JP5431116B2 - 特に風車のための基礎及び風車 - Google Patents

Description

本発明は、基礎、特に風車の基礎、及び風車に関する。

風車は、通常、上部に風車のロータと、ハウジングと、発電機とを支持した極めて高いタワーを備える設備である。ロータ翼の大きな半径又は長さを備えたロータの使用を可能にするために、使用されるタワーの高さは極めて大きいので、風車は極めて重い。さらに、風車は、もちろん一般的に、強風がほぼ常時吹いているような地理的領域に設置されるので、風車の構造は、一般的に高い風速の強風によるこのようなタービンに作用する力に耐えるように強くなければならない。

したがって、強い基礎が、このような風車の構造の必要条件である。

このような基礎は、技術分野において公知である。記事BONUS Wind Turbines, Foundations, Foundation, Bonus Wind Turbines, rev.3、第１頁〜第４頁、２００２年３月２１日は、コンクリート製の中央台座を備えたコンクリート製のベースプレートを備えた重力基礎を開示している。さらに、前記文献は、所要の深さまで地中に打ち込まれる予め製造された杭を備えた、杭式基礎と、現場において成形される杭を備えた基礎とを開示している。

欧州特許第１０５８７８７号明細書は、鋼から、実質的に均一に形成されたベース片セグメントから組み立てられた基礎を開示しており、前記ベース片は、組み立てられた片セグメントが、円の中心に穴を備える円形の鋼製の基礎を形成するように、配置されている。

陸上基礎は、現場において基礎を打ち込むための標準的なコンクリート打込み技術を使用して、風車の設置場所において形成される。欧州特許第１０５８７８７号明細書は、陸上では使用されない洋上基礎を開示している。

前記基礎の欠点は、コンクリート基礎が、風車の設置場所において製造するのが困難であり、鋼製の基礎は、重い陸上風車の基礎には適していないということである。

欧州特許第１０５８７８７号明細書

本発明の第１の目的は、より簡単に製造されることができ、風車の建設場所において時間を節約し、より高い品質で製造されることができる、特に風車のための基礎を提供することである。

本発明の第２の目的は、有利な基礎を備えた風車を提供することである。

本発明の第１の目的は、請求項１の特徴による基礎によって達成され、本発明の第２の目的は、請求項９に記載の風車によって達成される。従属請求項は、さらなる発展を含む。

本発明による基礎、特に風車の基礎は、中央基礎部材と、複数の基礎セグメントとを有し、基礎セグメントは、円形、環状、又は多角形の基礎エレメントのセグメントであり、１つ又は２つ以上のロッキングエレメントによって中央基礎部材に結合されている。基礎は、特に、浅い基礎として形成されていてよい。

ロッキングエレメントは、例えば、それぞれ、基礎セグメントの凹所又は突出部と協働する、中央基礎部材の環状又は多角形の突出部又は環状又は多角形の凹所であってよい。これにより、基礎セグメントの凹所又は突出部は、中央基礎部材における突出部又は凹所と係合することができる。

本発明の実施形態によれば、複数の基礎セグメント、又は基礎セグメントと基礎部材とは、セグメントを包囲する又はセグメントによって組み込まれている固定手段によって結合されている。固定手段は、特に、セグメントを包囲するストラップ、例えば鋼帯材であってよい。利点は、複数のセグメントの周方向に延びた肩部の位置おいてセグメントの周囲にストラップを取り付けることである。

本発明の別の実施形態に関して、基礎セグメントと、基礎部材とは、コンクリート、グラウト、又はモルタルによって結合されている。これは、セグメントと部材との間のより良好な結合を提供し、セグメントと部材とのそれぞれの相対移動を低減する。使用されるコンクリート、グラウト、又はモルタルの量は、現場打ちのために使用されなければならない材料と比較してかなり少ないので、このプロセスは、基礎の全体を現場打ちするプロセスよりも迅速に製造することができる。実際の実施において、基礎部材は、底板であるか、又は底板を含んでいる。基礎セグメントと、底板は、鉄筋を有しており、基礎セグメントと底板が基礎の位置に配置された場合に、基礎セグメントと底板の鉄筋が重なり合う。鉄筋を備えた基礎セグメントと、鉄筋を備えた底板は、コンクリート、グラウト、又はモルタルによって結合される。

さらに、基礎セグメントと底板はコンクリートによって結合されると有利である。硬化の後、結合するコンクリートは、底板と共に基礎部材を形成することができる。言い換えれば、基礎部材は、完全に予め製造されているのではなく、建設現場において部分的に打ち込まれ、その場合セグメントは好適には予め製造されている。

本発明による基礎において、基礎セグメントは、風車のタワーを係止するための係止エレメントを有していてよい。択一的に、基礎セグメントは、係止エレメント自体の代わりに、このような係止エレメントのための支持エレメントを有していてよい。

本発明による風車は、本発明による基礎と、基礎に係止されたタワーとを有する。

本発明の上記特徴及び利点並びにそのための特徴及び利点は、添付の図面を参照した、発明の典型的な実施形態の以下の説明から明らかになる。

本発明による基礎の第１の実施形態の斜視図である。 第１の実施形態の斜視断面図である。 第１の実施形態の概略的な断面図である。 第１の実施形態の概略的な断面図である。 本発明による基礎の第２の実施形態を示す概略的な断面図である。 基礎又は基礎セグメントの配置を示す図である。 基礎又は基礎セグメントの別の配置を示す図である。 基礎又は基礎セグメントのさらに別の配置を示す図である。 基礎又は基礎セグメントのさらに別の配置を示す図である。 基礎又は基礎セグメントの傾斜を示す図である。 基礎又は基礎セグメントの傾斜を示す図である。

図１は、特に風車のための、本発明の第１の実施形態による基礎１を斜視図で示している。基礎１は、複数の基礎セグメント２を有しており、これらの基礎セグメントは、円形又は多角形の基礎を構成するように配置されている。各セグメント２は、基礎の中心の方において、すなわち風車の方において突出した肩部３を有しており、この肩部には、風車タワーのエレメント５を基礎１に固定するために使用されるための固定手段４が設けられている。

固定手段４は、好適には、基礎１に風車のタワーのエレメント５を固定することができる、ボルト又はアンカ、特に植込ボルトである。ボルト又は植込ボルトは基礎のセグメント２に一体に結合されているので、円形又は多角形の基礎にタワーの円形のエレメント５をナット及びねじによって固定することを可能にする。しかしながら、肩部３に固定手段４自体を提供する代わりに、基礎セグメント２の部分でもなく、タワーエレメント５の部分でもない個々のエレメントのタワーエレメント５の部分のための支持体のみを提供することも可能である。

図２は、図１に示された基礎１の断面図を示している。断面図は、第１の実施形態における、セグメント２の側面６と、中央基礎部材７とを示している。

中央基礎部材７は、中央部分８と、側部９，１０とを有している。中央部分８は、２つの側部９，１０よりも大きな直径若しくは半径を有する。さらに、中央基礎部材７は、中央基礎部材７の軸方向に整合させられた穴１１を有する。

セグメント２は、肩部３の半径方向内側の面において、凹所１２を有している。したがって、側面６は凹所１２を示している。図２に示されているように、中央基礎部材７の延長部８は、セグメント２の凹所１２内に配置されている。これにより、セグメント２と中央基礎部材７との緊密で安定した結合が提供される。つまり、中央部分８と凹所１２とは、中央基礎部材７に対する基礎セグメント２の傾斜を阻止するためのロッキング部材として働く。

セグメント２と中央基礎部材７との緊密な嵌合を提供するために、付加的なコンクリート、グラウト、又はモルタルの充填が有利である。これにより、セグメント２と中央基礎部材７との間の小さなスリット又は溝さえも充填することができる。さらに、図２は、固定手段４が、セグメント２の肩部３の上側の面に配置されていることを示している。

図１及び図２に示されているように、セグメントは、円形又は多角形に配置されており、閉鎖された円形又は多角形の構造を形成している。したがって、セグメントの形状は、基礎を上方から見た場合にケーキの一切れのように見える。

基礎１は、複数のセグメントと、中央基礎部材との集合体であり、複数のセグメントと中央基礎部材は、建設現場において１片の基礎を形成するように結合及び固定される。風車の建設現場以外の製造場所におけるセグメントの形成及び製造は、天候に左右されない製造を可能にし、このことは、より高いコンクリート品質、製造プロセスのより良い制御、製品及びプロセスのより良い質の制御、及び建設現場におけるより短い建設時間を可能にし、このことはコスト低減につながるので有利である。

図３及び図４は、基礎の断面図を示しており、基礎は、セグメント２と、中央基礎部材７とを有しており、セグメントは中央基礎部材７に締め付けられている。さらに、セグメント２は、ストラップ１３によって締め付けられており、このストラップ１３は、セグメントを、例えば中央の位置において、例えばセグメントの肩部３と半径方向に延びたウイング１４との間の移行部分において、包囲していると有利である。

これは、セグメント２が個別に傾斜しないように作用し、これにより、基礎全体が傾斜させられなければならないので、より安定した構成が得られる。

発明の別の実施形態によれば、中央基礎部材７は建設現場において打たれることができるのに対して、セグメント２は、セグメント２集合体の穴の中央空間を充填する前に、予め製造され、予め組み立てられる。このような実施形態は、図５に概略的に示されている。この実施形態において、中央基礎部材７は、予め製造された底板７１を有しており、この底板の周囲に、基礎セグメント２が建設現場において配置される。底板７１は、セグメントの下端部において、これらのセグメント２を中心合わせする。工具７２、例えば鋼板が、セグメント２の上端部においてこれらのセグメントを中心合わせするために使用されてよい。

底板７１と基礎セグメント２には、鉄筋７３，７４が装備されている。セグメント２の鉄筋７４は、セグメントの半径方向内側の端部に配置されており、基礎セグメント２が所定の位置に配置された場合に底板７１の鉄筋７３の上方に突出する。工具７２を取り外した後、セグメント２の間の空間をコンクリートで充填する前に、基礎セグメント２の鉄筋７４の上に、上層の鉄筋７５が配置されてよい。鉄筋７３，７４，７５は、コンクリートが硬化された後、基礎１の良好な一体構造を提供する。言い換えれば、鉄筋７３，７４，７５と、硬化したコンクリートは、中央基礎部材に対する基礎セグメント２の傾斜を阻止するためのロッキング部材として働く。

図６から図９は、風車のタワーの複数の基礎を配置するための様々な形態を示している。図６は、十字形に配置された４個の矩形の基礎５０の配置を示している。図７は、４５゜の個々の角度を成して配置された２つの十字の形に配置された８個の矩形の基礎５１の配置を示している。このような配置は既にほぼ円形になっている。図８は、３０゜の個々の角度を成して配置された３つの十字の形に配置された１２個の矩形の基礎５２の配置を示している。このような配置は既にほとんど円形である。最後だが重要性が一番小さいわけではない図９は、ケーキのピースのような形状を有する１２個の基礎セグメント５３の配置を示しており、これらの基礎セグメントは、連続的なシェルとして円又は環を形成するように配置されている。

図１０及び図１１は、図６の２つの基礎のような基礎６０，６１の傾斜の状態を示している。図１０では、両基礎６０は、互いに非平行に傾斜させられている。これは、垂直軸線に対する傾斜角度が、同じ大きさであるが、逆の代数符号を有することを意味する。図１１では、両基礎６１は同じ方向に傾斜させられている。これは、垂直軸線に対する傾斜角度が、同じ大きさで且つ同じ代数符号を有する。

これは、基礎が、他の基礎又は基礎セグメントに対して固定されなければならないことを意味する。これは、第１の実施形態によれば、完全に予め製造された中央基礎部材及び基礎セグメントがストラップによって締め付けられることによって、又は第２の実施形態によれば、底板と、鉄筋と、コンクリートとを使用することによって行われ、コンクリートは、底板をセグメントに結合し且つコンクリートが硬化した後に底板と共に中央基礎部材を形成する。

１ 基礎、 ２ 基礎セグメント、 ３ 肩部、 ４ 固定手段、 ５ エレメント、 ６ 側面、 ７ 中央基礎部材、 ８ 中央部分、 ９，１０ 側部、 １１ 穴、 １２ 凹所、 １３ ストラップ、 １４ ウイング、 ５０，５１，５２ 基礎、 ５３ 基礎セグメント、 ６０，６１ 基礎、 ７１ 底板、 ７３，７４，７５ 鉄筋

Claims (9)

1. 基礎（１）、特に風車の基礎において、中央基礎部材（７）と、複数の基礎セグメント（２）とを有し、該基礎セグメントが、円形、環状又は多角形の基礎エレメントのセグメントであり、且つ１つ又は２つ以上のロッキングエレメントによって中央基礎部材（７）に結合されており、
   中央基礎部材（７）が、底板（７１）であるか又は底板（７１）を含み、
   基礎セグメント（２）及び底板（７１）が鉄筋（７３，７４）を有しており、前記ロッキングエレメントの１つは、基礎セグメント（２）と底板（７１）とが所定の位置に配置された時に重なり合う、基礎セグメント（２）の鉄筋（７４）と、底板（７１）の鉄筋（７３）として形成されるものであることを特徴とする、基礎。
2. ロッキングエレメントが、中央基礎部材（７）の環状又は多角形の突出部又は中央基礎部材（７）における環状又は多角形の凹所と、中央基礎部材（７）における突出部又は凹所に係合することができる基礎セグメント（２）の凹所又は突出部とであることを特徴とする、請求項１記載の基礎。
3. 基礎セグメント（２）と中央基礎部材（７）が、セグメントを包囲する又はセグメントによって組み込まれた固定手段（１３）によって結合されていることを特徴とする、請求項１記載の基礎。
4. 固定手段が、セグメントを包囲するストラップ（１３）であることを特徴とする、請求項３記載の基礎。
5. 基礎セグメント（２）及び中央基礎部材（７）が、コンクリート、グラウト又はモルタルによって結合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の基礎。
6. 鉄筋（７３，７４）を備えた、基礎セグメント（２）及び底板（７１）が、コンクリート、グラウト又はモルタルによって結合されていることを特徴とする、請求項５記載の基礎。
7. 基礎セグメント（２）が、風車タワー（５）のための係止エレメント（４）を有することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の基礎。
8. 基礎（１）が、浅い基礎であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の基礎。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の基礎（１）と、該基礎（１）に係止されたタワー（５）とを備える風車。

Images