KR101780537B1 - 풍력 터빈을 위한 기초부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초부(18) 상에 배열 및 고정을 위한, 그리고 풍력 발전 설비(100)의 타워를 그 위에 설치하기 위한 타워 베이스 섹션(1)에 관한 것으로, 기초부(18) 위에 배치 및 상기 기초부(18)에 고정하기 위한 외측 하부 환형 플랜지(6), 대응하는 하부 타워 플랜지(30)를 포함하는 타워 세그먼트(32)를 그 위에 배치 및 고정하기 위한 내측 상부 환형 플랜지(8), 기초부(18) 위에 배치하기 위한 내측 하부 지지 플랜지(10) 및, 하부 지지 플랜지(10)에 대해 상부 환형 플랜지(8)를 지지하기 위한 내측 지지 부재들(22), 특히 지지 버팀대(22)를 포함한다.

Description

풍력 터빈을 위한 기초부{FOUNDATION FOR A WIND TURBINE}

본 발명은 풍력 발전 설비의 설치를 위한 타워 베이스 섹션에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 타워 베이스 섹션을 포함하는 타워 베이스 구조물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 풍력 발전 설비의 타워 및 풍력 발전 설비의 타워를 설치하기 위한 방법에 관한 것이다.

풍력 발전 설비들은 일반적으로 공개되어 있고, 대개 도 1에 도시된 풍력 발전 설비의 경우처럼, 흔히 타워 상에 설치된다. 풍력 발전 설비의 이러한 타워, 즉 풍력 발전 설비 타워는 이를 위해 적절한 기초부 위에 설치되어야 한다. 이 경우 또한, 타워의 수직 방향 또는 수평맞춤(levelling)을 제공하기 위한 주의가 취해져야 할 것이다.

풍력 발전 설비의 설치 준비를 위해 타워 베이스 섹션을 부분적으로 기초부내에 콘크리트와 함께 타설하고, 그 위에 추가의 타워를 설치하는 것이 공개되어 있다. 이러한 타워 베이스 섹션은 둘러싸는 상부 환형 플랜지를 가진 원통형 케이싱 또는 원뿔대형 케이싱으로서 형성되고, 상기 상부 환형 플랜지가 콘크리트 기초부의 외부에 남겨지도록 콘크리트 타설되므로, 그 위에 타워, 특히 스틸 타워가 설치될 수 있다. 콘크리트 기초부가 형성되는 동안, 이러한 타워 베이스 섹션은 유지 장치에 의해 정렬된 또는 수평을 맞춘 위치에서 유지될 수 있다. 콘크리트가 경화되는 즉시, 상기 타워 베이스 섹션은 유지 장치로부터 분리될 수 있다. 그러나 이러한 방법은 특히 소형 타워를 위한 것이고, 경우에 따라서 그 상부 환형 플랜지에서 추후 후속적 수평맞춤이 필요하다. 또한 이 경우, 콘크리트의 주입 및 경화시 상기 타워 베이스 섹션이 유지 장치에 의해 유지되어야 하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 이러한 방식의 타워 베이스 섹션은 초대형 풍력 발전 설비 타워의 설치 및 고정의 경우에는 문제가 될 수 있다.

다른 방법은, 하부 원형 세그먼트 앵커 및 원형으로 배열되는 다수의 수직 연결 바를 구비하는 기초부 바스켓(foundation basket) 내의 공간에 콘크리트를 타설하는 것을 수반하며, 이 경우 연결 바들은 이들이 연결되는 하향으로 배치된 하부 세그먼트 앵커로부터 상방으로, 콘크리트를 통과해서 콘크리트의 표면 위로, 돌출하고, 거기에서 콘크리트 또는 기초부의 표면은 원형 고정 영역을 형성하며, 이 경우 바들은 원주 방향으로 연장되는 수평맞춤 링을 갖도록 제공된다. 이러한 수평맞춤 링은, 콘크리트의 경화 후에, 그 위에 제1 타워 세그먼트가 적절하게 지향된 관계로 배열되도록 그리고 그 자리에 고정되도록, 배치되고 수평맞춤될 수 있다. 이러한 배열에서, 연결 바의 나사산 부분은 하부 타워 세그먼트의 하부 플랜지의 상응하는 보어를 통해 돌출하고, 거기에서 고정을 위해 너트를 구비할 수 있다.

이 경우, 문제는, 콘크리트의 경화 후에 상기 연결 바들이 정확하게 배치될 수 있도록 하고, 배치될 수평맞춤 링 및 제자리에 배치될 하부 타워 세그먼트의 플랜지의 다수의 보어를 통해, 어떠한 문제 없이 연장될 수 있도록 하기 위해, 콘크리트의 주입 시, 연결 바들은 형성될 콘크리트 표면 또는 기초부 표면의 영역에서 템플레이트(template) 또는 지그(jig)와 정렬되어야만 한다는 것이다. 따라서 이러한 방법은, 먼저 상기 템플레이트 또는 지그가 제자리에 배치되어야 하고 콘크리트의 경화 후에 수평맞춤 링과 교체되어야 하기 때문에, 복잡하다. 이를 위해, 각각의 연결 바의 너트들이, 템플레이트 또는 지그를 제거하기 위해 풀려야만 하고, 다시 수평맞춤 링 및 하부 타워 세그먼트가 제자리에 설치된 후에 다시 체결되어야 한다. 수평맞춤 링을 포함하는 배열은 독일 특허출원 DE 10 2004 017 006 A1호에 공개되어 있다.

하부 세그먼트 앵커와 수평맞춤 링을 포함하는 기초부 바스켓의 이러한 이용 과 동반되는 문제는, 기초부 바스켓이 부정확하게 또는 정밀하지 않게 건설되는 경우에, 볼트라고 언급될 수도 있는, 연결 바들이 경사지게 연장될 수 있다는 것이다. 이는 수평맞춤 링 및 그 위에 배치될 제1 타워 세그먼트의 추가적인 연결 시 문제를 야기할 수 있다. 하나의 원인은 볼트의 정렬을 위한 상부 템플레이트 또는 지그의 불완전한 사용과 연관될 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 전술한 문제점들 중 적어도 하나를 해결하는 것이다. 특히 본 발명은 풍력 발전 설비 타워의 타워 베이스 기초부를 개선하기 위한 해결책을 제안하는 것이다. 추가로 또는 대안적으로, 본 발명은, 기초부 바스켓의 구조 및 배열이 간단해지고 및/또는 결함에 덜 민감하게 되는 것을, 제공하고자 한다. 본 발명은 적어도 대안적인 해결책을 제안하고자 한다.

상기 과제는 청구범위 제 1항에 따른 타워 베이스 섹션에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면, 청구범위 제 1항에 따른 타워 베이스 섹션이 제안된다. 이러한 타워 베이스 섹션은 기초부 위에 배열 및 고정을 위해, 그리고 풍력 발전 설비의 타워를 그 위에 설치하기 위해 준비된다. 타워 베이스 섹션은, 기초부 위에 배치 및 기초부에 고정하기 위한 외측 하부 환형 플랜지를 포함한다. 또한, 대응하는 하부 타워 플랜지를 포함하는 타워 세그먼트를 그 위에 배치 및 고정하기 위한 내측 상부 환형 플랜지가 제공된다. 특히 이러한 내측 상부 환형 플랜지(이하에서 간단히 상부 환형 플랜지라고도 함)는 실질적으로, 고정 볼트들의 관통을 위해, 보어의 크기, 형태 및 개수에 관하여, 대응하는 하부 타워 플랜지에 상응한다.

타워 베이스 섹션은 또한 기초부 위에 배치하기 위한 내측 하부 지지 플랜지를 포함하고, 이 경우 상기 내측 하부 지지 플랜지 또한 환형 플랜지 형태로 형성되고, 특히 쉬운 이해를 위해 지지 플랜지로 언급된다. 특히 외측 하부 환형 플랜지와 내측 하부 지지 플랜지는 서로 인접하게 배열되고, 상기 표면은 기초부 위에 또는 기초부 위의 수평맞춤 층 위에 배열되고 배치될 원형 링 형태의 공통 표면을 구비한다. 그 점에 있어서, 기초부 위에 배치라는 용어는, 타워 베이스 섹션이 특히 완성된 상태에서 기초부 위에 배치된다는 것을 의미하도록 사용된다. 기초부 위에 배치는, 단지 기초부의 설치가 완료된 후에 상기 기초부 위에 상기 타워 베이스 섹션이 배열되고 배치되는 것으로, 좁게 해석되어서는 안 된다. 본 명세서는 이하에서, 어떻게 타워 베이스 섹션이 바람직하게 기초부 위에서 제 위치를 달성하는지를, 상세히 설명할 것이다.

또한, 하부 지지 플랜지에 대해 상부 환형 플랜지를 지지하기 위한 내측 지지 부재들, 특히 지지 버팀대들(support struts)이 제공된다. 따라서, 상기 지지 부재들은 상부 환형 플랜지와 하부 지지 플랜지 사이에 배치되고, 특히 자체에 하중을 작용시키는 타워로 인해 상부 환형 플랜지에 작용하는 힘을, 적어도 부분적으로 하부 지지 플랜지 및 결과적으로 기초부에 전달하도록 준비된다. 또한 그리고 대안적으로, 상기 지지 부재들은, 상응하는 고정 부재들에 의해, 내측 상부 환형 플랜지와 하부 지지 플랜지 사이에, 내측 상부 환형 플랜지와 하부 지지 플랜지가 직접 또는 간접적으로 서로에 대해 클램핑될 때, 작용시킬 수 있는, 클램핑력을 견디기 위한 것이며 그리고 견디기에 적합하다.

실시예에 따라, 타워 베이스 섹션은, 하부 환형 플랜지와 하부 지지 플랜지를 상부 환형 플랜지에 연결하는 환형 케이싱 부분에 의해 특징지어 진다. 특히 케이싱 부분은 외부 영역과 내부 영역을 한정한다. 외부 및 내부 영역은 기본적으로. 설치될 풍력 발전 설비 타워의 외부 타워 영역 및 내부 타워 영역에 각각 상응한다. 외측 하부 환형 플랜지는 이 경우 외부 영역에 배열되고, 따라서 설치될 타워의 외부에서도 보이고 접근 가능하다. 그와 달리, 상부 환형 플랜지, 하부 지지 플랜지 및 지지 부재들은 내부 영역에, 즉 풍력 발전 설비 타워의 설치 후의 타워의 내부공간에 배열된다. 바람직하게 케이싱 부분의 높이는 0.2 m 내지 2 m이고, 바람직하게는 0.5 m 내지 1.5 m이고, 특히 바람직하게 0.75 m이다. 이는 상응하게, 그러한 개별적인 크기 중 하나인, 하부 지지 플랜지에 대한 상부 환형 플랜지의 이격을 수반한다. 따라서, 타워 베이스 섹션이 기초부 위에 배열될 때, 내측 상부 환형 플랜지는, 대략 상기 높이에, 즉 0. 2 m 내지 2 m 또는 0.5 m 내지 1.5 m 또는 0.75 m에 배열된다. 이러한 방식으로, 상기 내측 상부 환형 플랜지는, 기초부 위에 서 있는 건설팀의 구성원을 위한 적절하게 쾌적하고 실용적인 작업 높이를 제공한다.

다른 실시예는, 지지 부재들은 수직 지지 리브 형태로 형성되고, 특히 상부 환형 플랜지와 하부 지지 플랜지는 고정 나사 또는 고정 볼트의 관통을 위한 다수의 보어들을 포함하며, 각각의 지지 리브는 개별적으로, 2개의 보어 사이에서 상부 환형 플랜지에 그리고, 더욱 구체적으로 개별적으로 상부의 2개의 보어에 상응하는, 2개의 보어 사이에서 또한 하부 지지 플랜지에 고정되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 섹션을 제공한다. 따라서, 고정 나사 또는 고정 볼트가 각각 하부 지지 플랜지 또는 상부 환형 플랜지의 보어를 통해 적절하게 요구되는 형태로 관통할 때, 각각 적어도 하나의 고정 나사 또는 고정 볼트가 2개의 지지 리브 사이에 배열된다. 고정 나사 또는 고정 볼트가 조여져, 하부 지지 플랜지와 상부 환형 플랜지 사이에 인장력을 야기하는, 인장력을 가할 때, 지지 리브들은 상기 힘에 대항할 수 있고, 상응하게 2개의 플랜지의 변형에 대항할 수 있다.

실시예에 따라, 일부 지지 리브들 사이에는 보어가 제공되지 않을 수도 있고, 특히 상응하는 보어들 보다 많은 수의 지지 리브들이 존재할 수 있다.

본 발명에 따라, 타워 베이스 섹션, 특히 전술한 본 발명에 따른 타워 베이스 섹션을 포함하는 타워 베이스 구조물이 제안된다. 또한, 타워 베이스 구조물은, 각각 일측으로 기초부에 고정하고 다른 일측으로 타워 베이스 섹션에 고정하기 위한, 내측 및 외측 고정 볼트를 구비하는, 기초부 바스켓을 포함한다. 이 경우, 내측 고정 볼트들은 외부 고정 볼트보다 대략 타워 베이스 섹션의 높이만큼 더 길다. 적어도 내측 고정 볼트들은 그 작용 길이와 관련해서 외부 고정 볼트보다 타워 베이스 섹션의 높이만큼 더 길다. 따라서 특히 고정 볼트들은 기초부에서 동일한 높이에 배열되고, 따라서 콘크리트 경화 후에, 더욱 구체적으로 특히 원형으로 둘레 방향으로 연장되는 거의 수평으로 배열되는 세그먼트 앵커에 고정된다. 그러한 배열에서, 외측 고정 볼트들은 세그먼트 앵커로부터 외측 하부 환형 플랜지로 그리고 이 플랜지를 통해 연장된다. 내측 고정 볼트들은 세그먼트 앵커로부터 내측 하부 지지 플랜지로 그리고 이 내측 하부 플랜지를 통해, 계속해서 내측 상부 환형 플랜지로 그리고 이 상기 내측 상부 환형 플랜지를 통해 연장된다. 하부 타워 세그먼트가 하부 타워 플랜지를 갖는 타워 베이스 섹션 상에 배열된 후에, 또한 내측 고정 볼트들은 하부 타워 세그먼트의 상기 하부 타워 플랜지를 통해 여전히 돌출한다. 연결 볼트들의 유효 작용 길이는, 세그먼트 앵커와 외측 하부 환형 플랜지 사이 및 세그먼트 앵커와 내측 상부 환형 플랜지 사이의 연결을 형성하기 위해 필요한 길이이다. 더 정확히 보면, 후자의 경우에, 즉 내측 연결 볼트들의 경우에, 설치될 하부 타워 세그먼트의 하부 타워 플랜지의 두께가 또한 추가된다.

타워 베이스 구조물의 실시예에 따라, 외측 고정 볼트들은 타워 베이스 섹션에 고정을 위해 외측 하부 환형 플랜지의 보어를 통해 통과되고, 내측 고정 볼트들은 내측 하부 지지 플랜지의 보어 및 내측 상부 환형 플랜지의 보어를 통해 통과된다. 이 경우, 내측 고정 볼트들은, 하부 타워 플랜지에 의해 내측 상부 환형 플랜지 상의 위치에 설치될 타워 세그먼트의 고정을 위해 준비되도록, 이 경우 더욱 구체적으로 하부 타워 플랜지의 보어를 통해 통과하게 되도록, 의도된다.

본 발명에 따른 타워 베이스 구조물의 다른 실시예는, 타워 베이스 섹션 위에 배치되는 하부 타워 세그먼트에 타워 베이스 섹션을 연결하기 위한 다수의 연결 볼트를 제공한다. 이 경우, 연결 볼트들은 내측 상부 환형 플랜지 및 설치된 타워 세그먼트의 상응하는 하부 타워 플랜지를 통해 연장된다. 연결 볼트들은 특히 기초부 내부로 연장되지 않는다. 따라서, 이러한 타워 베이스 구조물은 외측 하부 환형 플랜지를 고정하기 위해, 기초부 내부로 연장되는 외측 연결 볼트들을 구비한다. 또한, 설치된 타워 세그먼트의 하부 타워 플랜지로부터 계속해서 내측 상부 환형 플랜지를 통해 연장되고, 거기에서부터 또한 내측 하부 지지 플랜지를 통해 기초부 내부로 더 연장되는, 내측 고정 볼트들이 제공된다. 이러한 내측 및 외측 고정 볼트들에 추가하여, 내측 상부 환형 플랜지만을 하부 타워 플랜지에 연결하고 또한 상응하게 짧은 구성인 것이 바람직한, 연결 볼트들이 제공된다. 이러한 연결 볼트들은 기본적으로, 서로에 대해 지탱하는 상기 2개의 플랜지만을, 즉 내측 상부 환형 플랜지와 하부 타워 플랜지만을 통해 연장되고, 따라서 양 단부에 여전히 클램핑 너트와 같은 개별적인 클램핑 수단을 배열하기 위한 충분한 공간을 갖는다. 상기 클램핑 너트는 간단하게 너트로도 언급될 수 있다.

바람직하게, 개별적으로 내측 상부 환형 플랜지와 하부 타워 플랜지를 통해 연장되는, 연결 볼트와 고정 볼트는 모두 서로 교대될 수 있다. 따라서, 원주 방향과 관련해서, 최하부에 설치된 타워 세그먼트의 하부 타워 플랜지는 택일적으로, 한편으로는 내측 고정 볼트로 기초부 내에 고정되거나 기초부에 대해 클램핑되고, 다른 한편으로는 연결 볼트로 내측 상부 환형 플랜지에만 고정되거나 상기 환형 플랜지에 대해서만 클램핑된다. 다시 말해서, 긴 내측 고정 볼트와 짧은 연결 볼트는 타워 베이스 구조물의 내부공간에서 서로 교대될 수 있다.

연결 볼트 보다 더 많은 수의 내측 고정 볼트가 또는 그 반대가 제공될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 한편으로는 내측 고정 볼트들 그리고 다른 한편으로 연결 볼트들은 또한 쌍을 이루는 관계로 배열될 수 있으며, 따라서 원주 방향으로 2개의 연결 볼트가 2개의 내측 고정 볼트를 뒤따르고, 예를 들면, 그리고 다시 2개의 내측 고정 볼트가 2개의 연결 볼트를 뒤따른다.

따라서, 내측 하부 지지 플랜지를 통해 연장되지 않는 연결 볼트를 이용하는 경우에, 연결 볼트를 이용하지 않는 타워 베이스 구조물로 의도되는, 타워 베이스 섹션을 이용하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 연결 볼트를 이용하는 타워 베이스 구조물인 이러한 실시예를 위해, 내측 상부 환형 플랜지에 내측 하부 지지 플랜지와 같은 다수의 보어를 갖는 타워 베이스 섹션을 이용할 수 있다. 이때 내측 하부 지지 플랜지의 일부 보어들은 통과하는 어떤 볼트도 포함하지 않을 수 있고, 그러한 경우에 빈 상태로 남아 있을 것이다. 물론, 그러한 경우에 빈 상태로 남아 있는 그러한 보어들은, 그러나 필요한 경우에, 충전 물질로 채워질 수 있다.

대안으로서 연결 볼트를 이용하는 타워 베이스 구조물을 위해 특수하게 설계되고 준비되는 타워 베이스 섹션을 이용할 수 있다.

따라서, 연결 볼트를 이용하는 타워 베이스 구조물은, 타워, 특히 하부 타워 세그먼트로부터 기초부 내부로의 두 가지 경로의 힘의 작용을 제공할 수 있다. 힘, 특히 인장력의 전달은, 따라서 한편으로 하부 타워 세그먼트로부터 직접 내측 고정 볼트에 의해 기초부 내부로 실행될 수 있다. 또한, 상기 힘은 부분적으로 연결 볼트에 의해 타워 베이스 섹션으로 통과될 수 있고, 타워 베이스 섹션으로부터 외측 고정 볼트에 의해 기초부 내부로 추가로 통과될 수 있다. 이 경우, 기초부 내의 그러한 고정은, 특히 볼트의 수 및 클램핑 너트와 같은 클램핑 수단의 수와 관련하여, 비교적 낮은 수준의 재료 비용으로 가능하다. 비교적 적은 수의 클램핑 너트와 같은 클램핑 수단은 또한, 그러한 타워 베이스 구조물을 설치할 때의 복잡함 및 비용을 감소시킬 수 있다.

바람직하게 타워 베이스 구조물은, 내측 고정 볼트와 동일한 수의 외측 고정 볼트를 포함하고 및/또는 내측 고정 볼트 및 연결 볼트 모두와 동일한 수의 외측 고정 볼트를 포함한다.

또한, 청구범위 제 10항에 따른 풍력 발전 설비의 타워가 제안된다. 상기 타워는, 외측 및 내측 고정 볼트를 구비한 기초부 바스켓 및 전술한 본 발명에 따른 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 타워 베이스 섹션을 구비한 기초부를 포함한다. 또한, 타워는, 하부 타워 플랜지를 갖는, 하부 타워 세그먼트, 특히 스틸 타워 세그먼트를 포함한다. 이 경우, 하부 타워 세그먼트는 타워 베이스 섹션 상에 타워 플랜지를 통해 배치된다. 고정 볼트들, 특히 내측 고정 볼트들 중 일부는, 기초부로부터 타워 베이스 섹션의 내측 하부 지지 플랜 및 내측 상부 환형 플랜지를 통해 그리고 하부 타워 플랜지를 통해 통과하게 되고, 이로 인해 하부 타워 플랜지를 타워 베이스 섹션 상에 배치될 수 있고 기초부에 고정될 수 있도록 한다. 고정은 특히 하부 타워 플랜지를 통해 상방으로 돌출하는 고정 볼트들에 고정 너트들을 나사 결합시키고 조임으로써 이루어진다.

따라서, 내측 고정 볼트들은 기초부에, 특히 기초부 내에 제공된 세그먼트 앵커에, 하부 타워 세그먼트를 직접적으로 고정하고 클램핑하도록 한다. 이 경우, 타워 베이스 섹션은 기초부와 타워 세그먼트 사이에 배열되고, 따라서 내측 연결 볼트들이 타워 베이스 섹션 너머로 완전히 돌출하도록 한다.

본 발명에 따라, 청구범위 제 12항에 따른, 풍력 발전 설비의 타워, 특히 스틸 타워의 설치를 위한 방법이 제안된다. 따라서 먼저, 기초부의 성형을 위해 준비되는 기초부 구덩이 내에 타워 베이스 섹션에 연결되는 기초부 바스켓을 위치설정하는 것을 포함한다. 이어서, 기초부 바스켓의 부분적인 타설을 위해 콘크리트가 기초부 구덩이 내부로 주입될 수 있다. 이 경우, 주입 작업은 바람직하게, 가능한 한, 콘크리트 표면, 즉 기초부 표면이 타워 베이스 섹션 바로 아래에, 즉 타워 베이스 섹션의 하부 플랜지 바로 아래에 형성되도록, 실행된다. 바람직하게, 바로 이와 같이 콘크리트 표면과 타워 베이스 섹션의 하부면 사이에 많은 공간이 남아있게 되며, 따라서 수평맞춤 재료 또는 보상 재료에 의한 수평맞춤이 여전히 실행될 수 있다.

이어서, 콘크리트가 경화되고, 콘크리트가 경화된 후에, 타워 건설이 속행될 수 있고, 또는 상황이 고려되는 개별적인 방식에 의존하여 그러한 건설이 시작될 수 있다. 타워 건설의 다음 단계들 중 하나의 단계는 하부 타워 세그먼트의 배치 및 고정이다. 타워의 개별적인 크기에 의존하여, 하부 타워 세그먼트는, 풍력 발전 설비 기관실 또는 적어도 방위각 베어링(azimuth bearing)이 그 위에 배치되는, 단일의 타워 세그먼트일 수 있다.

바람직하게 풍력 발전 설비의 타워를 설치하는 방법은, 전술한 실시예들 중 하나의 실시예에 따른, 본 발명에 따른 타워 베이스 섹션을 이용한다. 바람직하게 기초부 바스켓은 위치설정 시 고정 볼트들에 의해 타워 베이스 섹션에 연결된다. 내측 고정 볼트들은 내측 상부 환형 플랜지의 보어를 통과하고, 거기에서 고정 수단에 의해, 특히 적당한 너트에 의해 고정된다.

바람직하게, 콘크리트 주입 작업 시, 타워 베이스 섹션은 크레인 또는 기초부 구덩이 내에 설치된 지지 프레임에 의해 유지되고, 이로 인해 부가적으로 타워 베이스 섹션에 고정되는 기초부 바스켓이 유지된다. 기초부 바스켓은 이 경우 기본적으로 타워 베이스 섹션에 매달리게 된다.

바람직하게, 콘크리트의 경화 후에, 타워 베이스 섹션은 수평맞춤된다. 타워 베이스 섹션은 따라서, 타워가 가능한 한 정확히 수직으로 건설될 수 있도록 하기 위해, 똑바로 지향하게 된다. 이를 위해 예를 들어, 자동 수평맞춤 재료가 타워 베이스 섹션의 2개의 하부 플랜지 아래의 기초부에 적용될 있고, 타워 베이스 섹션은, 자동 수평맞춤 재료의 경화 후에, 그 위에 설치될 수 있다. 대안적으로, 타워 베이스 섹션은 그와 같이 수평맞춤될 수 있고, 타워 베이스 섹션의 수평맞춤된 위치는 적당한 보상 재료에 의해 고정될 수 있다. 이 경우에, 상기 보상 재료는 또한, 수평맞춤된 위치에서 경화되도록, 기초부와 타워 베이스 섹션의 하부 플랜지 사이의 영역에 배열될 수 있다. 선택적으로, 개별적인 콘크리트 기초부에 의존하여, 수평맞춤이 생략될 수 있거나, 또는 보상 재료 또는 수평맞춤 재료 없이 수평맞춤될 수 있다. 이러한 경우에 타워 베이스 섹션은 직접적으로 기초부 위에 놓인다. 이어서 외측 고정 볼트들이, 특히 적당하게 조여지는 너트에 의해, 견고하게 클램핑될 수 있다. 내측 고정 볼트들의 경우에, 이때 상부 너트들이 풀리게 될 수 있고, 하부 타워 섹션이 하부 타워 플랜지를 통해 타워 베이스 섹션 상에 배치될 수 있고, 이 경우, 내측 고정 볼트들은 하부 타워 플랜지의 보어를 통과하게 되고, 상응하는 너트에 의해 확고하게 조여질 수 있다.

따라서, 항상 외측 너트, 즉 외측 고정 볼트의 너트는 콘크리트의 주입 및 수평맞춤 작업 이후에 더 이상 풀리지 않아야만 하며, 단지 여전히 조여져야만 한다. 따라서, 이는 템플레이트 또는 지그의 교체를 제거할 수 있도록 한다. 타워 베이스 섹션은 콘크리트 주입 작업 시 크레인 없이 유지될 수 있거나 또는 매우 소형의 크레인만을 필요로 하며, 따라서 크레인 사용에 상응하는 비용을 감소시킬 수 있다. 그러한 과정에서 타워 베이스 섹션은 기초부와 하부 타워 세그먼트 사이에 배열되고, 하부 타워 세그먼트와 함께 항상 기초부의 내부 영역에 고정되고, 특히 기초부에 견고하게 클램핑된다. 제안된 해결책은, 한편으로는 항상 내부 영역에서 기초부에 타워 베이스 섹션을 고정하는 것 및 다른 한편으로 타워 베이스 섹션에 하부 타워 섹션을 고정하는 것을 회피한다. 따라서, 여기에서 2 세트의 너트 및 상기 너트를 배열하고 단단히 나사결합시키기 위한 상응하는 작업 시간을 절감할 수 있다. 적어도 이 경우 복잡함과 비용 그리고 또한 재료의 감소를 달성할 수 있다.

특히, 하부 타워 세그먼트의 배치 및 고정은, 고정 수단, 특히 너트가 내측 고정 볼트로부터 분리될 수 있도록, 하부 타워 세그먼트가 하부 타워 플랜지를 통해 타워 베이스 섹션의 내측 상부 환형 플랜지 위에 배치되도록, 그리고 그러한 경우에 내측 고정 볼트가 하부 타워 플랜지의 보어를 통과하도록 실행된다. 이어서, 고정 수단, 특히 고정 너트가, 타워 플랜지를 타워 베이스 섹션의 내측 상부 환형 플랜지 상으로 확고하게 당겨지도록 하기 위해, 타워 플랜지를 통해 돌출하는 내측 고정 볼트에 나사 결합된다.

이하에서 본 발명은 첨부된 도면과 관련한 실시예를 통한 예를 통해 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 타워 베이스 구조물의 일부분을 도시한 단면도,
도 3은, 타워, 기초부 및 기초부 바스켓 없이, 타워 베이스 섹션을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 기초부 바스켓 및 타워 플랜지와 함께 타워 베이스 섹션을 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는, 보상층이 배치되는 콘크리트는 도시되지 않고, 수평맞춤을 위한 원주방향으로 연장되는 보상층 및 기초부 바스켓과 함께 타워 베이스 섹션을 개략적으로 도시한 도면, 그리고
도 6은 기초부와 보상층 상게 적절하게 배열되는, 타워 베이스 섹션을 개략적으로 도시한 사시도,
도 7은 다른 실시예에 따른 타워 베이스 구조물의 일부분을 도시한 단면도.

하기에서 경우에 따라서는, 개별적인 구성요소들의 기능에 대한 이해를 돕기 위해, 유사하지만 일치하지 않는 구성에 대해 동일한 도면부호가 사용될 수 있다.

도 1은 타워(102)와 기관실(104)을 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 기관실(104)에 3개의 로터 블레이드(108)를 가진 로터(106) 및 허브(110)가 배치된다. 로터(106)는 작동 시 바람에 의해 회전 운동되고, 이로 인해 기관실(104) 내의 제너레이터를 구동한다.

도 2의 타워 베이스 구조물(2)은, 타워 베이스 섹션(1) 및, 볼트 바스켓으로 언급될 수도 있는, 기초부 바스켓(4)을 포함한다.

타워 베이스 섹션(1)은 외측 하부 환형 플랜지(6), 내측 상부 환형 플랜지(8) 및, 또한 환형 플랜지의 형태인 내측 하부 지지 플랜지(10)를 포함한다. 외측 하부 환형 플랜지(6)와 내측 하부 지지 플랜지(10)는 기본적으로 함께 하부 환형 베이스 부분(12)을 형성한다. 상기 하부 환형 베이스 부분(12)은 하나의 부품으로, 특히 스틸로 제작될 수 있고, 하부 바닥면(14)을 포함하며, 하부 바닥면과 더불어 타워 베이스 섹션(1)은, 차례로 기초부(18) 위에 배치되는, 환형으로 배열되는 보상층(16) 위에 놓인다.

하부 환형 베이스 부분(12)은 환형 케이싱 부분(20)에 의해 내측 상부 환형 플랜지(8)에 연결된다. 환형 케이싱 부분(20)은 거의 원통형 케이싱의 형태로 형성되지만, 원추 형상과 같이 다를 수 있고, 따라서 원뿔대 형상의 외주를 갖는 케이싱에 상응한다. 하부 환형 베이스 부분(12), 환형 케이싱 부분(20) 및 내측 상부 환형 플랜지(8)는 도 2의 단면도에서 상이한 해칭들로 도시된다. 그러나 상기 3개의 부분들(12, 20, 8)은, 특히 용접에 의해, 서로 견고하게 연결될 수 있다. 상기 3개의 모든 부분들(12, 20, 8)은 스틸로 제작될 수 있고, 공통의 주물(casting) 형태일 수 있다.

도 2의 타워 베이스 섹션(1)은 또한 지지 부재들(22)을 포함하고, 상기 지지 부재들 중 도 2에는 5개의 지지 부재들(22)이 도시된다. 지지 부재들(22)은 지지 버팀대 또는 보강 플레이트라고도 할 수 있다. 지지 부재들(22)은, 내측 상부 환형 플랜지(8)와 내측 하부 지지 플랜지(10) 사이에 배치되고, 상기 2개의 플랜지 및 환형 케이싱 부분(20)에 특히 용접에 의해 견고하게 연결되거나, 함께 하나의 주물로서 제작될 수 있다. 내측 상부 환형 플랜지(8)에 작용하는 힘은 상기 지지 부재들(22) 및 환형 케이싱 부분(20)에 의해 하부 환형 베이스 부분에 전달될 수 있다. 특히 상기 힘은 지지 부재들(22)로부터 내측 하부 지지 플랜지(10)에 전달되고, 또한 환형 케이싱 부분(20)으로부터 하부 환형 베이스 부분 또는 외측 하부 환형 플랜지로 전달된다.

기초부 바스켓(4)은 다수의 내측 볼트(24)와 외측 볼트(26)를 포함한다. 내측 볼트들(24)과 외측 볼트들(26)은, 기초부(18) 내에 각각 환형의 열로 배치되고, 그들의 하단부에서 세그먼트 앵커(28)에 고정되며, 상기 세그먼트 앵커는 기초부(18)에서 환형으로 거의 수평 평면으로 또한 상응하게 원주방향으로 연장되며, 앵커 링으로도 언급될 수 있다. 내측 상부 환형 플랜지(8) 상에 그리고 따라서 타워 베이스 섹션(1) 상에, 도시된 하부 타워 섹션(32)의 하부를 형성하는, 하부 타워 플랜지(30)가 배열된다.

기초부 바스켓(4)은, 내측 볼트(24)가 세그먼트 앵커(28)로부터 기초부(18)를 통해서, 보상층(16), 내측 하부 지지 플랜지(10), 내측 상부 환형 플랜지(8) 및 하부 타워 플랜지(30)를 통과하도록 상방으로 연장된다. 나사형성 볼트의 형태인 상기 내측 볼트(24)들은 너트들(34)에 의해 세그먼트 앵커(28)에 고정된다. 하부 타워 플랜지(30)는, 너트(34)와 동일할 수 있는 다른 너트(36)에 의해, 세그먼트 앵커(28)에 대해 클램핑된다. 이러한 방식으로, 그의 하부 타워 섹션(32)이 도 2에 도시된, 타워가 세그먼트 앵커 및 따라서 기초부에 견고하게 연결된다.

외측 볼트들(26) 또한 너트들(34)에 의해 세그먼트 앵커(28)에 고정되고, 기초부(18)를 통해서, 보상층(16) 및 외측 하부 환형 플랜지(6)를 통해 상방으로 돌출하고, 너트(36)에 의해 외측 하부 환형 플랜지에 고정된다.

도 3은 타워 베이스 섹션(1)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 상기 타워 베이스 섹션(1)은 실질적으로 도 2의 단면도에 도시된 타워 베이스 섹션(1)에 상응한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 부재들(22)은 지지 버팀대 또는 보강 플레이트의 형태이고, 각각 내측 하부 지지 플랜지(10) 및 내측 상부 환형 플랜지(8)의 영역에서 2개의 보어(38) 사이에 배치된다. 이 경우에, 개별적인 2개의 보어(38)는, 2개의 지지 부재(22) 사이에 배치되는, 내측 하부 지지 플랜지(10) 및 내측 상부 환형 플랜지(8) 상에 있다. 다시 말해서, 두 번째 보어(38) 이후에 각각 하나의 지지 부재(22)가 배치된다. 타워 베이스 섹션은 또한 주물로서, 특히 스틸 주물로서 제작될 수 있다.

도 4 내지 도 6은 기본적으로 동일한 타워 베이스 구조물(2)을 도시한 사시도이며, 도 6에 도시된 것은 적절하게 콘크리트 기초부(18) 내부에 성형되며, 이 경우 그의 하부 환형 베이스 부분(12)에 의해 보상층(16) 상에 놓인다.

콘크리트는, 도 6과 달리, 도 5의 도면에는 도시되지 않는다. 또한 보상층(16)이 도 4에는 도시되지 않는다.

도 4 내지 도 6은 각각 하부 타워 섹션(32)의 부착물인 하부 타워 플랜지(30)를 도시한다. 타워 베이스 구조물(2)을 더욱 상세히 도시하기 위해, 타워 섹션(32)의 대부분은 도시되지 않는다.

설명된 발명은, 기초부 바스켓을 위한 더욱 간단하고 더욱 안전하며 신뢰할 수 있는 구조를 달성할 수 있도록 하고, 조립 시간이 단축될 수 있도록 한다. 템플레이트 또는 지그 없이 스틸 세그먼트에 의한 기초부 바스켓의 사전 조립을 제공할 수 있음에 따라, 템플레이트 또는 지그의 제거 작업이 생략될 수 있다.

기초부에 대한 손상 및 그로 인한 기초부의 복원 작업이, 기초부 바스켓에 대한 더욱 간단하고 더욱 안전하며 특히 더욱 양호가게 재생가능한 구조의 덕택으로, 회피될 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 타워 베이스 구조물(70)을 도시한 단면도이다. 도 7의 단면도는 실질적으로 도 2의 단면도에 상응한다. 구성요소들이 전체적으로 유사하거나 또는 동일하고, 그러한 경우에 여기서, 비록 베이스 구조물(70)이 도 2의 베이스 구조물(2)과 뒤따르는 바와 같이 다르더라도, 유사하거나 동일한 구성요소들을 위해 동일한 도면부호가 사용된다.

도 2의 내측 고정 볼트(24) 대신에 도 7은 연결 볼트(72)를 도시한다. 상기 연결 볼트(72)는 도 2에 따른 내측 고정 볼트(24)보다 훨씬 짧다. 상기 연결 볼트(72)는 실질적으로 하부 타워 플랜지(30)와 내측 상부 환형 플랜지(8)만을 통해 연장된다. 상기 2개의 플랜지는 따라서 상기 연결 볼트(72)에 의해 서로 견고하게 연결되고 또는 서로 클램핑된다. 이를 위해, 연결 볼트(72)는 2개의 나사 너트 또는 클램핑 너트(36)를 포함한다. 하부 타워 섹션(32)으로부터의 인장력은 도시된 영역에서, 하부 타워 플랜지(30), 연결 볼트(72), 내측 상부 환형 플랜지, 타워 베이스 섹션(1)의 환형 케이싱 부분(20)을 통해서, 외측 하부 환형 플랜지(6)에 전달될 수 있고, 거기에서부터 계속해서 외측 볼트(26)에 의해 기초부(18)에 전달될 수 있다.

도 7은 연결 볼트(72)를 도시한 단면도이다. 이러한 연결 볼트(72)는 도시된 타워 베이스 구조물(70)에 따라 내측 볼트(24)와 교대된다. 따라서 도 2의 단면도 또한 타워 베이스 구조물(70)을 도시하며, 도 7은 내측 볼트(24)의 영역에 구현된 모든 단면들에 관해 타워 베이스 구조물(70)에 관련된다.

타워 베이스 구조물(70)에 따른 연결 볼트(72)가 사용되는 위치에서, 내측 하부 지지 플랜지(10) 및 세그먼트 앵커(28) 내의 보어는 모두 이용되지 않은 채 남아 있거나 경우에 따라서 충전될 수 있으며, 또는 내측 하부 지지 플랜지(10) 및/또는 세그먼트 앵커(28)는 상응하게 보어 없이 제공될 수도 있다.

Claims (13)

1. 타워 베이스 구조물(2)로서,
   기초부(18) 위에 배치 및 고정하기 위한, 그리고 풍력 발전 설비(100)의 타워를 그 위에 설치하기 위한 타워 베이스 섹션(1)에 있어서, 상기 기초부(18) 위에 배치되며, 상기 기초부(18)에 고정되는 외측 하부 환형 플랜지(6); 내측 상부 환형 플랜지(8)로서, 상기 내측 상부 환형 플랜지(8)는 대응하는 하부 타워 플랜지(30)를 포함하는 타워 세그먼트(32)를 상기 내측 상부 환형 플랜지(8) 위에 배치 및 고정하기 위한 것인, 내측 상부 환형 플랜지(8); 상기 기초부(18) 위에 배치되는 내측 하부 지지 플랜지(10); 상기 내측 하부 지지 플랜지(10)에 의지하여 상기 상부 환형 플랜지(8)를 지지하기 위한 내측 지지 부재들(22); 및 상기 외측 하부 환형 플랜지(6)와 상기 내측 하부 지지 플랜지(10)를 상기 내측 상부 환형 플랜지(8)에 연결하는 환형 케이싱 부분(20)을 포함하며, 상기 케이싱 부분(20)은 외부 영역과 내부 영역을 한정하고, 상기 외측 하부 환형 플랜지(6)는 상기 외부 영역에 배치되고, 상기 내측 상부 환형 플랜지(8), 상기 내측 하부 지지 플랜지(10) 및 상기 내측 지지 부재들(22)은 상기 내부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 섹션(1); 및
   각각 일측으로 기초부(18)에 고정하고 다른 일측으로 타워 베이스 섹션(1)에 고정하기 위한, 내측 및 외측 고정 볼트(24, 26)를 구비하는 기초부 바스켓(4)을 포함하고,
   상기 내측 고정 볼트들(24)은 상기 외측 고정 볼트들(26)보다 타워 베이스 섹션(1)의 높이만큼 더 긴 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 케이싱 부분(20)의 높이는 0.2 m 내지 2 m인 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 지지 부재들(22)은 수직 지지 리브(22)의 형태이며, 상기 상부 환형 플랜지(8)와 상기 하부 지지 플랜지(10)는 고정 나사 또는 고정 볼트가 관통하는 복수의 보어(bore)들을 포함하고,
   각각의 상기 지지 리브(22)는 개별적으로 2개의 보어 사이에서 상기 상부 환형 플랜지(8)에 고정되고, 2개의 보어 사이에서 상기 하부 지지 플랜지(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 타워 베이스 섹션(1)에 고정하기 위한 상기 외측 고정 볼트들(26)은 외측 하부 환형 플랜지(6)의 보어를 통과하고,
   상기 내측 고정 볼트들(24)은 내측 하부 지지 플랜지(10)의 보어 및 내측 상부 환형 플랜지(8)의 보어를 통과하여 타워 세그먼트(32)를 고정하게 되어 있고, 상기 타워 세그먼트(32)는 상기 내측 고정 볼트들이 하부 타워 플랜지(30)의 보어를 통과하여, 하부 타워 플랜지(30)를 통해 내측 상부 환형 플랜지(8) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 타워 베이스 섹션 위에 배치되는 하부 타워 세그먼트에 상기 타워 베이스 섹션을 연결하기 위한 복수의 연결 볼트를 더 포함하고,
   상기 연결 볼트들은 내측 상부 환형 플랜지(8) 및 배치된 상기 타워 세그먼트(32)의 대응하는 상기 하부 타워 플랜지(30)를 통과하여 연장되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
6. 제 5항에 있어서,
   클램핑을 위한 상기 연결 볼트들은 개별적으로, 상기 내측 상부 환형 플랜지(8) 및 배치된 상기 타워 세그먼트(32)의 대응하는 하부 타워 플랜지(30)를 서로 클램핑하기 위한 2개의 클램핑 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 내측 고정 볼트들(24) 및 상기 연결 볼트들은 각각, 상기 내측 상부 환형 플랜지(8) 및 배치된 상기 타워 세그먼트(32)의 하부 타워 플랜지(30)를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 타워 베이스 구조물.
8. 풍력 발전 설비(100)의 타워로서,
   외측 및 내측 고정 볼트(24, 26)를 구비한 기초부 바스켓(4), 및 제 1항 또는 제 2항에 따른 타워 베이스 구조물(2)의 타워 베이스 섹션(1)을 가지는 기초부(18); 및
   하부 타워 플랜지(30)를 구비한 하부 타워 세그먼트(32)를 포함하고,
   상기 하부 타워 세그먼트(32)는 타워 베이스 섹션(1) 상에 상기 하부 타워 플랜지(30)를 통해 배치되고, 고정 볼트들(24) 중 일부는 상기 기초부(18)로부터 상기 타워 베이스 섹션(1)의 상기 내측 하부 지지 플랜지(10) 및 상기 내측 상부 환형 플랜지(8)를 통해, 그리고 상기 하부 타워 플랜지를 통해 지나가서, 상기 하부 타워 플랜지(30)를 통해 상방으로 돌출하는 고정 볼트들(24)에 고정 너트들(36)을 나사 결합하고 조임으로써, 상기 하부 타워 플랜지가 상기 타워 베이스 섹션 위에 고정되는 것인 타워.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 내측 고정 볼트들(24)은 상기 외측 고정 볼트들(26)보다 타워 베이스 섹션(1)의 높이만큼 더 긴 것인 타워.
10. 풍력 발전 설비(100)의 타워를 설치하는 방법으로서,
    타워 베이스 섹션(1)에 연결되는 기초부 바스켓(4)을, 기초부(18)의 성형을 위해 마련된 기초부 구덩이 내에서 위치설정하는 단계;
    제자리에 상기 기초부 바스켓(4)을 부분적으로 고정하기 위해 기초부 구덩이 속으로 콘크리트를 주입하는 단계;
    성형된 콘크리트(18)를 경화시키는 단계; 및
    하부 타워 세그먼트(32)를 배치하고 고정하는 단계를 포함하고,
    제 1항 또는 제 2항에 따른 타워 베이스 구조물(2)의 타워 베이스 섹션(1)이 사용되고,
    기초부 바스켓(4)의 위치설정 시 상기 기초부 바스켓은 고정 볼트들(24, 26)에 의해 타워 베이스 섹션(1)에 연결되고, 상기 내측 고정 볼트들(24)은 내측 상부 환형 플랜지(8)의 보어를 통과하여 고정 수단(36)에 의해 고정되고,
    콘크리트의 주입 시 상기 타워 베이스 섹션(1)은 크레인 또는 기초부 구덩이 내에 설치되는 유지 프레임에 의해 유지되어, 상기 타워 베이스 섹션(1)에 고정되는 기초부 바스켓(4) 또한 유지되며,
    콘크리트의 경화 후에 타워 베이스 섹션은 수평맞춤되고,
    하부 타워 세그먼트(32)의 배치 및 고정은, 고정 수단(36)이 내측 고정 볼트들(24)로부터 분리되고, 하부 타워 세그먼트(32)가 하부 타워 플랜지(30)를 통해 내측 상부 환형 플랜지(8) 위에 배치되며, 내측 고정 볼트들(24)은 하부 타워 플랜지(30)의 보어를 통과하고, 고정 수단(36)은, 하부 타워 섹션(32)의 하부 타워 플랜지(30)를 내측 상부 환형 플랜지(8) 상으로 확고하게 당겨지도록 하기 위해, 하부 타워 플랜지(30)를 통해 돌출하는 내측 고정 볼트(24)에 나사 결합되는 방식으로, 이루어지는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 설비의 타워를 설치하는 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

Images