口
４６０ 上縁
４６２ 下縁
５００ セクションパネル
５０２ セクションコネクタ
５０４ 第１のフランジ部分
５０６ 第２のフランジ部分
５０８ ペグ
５１０ 開口
６００ タワーセクション
６０２ セクションパネル
６０６ タワーセクション
６０８ 上側フランジ部分
６１０ 下側フランジ
６１２ 締結具

Claims (10)

1. モジュラータワー（１０２）のタワーアセンブリ（２００）であって、
   各々が一対の対向する円周端（２０６、２０８）を備える複数の組立パネル（２０２）と、
   前記複数の組立パネルの隣接する組立パネルを互いに連結するのに用いられる複数のコネクタ（２１４）であって、前記複数のコネクタの各々のコネクタが外側フランジ（３０２）、内側フランジ（３０４）、及びそれらの間に延在するスペーサ（３０６）を備え、前記外側フランジは第１のスロット（３０８）及び第２のスロット（３１０）が前記外側フランジと前記内側フランジとの間に画定されるように前記内側フランジから間隔を空けて離間配置され、前記第１及び前記第２のスロットの各々は前記隣接する組立パネルを互いに連結させることができるように内部に前記組立パネルの円周端の一方を収容するように寸法決めされる前記複数のコネクタ（２１４）とを含む、タワーアセンブリ（２００）。
2. 前記スペーサ（３０６）は、前記外側フランジ（３０２）から延在する第１の部分（３１６）と、前記内側フランジ（３０４）から延在する第２の部分（３１６）とを含む、請求項１に記載のタワーアセンブリ（２００）。
3. 前記複数の組立パネル（２０２）の各々はそれを通って延在する複数の開口（３４２）を含み、前記複数の組立パネルの開口の各々は前記隣接する組立パネルを互いにしっかりと連結させるのを円滑にする、請求項１に記載のタワーアセンブリ（２００）。
4. 前記コネクタのフランジ（３０２、３０４）の各々は内部に画定された複数の開口（３３０）を含み、前記複数の組立パネルの開口（３４２）と前記複数のコネクタの開口とは、前記隣接する組立パネル（２０２）を前記コネクタ（２１４）に連結させる時に実質的に同心円状に整列する、請求項３に記載のタワーアセンブリ（２００）。
5. 前記複数の組立パネル（２０２）の各々は前記円周端（２０６、２０８）の各々において画定された形状を有し、前記コネクタの第１及び第２のスロット（３０８、３１０）は、前記外側及び内側フランジ（３０２、３０４）の間に画定された、前記複数の組立パネルの各々の形状を反映させた形状を有する、請求項１に記載のタワーアセンブリ（２００）。
6. 前記複数の組立パネル（２０２）の少なくとも１つは、円弧状断面形状及び略平面状断面形状の一方を有する、請求項１に記載のタワーアセンブリ（２００）。
7. 少なくとも１つの下部タワーセクション（４０２）であって、
   各々が一対の対向する円周端（２０６、２０８）を備える複数のセクションパネル（２０２）と、
   前記複数のセクションパネルの隣接するセクションパネルを互いに連結するのに用いられる複数のコネクタ（２１４）であって、前記コネクタの各々が外側フランジ（３０２）、内側フランジ（３０４）、及びそれらの間に延在するスペーサ（３０６）を備え、前記外側フランジは第１のスロット（３０８）及び第２のスロット（３１０）が前記外側フランジと前記内側フランジとの間に画定されるように前記内側フランジから間隔を空けられ、前記第１及び前記第２のスロットの各々は前記隣接するセクションパネルを互いに連結させることができるように内部に前記セクションパネルの円周端の一方を収容するように寸法決めされる前記複数のコネクタ（２１４）とを備える前記少なくとも１つの下部タワーセクション（４１２）と、
   前記下部セクションに連結された少なくとも１つの上部タワーセクション（４０４）とを含む、モジュラータワー（１０２）。
8. 前記上部タワーセクション（４０４）は一体的な上部タワーセクションである、請求項７に記載のモジュラータワー（１０２）。
9. 前記下部タワーセクション（４０２）は第１の環状フランジ（４０６）を備え、前記上部タワーセクション（４０４）は第２の環状フランジ（４０８）を備え、前記第１及び前記第２の環状フランジは、前記上部タワーセクションを前記下部タワーセクションに連結するのを円滑にする、請求項７に記載のモジュラータワー（１０２）。
10. 前記第１の環状フランジ（４０６）は複数の円弧状コネクタ（５０２）から形成され、前記複数の円弧状コネクタの各々は、
    第１のフランジ部分（５０４）と、
    前記複数の円弧状コネクタの隣接する１つから延在する第１のフランジ部分に連結するように寸法決め及び配向された第２のフランジ部分（５０６）とを備える、請求項９に記載のモジュラータワー（１０２）。

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