KR20110118571A - 풍력 터빈에 사용하기 위한 지지 타워 및 지지 타워를 설계하기 위한 시스템 - Google Patents

풍력 터빈에 사용하기 위한 지지 타워 및 지지 타워를 설계하기 위한 시스템 Download PDF

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KR20110118571A
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다니앤 정
로렌스 도날드 윌리
비아오 팡
발라지 하리다수
벤카타 크리쉬나 바들라무디
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

풍력 터빈(10)에 사용하기 위한 격자 타워(12)가 제공된다. 상기 격자 타워는 지지면(14)으로부터 연장하는 적어도 하나의 지지체와, 상기 격자 타워를 형성하기 위해 상기 지지체에 결합되는 적어도 하나의 크로스-지지 부재(42), 및 상기 지지체로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 적어도 일부를 상기 지지체의 국부적 왜곡의 감소를 촉진하기 위해 보강 조립체에 전달하도록 상기 지지체에 결합되는 보강 조립체(62)를 포함한다.

Description

풍력 터빈에 사용하기 위한 지지 타워 및 지지 타워를 설계하기 위한 시스템{SUPPORT TOWER FOR USE WITH A WIND TURBINE AND SYSTEM FOR DESIGNING SUPPORT TOWER}
본 발명은 일반적으로 풍력 터빈에 관한 것으로, 특히 풍력 터빈에 사용하기 위한 지지 타워에 관한 것이다.
적어도 몇몇 알려진 풍력 터빈들은 타워 꼭대기에 고정된 나셀(nacelle)을 포함한다. 나셀은 샤프트를 통해 발전기에 결합된 로터(rotor) 조립체를 포함한다. 공지된 로터 조립체에서, 복수의 블레이드가 로터로부터 연장한다. 이 블레이드들은 이 블레이드들을 통과하는 바람이 로터를 회전시키고 샤프트를 회전시키도록 배향되어 있고, 이에 의해 발전기가 발전하기 위해 구동된다.
적어도 몇몇 알려진 풍력 터빈들은 복수의 수직 지지 레그, 크로스-비임들, 및 크로스-비임을 수직 지지 레그들에 결합하는 조인트들을 포함하는 격자형(lattice-type) 지지 타워들을 포함한다. 적어도 몇몇 알려진 격자형 지지 타워들은 커다란 반복 하중(cyclic loading)을 받는 개방된 프레임 수직 지지 레그들을 포함하고, 그 결과 레그 부재들의 커다란 변위를 일으키고 부분적으로 단면 후프 강성의 부족으로 인해 레그 부재들로 유도되는 굽힘 응력과 비틀림 응력을 증가시킨다. 적어도 몇몇 알려진 격자형 지지 타워들은 굽힘 및 비틀림 응력과 변위를 감소시키기 위해 증가된 재료 질량과 강성을 갖는 단면을 포함하는 수직 지지 레그들을 구비한다.
일 개념에서, 풍력 터빈에 사용하기 위한 격자 타워가 제공된다. 이 격자 타워는 지지 면으로부터 연장하는 적어도 하나의 지지체를 포함한다. 적어도 하나의 크로스-지지 부재는 격자 타워를 형성하기 위해 지지체에 결합된다. 보강 조립체는 지지체로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 적어도 일부를 지지체의 국지적인 찌그러짐을 감소시키기 위해 보강 조립체에 전달하도록 지지체에 결합된다.
다른 개념에서, 풍력 터빈이 제공된다. 풍력 터빈은 나셀, 이 나셀에 결합되는 로터 조립체, 및 지지면으로부터 일정 거리에서 나셀을 지지하기 위해 나셀에 결합되는 격자 타워를 포함한다. 격자 타워는 지지면으로부터 연장하는 적어도 하나의 지지체를 포함한다. 적어도 하나의 크로스-지지 부재는 격자 타워를 형성하기 위해 지지체에 결합된다. 보강 조립체는 지지체로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 적어도 일부를 보강 조립체에 전달하도록 지지체에 결합된다.
또 다른 개념에서, 풍력 터빈을 위한 타워를 설계하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 데이터 수집 시스템으로부터, 타워를 형성하는 복수의 부재를 대표하는 제 1 소자 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 획득된 제 1 소자 데이터 상에서 적어도 부분적으로 제 1 베이스라인 실행 데이터는 구조적 설계 시스템에 의해 계산된다. 미리 한정된 실행 데이터보다 적은 계산된 베이스라인 실행 데이터를 갖는 적어도 하나의 제 1 부재가 식별된다. 베이스라인 실행 데이터를 향상시키기 위해 제 1 부재에 선택적으로 결합되는 보강 부재의 제 2 소자 베이스라인 실행이 식별된다.
본 명세서에 따른 방법 및 시스템의 효과는; (a) 구조적 설계 시스템에 의해, 제 1 타워를 나타내는 복수의 부재를 대표하는 제 1 소자 데이터를 획득하는 단계; (b) 구조적 설계 시스템에서, 획득된 소자 데이터에 적어도 부분적으로 기초한 제 1 베이스라인 실행 데이터를 계산하는 단계; (c) 미리 정의된 실행 데이터보다 적은 계산된 베이스라인 실행 데이터로 적어도 하나의 제 1 부재를 식별하는 단계; (d) 베이스라인 실행 데이터의 개량을 촉진하기 위해 식별된 데이터에 결합되는 제 1 보강 조립체를 대표하는 제 2 소자 데이터를 식별하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
도 1은 예시적인 풍력 터빈의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 풍력 터빈에 사용하기 적합한 예시적 지지 레그의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 지지 레그의 확대 사시도.
도 4 내지 도 7은 도 1에 도시된 풍력 터빈에 사용하기 적합한 지지 레그들의 대안적인 실시예들의 부분 단면도.
도 8은 도 1에 도시된 풍력 터빈에 사용하기 적합한 대안적인 지지 레그의 부분 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 대안적인 지지 레그의 부분 단면도.
도 10은 도 1에 도시된 풍력 터빈의 설계시에 사용하기 적합한 계산 시스템의 블록 다이아그램.
도 11은 도 10에 도시된 시스템에 사용하기 위한 예시적 서버 컴퓨터 디바이스를 도시한 블록 다이아그램.
도 12는 도 10에 도시된 시스템에 사용하기 위한 예시적 유저 컴퓨터 디바이스를 도시한 블록 다이아그램.
도 13은 도 1에 도시된 풍력 터번에 사용하기 적합한 타워를 설계하기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도.
본 명세서에 기재된 실시예들은 풍력 터빈 지지 타워의 조립을 촉진한다. 특히, 본 명세서에 기재된 실시예들은 환경 부하로부터 풍력 터빈 타워의 지지 레그들로 유도되는 굽힘 및 비틀림 응력의 감소를 촉진하고, 풍력 터빈 타워의 수평 변위의 감소를 촉진하는 보강 조립체를 포함한다. 부가적으로, 본 명세서에 기재된 보강 조립체는 지지 레그들의 국지적인 찌그러짐의 감소를 촉진한다. 본 명세서에 기재된 용어 "국지적인 찌그러짐(local distortion)"은 굽힘 응력으로 인해 구조 부재의 구조적 단면 형상의 변형으로 참조된다.
도 1은 예시적인 풍력 터빈(10)의 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 풍력 터빈(10)은 수평 축(horizontal-axis) 풍력 터빈이다. 대안적으로, 풍력 터빈(10)은 수직 축 풍력 터빈일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 풍력 터빈(10)은 지지면(14)으로부터 연장하는 타워(12), 타워(12) 상에 장착된 나셀(nacelle)(16), 나셀(16) 내에 위치되는 발전기(15), 및 발전기(15)에 회전가능하게 결합되는 로터(rotor)(18)를 포함한다. 로터(18)는 회전가능한 허브(hub)(20)와 이 허브(20)에 결합되어 이 허브로부터 외향으로 연장하는 적어도 하나의 블레이드(22)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 로터(18)는 세 개의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 로터(18)는 세 개의 로터 블레이드(22)보다 더 많은 블레이드를 포함한다.
로터 블레이드들(22)은 로터(18)의 회전을 촉진하기 위해 허브(20)에 관해 이격되어 바람으로부터 유용한 기계적 에너지를 유용한 운동 에너지로 그리고 연속하여 전기 에너지로 전환한다. 예시적인 실시예에서, 로터 블레이드들(22)은 약 30m(99 feet) 내지 약 120m(394feet) 범위의 길이를 갖는다. 대안적으로, 로터 블레이드들(22)은 본 명세서에 기재된 바와 같이 풍력 터빈(10)을 작용하게 하는 임의의 적합한 길이를 갖는다. 예를 들면, 로터 블레이드 길이의 다른 비-제한적인 예시는 10m 이하, 20m, 37m, 또는 120m보다 큰 길이를 포함한다. 바람이 방향(28)으로부터 로터 블레이드들(22)에 부딪히면, 로터(18)는 회전 축선(30)에 관해 회전된다. 로터 블레이드(22)가 원심력을 받아 회전하면, 로터 불레이드들(22)은 또한 다양한 힘과 운동을 받는다. 상술한 바와 같이, 로터 블레이드들(22)은 중립, 또는 비편향 위치로부터 편향된 위치로 편향 및/또는 회전된다. 더욱이, 로터 블레이드(22)의 피치 각도 또는 블레이드 피치, 즉 바람의 방향(28)에 대해 로터 블레이드들(22)의 시야 범위를 결정하는 각도는 풍력 백터들에 대해 적어도 하나의 로터 블레이드(22)의 환형 위치를 조절함으로써 풍력 터빈(10)에 의해 발생된 하중과 동력을 제어하기 위한 피치 조절 시스템(32)에 의해 변경될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 타워(12)는 2개 또는 그 이상의 수직 지지 레그(40)와 타워(12)를 형성하기 위해 이 수직 지지 레그들(40) 사이에서 연장하는 적어도 하나의 크로스-부재(42)를 포함하는 격자형 타워이다. 수직 지지 레그들(40)은 지지면(14)과 나셀(16) 사이에서 연장하고 수직 축선(43)을 형성한다. 크로스-부재(42)는 크로스-지지 영역(44)에서 수직 지지 레그들(40)에 결합된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 크로스-부재(42)는 제 1 수직 지지 레그(50)와 제 2 수직 지지 레그(52) 사이에서 경사지게 연장한다. 예시적인 실시예에서, 타워(12)는 다섯 개의 수직 지지 레그(40)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 타워(12)는 다섯 개의 수직 지지 레그(40)보다 많거나 또는 적은 지지 레그들을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 수직 지지 레그(40)는 제 1 또는 하부 지지 부재(54)와 제 2 또는 상부 지지 부재(56)를 포함한다. 하부 지지 부재(54)는 지지면(14)에 또는 부근에 위치되는 베이스(58)에 결합된다. 하부 지지 부재(54)는 베이스(58)로부터 상부 지지 부재(56)를 향해 연장한다. 상부 지지 부재(56)는 하부 지지 부재(54)와 나셀(16)에 결합하여 이들 사이에서 연장하고, 나셀(16)은 타워(12)로부터 지지되고 지지면(14) 위에서 거리(d1)에 위치되어 있다.
예시적인 실시예에서, 하부 지지 부재(54)는 지지면(14)으로부터 경사지게 연장하고, 전이 영역(60)에서 상부 지지 부재(56)에 결합된다. 상부 지지 부재(56)는 하부 지지 부재(54)로부터 나셀(16)을 향해 실질적으로 수직하게 연장한다.
타워(12)는 풍력(화살표 64로 지시됨)으로부터 수직 지지 레그(40)로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 감소를 촉진하고 수직 지지 레그(40)의 국지적인 찌그러짐의 감소를 촉진하기 위해 적어도 하나의 수직 지지 레그(40)에 결합된 적어도 하나의 보강 조립체(62)를 더 포함한다. 보강 조립체(62)는 타워(12)의 수평 변위 및/또는 수직 변위의 감소를 촉진하기 위해 더 형성된다. 예시적인 실시예에서, 보강 조립체(62)는 크로스-지지 영역(44) 및/또는 전이 영역(60)에서 또는 부근에서 수직 지지 레그(40)에 결합된다. 보강 조립체(62)는 지지면(14)과 나셀(16) 사이에서 수직 지지 레그(40)의 길이를 따라 선택적으로 위치된다. 일 실시예에서, 보강 조립체(62)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 작동하도록 가능한 풍력 터빈(10)에서 타워(12)를 따라 임의의 위치에서 수직 지지 레그(40)에 결합된다. 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(62)는 지지면(14)으로부터 나셀(16)까지 연장하는 수직 지지 레그(62)의 전체 길이를 따라 수직 지지 레그(40)에 결합된다.
풍력 터빈(10)의 작동 중에, 풍력 터빈(10) 상에서 작용하는 바람은 부분적으로는 회전 에너지로 변형되고, 부분적으로는 풍력(64)의 방향으로 타워(12)를 굽히고 수직 축선(43)으로부터 거리(d2)에서 나셀(16)을 변위시키는 경향이 있는 굽힘 하중(화살표 66으로 도시됨)으로 변형되는 풍력(64)을 부여한다. 수평 방향 및/또는 회전 방향으로 수직 지지 레그(40)를 변위시키는 경향이 있는 굽힘 하중(66)은 풍력(64)으로부터 수직 지지 레그(40)에 부여되므로, 굽힘 및 비틀림 응력은 수직 지지 레그(40)에 유도된다. 수직 지지 레그(40)는 상기 굽힘 및 비틀림 응력을 적어도 부분적으로 보강 조립체(62)에 전달하므로, 수직 지지 레그(40)는 풍력 터빈(10)의 작동 중에 감소된 굽힘 및 비틀림 하중을 감소시킨다. 보강 조립체(62)는 풍력(64)을 받을 때에 타워(12)의 수평 변위 및/또는 회전 변위의 감소를 촉진하기 위해 타워(12)에서 강성 강도의 증가를 촉진하기 위해 형성된다.
도 2는 도 1의 크로스-지지 영역(44)에서 또는 부근에서 단면 선 2-2를 따라 취한 예시적인 수직 지지 레그(40)의 일부분의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 단면 선 3-3을 따라 취한 수직 지지 레그(40)의 확대 사시도이다. 도 2와 도 3에 도시된 동일한 구성 부품들은 도 1에 사용된 동일한 도면 번호들을 부여한다. 예시적인 실시예에서, 크로스-지지 영역(44)은 수직 지지 레그(40)에 결합되는 보강 조립체(100)를 포함한다. 수직 지지 레그(40)는 베이스 부재(80), 제 1 아암(82), 및 반대편의 제 2 아암(84)을 포함한다. 제 1 아암(82)은 베이스 부재(80)에 결합되거나 또는 일체로 되고, 베이스 부재(80)로부터 실질적으로 수직하게 외향으로 연장한다. 제 2 아암(84)은 베이스 부재(80)에 결합되거나 또는 일체로 되고, 제 1 아암(82)과 실질적으로 평행하게 베이스 부재(80)로부터 외향으로 연장하므로, 제 1 아암(82)과 제 2 아암(84)은 대향 관계에 있다. 예시적인 실시예에서, 제 1 아암(82)과 제 2 아암(84)은 수직 지지 레그(40)가 캐비티(88)를 적어도 부분적으로 한정하는 내부면(86)을 포함하도록 베이스 부재(80)로부터 연장한다. 제 1 윙(will) 벽(90)은 제 1 아암(82)에 결합되거나 또는 일체로 되고 제 1 아암(82)으로부터 외향으로 경사지게 연장한다. 제 2 윙 벽(92)은 제 2 아암(84)에 결합되거나 또는 일체로 되어 제 2 아암(84)으로부터 외향으로 경사지게 연장하므로 제 1 아암 벽(90)과 제 2 아암 벽(92)이 서로로부터 멀리 연장한다. 적어도 하나의 크로스-부재(96)는 제 1 윙 벽(90)에 결합되어 이 벽으로부터 외향으로 연장한다. 적어도 하나의 제 2 크로스-부재(98)는 제 2 윙 벽(92)에 결합되어 이 벽으로부터 외향으로 연장한다.
예시적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 수직 지지 레그(40)에 결합되는 제 1 보강 부재(102)를 포함한다. 제 1 보강 부재(102)는 플랜지(104), 제 1 플랜지 연장부(106), 및 반대편의 제 2 플랜지 연장부(108)를 포함한다. 플랜지(104)는 플랜지(104)의 내부면(110)이 제 1 아암(82)과 제 2 아암(84) 사이에서 연장하도록 수직 지지 레그(40)에 결합하고, 내부면(110)과 수직 지지 레그 내부면(86) 사이에 캐비티(88)를 부가로 한정한다. 제 1 플랜지 연장부(106)는 제 1 윙 벽(90)과 실질적으로 평행한 플랜지(104)로부터 외향으로 연장한다. 제 2 플랜지 연장부(108)는 제 2 윙 벽(92)과 실질적으로 평행한 플랜지(104)로부터 외향으로 연장한다. 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 볼트(112)는 제 1 보강 부재(102)를 수직 지지 레그(40)와 제 1 크로스-부재(96)에 견고하게 결합하기 위해 제 1 플랜지 연장부(106), 제 1 윙 벽(90), 및 제 1 크로스-부재(96)를 통해 한정된 협동하는 제 1 개구(114)를 통해 삽입된다. 유사하게, 적어도 하나의 볼트(116)는 제 1 보강 부재(102)를 수직 지지 레그(40)와 제 2 크로스-부재(98)에 견고하게 결합하기 위해 제 2 플랜지 연장부(108), 제 2 윙 벽(92), 및 제 2 크로스-부재(98)를 통해 한정된 협동하는 제 2 개구(117)를 통해 삽입된다. 대안적인 실시예에서, 볼트(112)는 제 1 보강 부재(102)를 수직 지지 레그(40)에 견고하게 결합하기 위해 제 1 플랜지 연장부(106)와 제 1 윙 벽(90)을 통해 한정된 협동하는 제 1 개구(114)를 통해 삽입된다. 유사하게, 볼트(116)는 제 1 보강 부재(102)를 수직 지지 레그(40)에 견고하게 결합하기 위해 제 2 플랜지 연장부(108)와 제 2 윙 벽(92)을 통해 한정된 협동하는 제 2 개구(117)를 통해 삽입된다. 부가의 예시적인 실시예에서, 제 1 보강 부재(102)는 용접, 패스너(fastener), 구속 클립(restraint clip), 및 임의의 다른 적합한 체결 부재 중 적어도 하나를 사용하여 수직 지지 레그(40)에 결합된다.
도 3을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 크로스-지지 영역(44)은 적어도 하나의 제 1 또는 상부 크로스-부재(118)와, 적어도 하나의 제 2 또는 하부 크로스-부재(120)를 포함한다. 이 실시예에서, 상부 크로스-부재(118)는 수직 지지 레그(40)로부터 나셀(16)을 향해 경사지게 연장한다. 하부 크로스-부재(120)는 수직 지지 레그(40)로부터 지지면(14)을 향해 경사지게 연장한다. 제 1 보강 부재(102)는 제 1 단부 부분(124), 대향하는 제 2 단부 부분(126), 및 제 1 단부 부분(124)과 제 2 단부 부분(126) 사이에 형성된 길이방향 축선(129)을 따라 연장하는 길이(128)를 포함한다. 제 1 단부 부분(124)은 나셀(16)을 향해 연장하고, 상부 크로스-부재(118)를 제 1 보강 부재(102)에 연결하는 것을 촉진하기 위해 상부 크로스-부재(118)의 적어도 일 부분과 겹친다. 제 2 단부 부분(126)은 지지면(14)을 향해 연장하고, 하부 크로스-부재(120)를 제 1 보강 부재(102)에 연결하는 것을 촉진하기 위해 하부 크로스-부재(120)의 적어도 일 부분과 겹친다.
도 4 내지 도 7은 도 2에 도시된 수직 지지 레그(40)의 대안적인 실시예의 부분 단면도들이다. 도 4 내지 도 7에 도시된 동일한 구성 부품들에는 도 2에서 사용된 동일한 도면 번호가 부여된다. 도 4를 참조하면, 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 제 1 보강 부재(102)와 제 2 보강 부재(130)를 포함한다. 제 2 보강 부재(130)는 캐비티(88) 내에 위치된 적어도 하나의 강화재(stiffener)(132)를 포함한다. 강화재(132)는 수직 지지 레그 내부면(86) 및/또는 제 1 보강 부재 내부면(110)에 결합된다. 일 실시예에서, 강화재(132)는 제 1 아암(820에 결합되는 제 1 강화 부재(134), 플랜지(104)에 결합되는 제 2 강화 부재(136), 및 제 1 강화 부재(134)와 제 2 강화 부재(136) 사이에 결합되는 제 3 강화 부재(138)를 포함한다. 일 실시예에서, 보강 조립체(100)는 수직 지지 레그(40)의 외부면(142)에 결합되는 제 3 보장 부재(140)를 포함한다. 일 실시예에서, 제 3 보장 부재(140)는 제 1 아암(82)과 제 1 윙 벽(90)에 결합되는 제 1 외부 강화재(144)와, 제 2 아암(84)과 제 2 윙 벽(92)에 결합되는 제 2 외부 강화재(146)를 포함한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 캐비티(88) 내에 위치된 보강 박스(150)를 포함한다. 일 실시예에서, 보강 박스(150)는 내부면(86)에 결합된다. 보강 박스(150)는 캐비티(154)를 한정하는 내부면(152)을 포함한다. 일 실시예에서, 보강 조립체(100)는 수직 지지 레그(40)의 좌굴(buckling) 강도의 증가를 촉진하기 위해 캐비티(154) 내에 위치된 콘크리트와 같은 고밀도, 고 압축 강도(compressive strength) 물질(156)을 포함한다. 하나 이상의 강화 바(reinforcing bar)(158)는 캐비티(154) 내에 위치되고 물질(156)의 인장 강도를 증가하기 위해 물질(156)에 결합된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 스터드(160)는 보강 박스(150)를 수직 지지 레그(40)에 견고하게 결합하도록 수직 지지 레그(40)와 보강 박스(150)를 통해 연장한다. 대안적인 실시예에서, 보강 박스(150)는 용접, 패스너, 구속 클립, 및 임의의 다른 적합한 체결 부재 중 적어도 하나를 사용하여 수직 지지 레그(40)에 결합된다. 도 6을 참조하면, 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 보강 박스 캐비티(154) 내에 위치된 하나 이상의 채널 지지체(162)를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 제 1 채널 지지체(164)는 보강 박스(150)의 길이(166)를 따라 연장하고, 적어도 하나의 제 2 채널 지지체(168)는 보강 박스(150)의 폭(170)을 따라 연장한다. 대안적인 실시예에서, 제 1 채널 지지체(164)는 제 2 채널 지지체(168)에 실질적으로 수직하게 배향된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 지지체(162)는 보강 조립체 길이(128)(도 3에 도시됨)의 적어도 일 부분을 따라 연장하는 바디(172)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 대안적인 실시예에서, 제 1 보강 부재(102)는 제 1 윙 벽(90)과 제 2 윙 벽(92) 사이에서 연장하는 적어도 하나의 지지 바(180)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 지지 바(180)는 제 1 윙 벽(90)과 제 2 윙 벽(92)을 통해 한정된 개구(182)를 통해서 삽입된다. 하나 이상의 패스너(184)는 제 1 윙 벽(90)과 제 2 윙 벽(92)의 이동을 감소시키기 위해 지지 바(180)의 인장을 촉진하기 위해 지지 바(180)에 결합된다.
도 8은 도 1에 도시된 전이 영역(60)에서 또는 부근에서 단면 선 4-4를 따라 취한 대안적인 수직 지지 레그(40)의 부분적인 사시도이다. 도 9는 도 8에 도시된 단면 선 9-9를 따라 취한 타워(12)(도 1에 도시됨)의 부분적인 단면도이다. 도 8과 도 9에 도시된 동일한 구성 부품들에는 도 1에 사용된 동일한 도면 번호가 부여된다. 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 하부 지지 부재(54)와 상부 지지 부재(56) 사이의 전이 부재(200)를 포함한다. 전이 부재(200)는 제 1 부분(202)과 제 2 부분(204)을 포함한다. 제 1 부분(202)은 상부 지지 부재(56)에 결합된다. 제 2 부분(204)은 하부 지지 부재(54)에 결합된다. 제 1 부분(202)은 상부 지지 부재(56)의 단면 형상과 실질적으로 유사한 단면 형상을 갖는다. 제 2 부분(204)은 하부 지지 부재(54)의 단면 형상과 실질적으로 유사한 단면 형상을 갖는다. 제 1 부분(202)은 상부 지지 부재(56)의 외부면(208)과 실질적으로 동일 평면에 배향되는 외부면(206)을 포함한다. 제 2 부분(204)은 외부면(206)과 경사지게 배향되고 하부 지지 부재(54)의 외부면(212)과 실질적으로 동일 평면에 배향되는 외부면(210)을 포함한다. 전이 부재(200)는 제 1 부분(202)과 제 2 부분(204) 사이에서 연장하는 중간 부분(214)을 부가로 포함한다. 중간 부분(214)은 아치형 외부면(216)을 포함한다. 일 실시예에서, 전이 부재(200)는 실질적으로 단면 형상을 갖는다. 다른 대안적인 실시예에서, 전이 부재(200)는 실질적으로 정사각형 단면 형상을 갖는다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 보강 조립체(100)는 상부 지지 부재(56)와 하부 지지 부재(54)에 결합되고 이들 사이에서 연장하는 하나 이상의 타이-로드(tie-rod) 브래킷(220)을 포함한다.
도 9를 참조하면, 다른 대안적인 실시예에서, 전이 부재(200)는 외부 부재(232)와, 캐비티(236)를 한정하기 위해 이 외부 부재(232)로부터 거리(d3)에 위치된 내부 부재(234)를 포함하는 보강 소켓(230)을 포함한다. 이러한 대안적인 실시예에서, 제 1 부분(202)은 상부 지지 부재(56)를 수용하기 위해 치수화된 개구(238)(도 8에 도시됨)를 형성한다. 제 2 부분(204)은 하부 지지 부재(54)를 수용하기 위해 치수화된 제 2 개구(240)(도 8에 도시됨)를 형성한다. 상부 지지 부재(56)의 적어도 일 부분은 제 1 부분(202)의 내부면(242)이 상부 지지 부재 외부면(208)의 적어도 일 부분과 겹쳐지도록 캐비티(236)에 삽입된다. 하부 지지 부재(54)의 적어도 일 부분은 제 2 부분(204)의 내부면(도시 생략)이 하부 지지 부재 외부면(212)의 적어도 일 부분과 겹쳐지도록 캐비티(236)에 삽입된다. 적어도 하나의 제 1 패스너(246)는 전이 부재(200)를 상부 지지 부재(56)에 결합시키기 위해 외부 부재(232), 내부 부재(234), 및 상부 지지 부재(56)를 통해 연장하는 적어도 하나의 개구(248)를 통해 삽입된다. 적어도 하나의 제 2 패스너(도시 생략)는 전이 부재(200)를 하부 지지 부재(54)에 결합시키기 위해 외부 부재(232), 내부 부재(234), 및 하부 지지 부재(54)를 통해 연장하는 적어도 하나의 개구(도시 생략)를 통해 삽입된다.
도 10은 풍력 터빈(10) 설계시에 사용하기 적합한 예시적인 계산 시스템(300)을 도시하는 블록 다이아그램이다. 계산 시스템(300)은 네트워크(302), 유저(user) 컴퓨터 디바이스(304) 및 구조적 설계 시스템(306)을 포함한다. 예를 들어, 네트워크(302)는 인터넷, 근거리 통신 네트워크(local area network; LAN), 광역 통신망(wide area network; WAN), 무선 랜(WLAN), 메시(mesh) 네트워크, 및/또는 가상 사설망(virtual private network; VPN)을 제한 없이 포함할 것이다.
유저 컴퓨터 디바이스(304) 및 구조적 설계 시스템(306)은 유선 네트워크 연결(즉, 이더넷(Ethernet) 또는 광섬유), 무선 주파수(radio frequency; RF)와 같은 무선 통신 수단, 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers; IEEE) 802.11 표준(즉, 802.11(g) 또는 802.11(n)), 와이맥스(Worldwide Interoperability for Microwave Access; WIMAX) 표준, 휴대폰 기술(즉, Global standard for Mobile Communications(GSM)), 위성 통신 링크, 및/또는 임의의 다른 적합한 통신 수단을 사용하여 서로 및/또는 네트워크(302)와 통신한다. WIMAX는 미국 오래곤주 비버톤(Beaverton)의 와이맥스 포럼(WiMax Forum)의 등록 상표이다. IEEE는 미국 뉴욕 뉴욕의 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 등록 상표이다.
유저 컴퓨터 디바이스(304) 및 구조적 설계 시스템(306) 각각은 도 11 및 도 12를 참조하여 본 명세서에 기술된 바와 같은 프로세서를 포함한다. 프로세서는 집적회로(IC), 주문형 집적회로(application specific integrated circuit; ASIC), 마이크로컴퓨터, 프로그램 논리 제어기(PLC), 및/또는 임의의 다른 프로그램가능한 회로와 같은 처리 유닛을 제한 없이 포함한다. 프로세서는 다중 처리 유닛(즉, 멀티-코어 구성(multi-core configuration))을 포함한다. 유저 컴퓨터 디바이스(304) 및 구조적 설계 시스템(306) 각각은 대응하는 프로세서를 프로그램밍함으로써 본 명세서에 기재된 작동을 실행하기 위해 형성가능하다. 예를 들면, 프로세서는 하나 이상의 실행가능한 명령(instructions)과 같은 동작을 부호화함으로써 프로그램될 수 있고, 프로세서에 결합되는 메모리 영역(도 11 및 도 12에 도시됨)에서 실행가능한 명령을 실현함으로써 프로세서에 실행가능한 명령을 제공할 수 있다. 메모리 영역은 하나 이상의 랜덤 억세스 메모리(RAM) 디바이스, 하나 이상의 저장 디바이스, 및/또는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체를 제한 없이 포함한다.
도 11은 시스템(300)에 사용하기 위한 구조적 설계 시스템(306)을 도시하는 블록 다이아그램이다. 예시적인 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 명령을 실행하기 위한 프로세서(308), 명령을 저장하기 위해 형성된 메모리 영역(310), 및 데이터 수집 시스템(314)을 포함한다. 명령은 풍력 터빈 구조 모델링 시스템 및/또는 풍력 터빈 타워 실행 시스템을 제한 없이 포함하는 구조적 설계 시스템 응용을 실행하기 위해 제공된다.
프로세서(308)는 구조적 설계 시스템(306)이 하나 이상의 유저 컴퓨터 디바이스(304)와 같은 원격 장치와 통신할 수 있도록 통신 인터페이스(312)에 작동가능하게 결합된다. 프로세서(308)는 또한 데이터 수집 시스템(314)에 작동가능하게 결합된다. 데이터 수집 시스템(314)은 데이터를 저장 및/또는 검색(retrieving)하기 적합한 임의의 컴퓨터 작동식 하드웨어이다. 몇몇 실시예에서, 데이터 수집 시스템(314)은 구조적 설계 시스템(306)에 통합된다. 예를 들면, 구조적 설계 시스템(306)은 데이터 수집 시스템(314)과 같은 하나 이상의 하드 디스크 드라이브들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 데이터 수집 시스템(314)은 구조적 설계 시스템(306) 외부에 있고, 복수의 구조적 설계 시스템(306)에 의해 접근할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 수집 시스템(314)은 풍력 터빈 타워 속성(attributes), 풍력 터빈 속성, 및/또는 풍력 터빈 실행 데이터를 제한 없이 포함하는 풍력 터빈 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스(316)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 메모리 데이터(310)에 및/또는 데이터 수집 시스템(314)에 풍력 터빈 소자 데이터를 저장하기 위해 형성된다. 풍력 터빈 소자 데이터는 예를 들어 타워(12), 나셀(16), 및 로터(18)와 같은 풍력 터빈(10)의 구조적 구성 부품들을 나타내는 하나 이상의 소자 데이터를 포함한다. 풍력 터빈 소자 데이터는 식별 속성(즉, 이름), 치수 속성(즉, 로터 디스크 영역 및/또는 타워 높이), 구성 부품 속성(즉, 한 세트의 포함된 구조적 구성 부품), 환경 속성(즉, 바람 방향 및/또는 바람 속도와 같은 바람 상태), 구조적 소자 속성(즉, 구조적 구성 부품들의 중량, 관성 모멘트, 구성 부품의 폭과 길이, 구성 부품의 탄성 모듈, 구성 부품의 물질 특성), 및/또는 실행 속성(즉, 구성부품 하중, 굽힘 하중, 굽힘 응력, 비틀림 응력, 및/또는 비틀림 하중)과 같은 풍력 터빈 속성들을 포함한다.
예시적 실시예에서, 풍력 터빈 소자 데이터는 수직 지지 레그들(40), 크로스-부재들(42), 및/또는 보강 조립체(62)를 대표하는 셀(shell) 소자들을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 풍력 터빈 소자 데이터는 수직 지지 레그들(40), 크로스-부재들(42), 및/또는 보강 조립체(62)를 대표하는 3차원 데이터 소자들을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 데이터 수집 시스템(314)은 유저 컴퓨터 디바이스(304)로부터 풍력 터빈 소자 데이터를 수용하기 위해 형성된다.
도 12는 시스템(300)에 사용하기 위한 예시적인 유저 컴퓨터 디바이스(304)를 도시하는 블록 다이아그램이다. 유저 컴퓨터 디바이스(304)는 명령을 실행하기 위한 프로세서(320)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 실행가능한 명령은 메모리 데이터(322)에 저장된다. 메모리 데이터(322)는 저장 및 검색되는 실행가능한 명령 및/또는 다른 데이터와 같은 정보를 허용하는 임의의 디바이스이다.
유저 컴퓨터 디바이스(304)는 정보를 유저(326)에게 발표하기 위한 적어도 하나의 프리젠테이션(presentation) 디바이스(324)를 또한 포함한다. 프리젠테이션 디바이스(324)는 정보를 유저(326)에게 전송할 수 있는 임의의 구성 부품이다. 프리젠테이션 디바이스(324)는 디스플레이 디바이스(즉, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 "전자 잉크(electronic in)" 디스플레이), 및/또는 임의의 음성 출력 디바이스(즉, 스피커 또는 헤드폰)를 제한 없이 포함한다. 몇몇 실시예에서, 프리젠테이션 디바이스(324)는 비디오 어댑터 및/또는 오디오 어댑터와 같은 출력 어댑터를 포함한다. 출력 어댑터는 프로세서(320)에 작동가능하게 결합되고, 디스플레이 디바이스 또는 오디오 출력 디바이스와 같은 출력 디바이스에 작동가능하게 결합되도록 형성된다.
몇몇 실시예에서, 유저 컴퓨터 디바이스(304)는 유저(326)로부터 입력을 수용하기 위한 입력 디바이스(328)를 포함한다. 입력 디바이스(328)는 예를 들어, 키보드, 포인팅 디바이스, 마우스, 첨필(stylus), 접촉식 패널(touch sensitive panel)(즉, 터치 패드 또는 터치 스크린), 자이로스코프(gyroscope), 가속도계, 위치 검출기, 및/또는 오디오 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 터치 스크린과 같은 단일 구성부품은 프리젠테이션 디바이스(324)의 출력 디바이스와 입력 디바이스(328) 양자로서 기능할 수 있다. 유저 컴퓨터 디바이스(304)는 네트워크(302) 및/또는 구조적 설계 시스템(306)과 통신하게 결합되도록 형성되는 통신 인터페이스(330)를 또한 포함한다.
프리젠테이션 디바이스(324)를 경유하여 유저(326)에게 유저 인터페이스를 제공하고, 선택적으로 입력을 입력 디바이스(328)로부터 수용하기 위한 컴퓨터 판독가능한 명령이 메모리(322)에 저장된다. 유저 인터페이스는 다른 가능성들, 웹 브라우저 및/또는 클라이언트 응용 중 하나를 포함한다. 웹 브라우저들과 클라이언트 응용들은 유저(326)와 같은 유저에게 디스플레이할 수 있고, 구조적 설계 시스템(306)과 같은 원격 장치로부터의 매체 및 다른 정보와 상호 작용한다.
예시적인 실시예에서, 데이터 수집 시스템(314)은 풍력 터빈 데이터를 유저 계산 디바이스(304)로부터 수용하기 위해 형성된다. 구조적 설계 시스템(306)은 수직 지지 레그(40) 및/또는 크로스-부재(42)를 구비하는 타워(12), 나셀(16), 로터(18), 및/또는 로터 블레이드들(22)을 포함하는 풍력 터빈(10)의 복수의 구조적 부재들 나타내는 제 1 풍력 터빈 소자 데이터를 획득하기 위해 형성된다. 예시적인 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 각 구조적 부재를 위한 베이스라인 실행 데이터를 계산하기 위해 형성된다. 일 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 유한 소자 분석을 사용하는 베이스라인 실행 데이터를 계산하기 위해 형성된다. 구조적 설계 시스템(306)은 타워(12)의 각각의 구조적 부재의 편향, 변형, 굽힘 응력, 및/또는 비틀림 응력을 계산하기 위해 더 형성된다. 일 실시예에서, 베이스라인 실행 데이터는 최대 가능한 풍력(64)을 방향(28)을 따라 타워(12)에 적용하는 단계를 포함하는 최대 하중 시나리오(scenario)를 사용하여 계산된다. 대안적인 실시예에서, 베이스라인 실행 데이터는 미리 주어진 주기에 걸쳐 타워(12)에 풍력을 선택적으로 적용하는 단계를 포함하는 피로(fatigue) 하중 시나리오를 사용하여 계산된다. 다른 대안적인 실시예에서, 베이스라인 실행 데이터는 타워(12)의 출력 변수에 관한 복수의 방향으로 풍력을 선택적으로 적용하는 단계를 포함하는 회전 하중 시나리오를 사용하여 계산된다.
예시적인 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 각 구조적 부재의 베이스라인 실행과 미리 한정된 베이스라인 실행을 비교하기 위해 형성된다. 구조적 설계 시스템(306)은 미리 한정된 실행보다 적은 베이스라인 실행을 갖는 구조적 부재를 식별하기 위해 더 형성된다. 일 실시예에서, 구조적 설계 시스템(306)은 보강 조립체(62)가 구조적 부재에 결합될 때에 구조적 부재의 베이스라인 실행을 개량시키는 보강 조립체(62)를 대표하는 제 2 풍력 터빈 소자 데이터를 식별하기 위해 형성된다. 구조적 설계 시스템(306)은 제 1 소자 데이터와 제 2 소자 데이터에 기초한 제 2 베이스라인 실행 데이터를 계산하고 미리 정의된 베이스라인 실행 이상인 제 2 베이스라인 실행을 식별하기 위해 더 형성된다. 제 2 베이스라인 실행이 미리 정의된 베이스라인 실행보다 작다면, 구조적 설계 시스템(306)은 보강 조립체(62)의 대안적인 실시예를 대표하는 제 3 풍력 터빈 소자 데이터를 식별하고, 제 1 소자 데이터와 제 3 소자 데이터에 기초한 제 3 베이스라인 실행 데이터를 계산하며, 미리 정의된 베이스라인 실행 이상인 제 3 베이스라인 실행을 식별한다.
도 13은 시스템(300)을 사용하여 풍력 터빈(10)에 사용하기 위한 타워(12)와 같은 타워를 설계하는 예시적인 방법(400)의 흐름도이다. 예시적인 실시예에서, 이 방법(400)은 타워를 형성하는 복수의 구조적 부재를 대표하는 제 1 소자 데이터를 획득하는 단계를 포함한다(단계 402). 일 실시예에서, 제 1 소자 데이터는 3차원 데이터 소자들과 수직 지지 레그들(40) 및/또는 크로스-부재들(42)을 대표하는 셀 소자들 중 하나를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제 1 베이스라인 실행 데이터는 획득된 소자 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 계산된다(단계 404). 일 실시예에서, 베이스라인 실행 데이터는 최대 하중, 피로 하중, 및 회전 하중 중 하나를 사용하에 계산된다(단계 404). 대안적인 실시예에서, 제 1 베이스라인 실행 데이터는 복수의 구조적 부재 각각의 편향, 변형, 굽힘 응력, 및/또는 비틀림 응력 중 적어도 하나를 포함하여 계산된다(단계 404). 예시적인 실시예에서, 미리 정의된 실행 데이터보다 적은 계산된 베이스라인 실행 데이터를 갖는 적어도 하나의 제 1 구조적 부재는 식별된다(단계 406). 식별된 구조적 부재에 선택적으로 결합되는 제 1 보강 조립체를 대표하는 제 2 소자 데이터는 타워의 베이스라인 실행 데이터를 개량하기 위해 식별된다(단계 408). 일 실시예에서, 제 2 베이스라인 실행 데이터는 제 1 소자 데이터와 제 2 소자 데이터 중 적어도 일부분에 기초하여 계산된다(단계 410). 제 2 베이스라인 실행 데이터는 미리 정의된 실행 데이터 이상으로 되는 것을 확인한다(단계 412). 제 2 베이스라인 실행 데이터가 미리 정의된 실행 데이터 이상이 아니라면, 방법 단계 408은 식별된 구조적 부재에 결합되는 제 2 보강 조립체를 대표하는 제 3 소자 데이터를 사용하여 실행된다. 제 2 베이스라인 실행 데이터가 미리 정의된 실행 데이터 이상이라면, 제 2 베이스라인 실행 데이터는 유저 컴퓨터 디바이스(304)로부터 디스플레이된다(단계 414).
본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 예시적인 기술적 효과는; (a) 구조적 설계 시스템에 의해, 제 1 타워를 나타내는 복수의 부재를 대표하는 제 1 소자 데이터를 획득하는 단계; (b) 구조적 설계 시스템에서, 획득된 소자 데이터에 적어도 부분적으로 기초한 제 1 베이스라인 실행 데이터를 계산하는 단계; (c) 미리 정의된 실행 데이터보다 적은 계산된 베이스라인 실행 데이터로 적어도 하나의 제 1 부재를 식별하는 단계; (d) 베이스라인 실행 데이터의 개량을 촉진하기 위해 식별된 데이터에 결합되는 제 1 보강 조립체를 대표하는 제 2 소자 데이터를 식별하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
상술한 시스템 및 방법은 작동 중에 풍력 터빈의 변위의 감소를 촉진하는 지지 타워의 조립을 촉진한다. 특히 본 명세서에 기재된 지지 타워는 풍력 하중으로부터 타워 부재들을 지지하도록 유도되는 응력 감소를 촉진하기 위해 타워 지지 부재에 결합되는 보강 조립체를 포함한다. 부가로, 보강 조립체를 제공함으로써, 지지 타워는 감소된 단면 두께와 물질 강성을 포함하는 지지 부재들을 사용하여 조립되고, 이에 의해 지지 타워를 제조하는 전체 비용이 감소된다. 상술한 바와 같이, 풍력 터빈을 조립하는 비용은 충분히 감소된다.
지지 타워를 설계하기 위해 풍력 터빈과 시스템에 사용하기 위한 지지 타워의 예시적인 실시예는 상기에서 상세하게 설명했다. 상기 시스템과 방법은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 제한되지 않고, 오히려 상기 시스템의 구성 부품들 및/또는 상기 방법의 단계들은 본 명세서에 기재된 다른 구성 부품들 및/또는 단계들과 무관하게 및 별도로 활용될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 풍력 터빈 지지 시스템들과 조합하여 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 지지 타워만을 실행하기 위한 것에 제한되지 않는다. 오히려, 예시적인 실시예는 많은 다른 풍력 터빈 지지 시스템들과 관련하여 실행될 수 있고 활용될 수 있다.
비록 본 발명의 다양한 실시예들의 특정 특징만이 몇몇 도면에 도시되고 다른 도면에 도시되지 않았을지라도, 이것은 편의상으로만 도시된 것이다. 본 발명의 원리에 따르면, 도면의 임의의 특징은 임의의 다른 도면의 어떤 특징과 조합하여 참조될 수 있고 및/또는 청구될 수 있다.
기술된 설명은 최상의 모드를 포함하는 본 발명을 설명하기 위한 실시예를 사용하고, 어떤 디바이스 또는 시스템을 제조하고 사용하는 단계와 어떤 통합된 방법을 실행하는 단계를 포함하는 본 발명을 당업자들은 또한 실시할 수 있다. 본 발명의 청구 범주는 청구범위에 의해 한정되고, 본 기술분야에서 발생하는 다른 예시들을 포함할 수 있다. 상기 다른 예시들은 이들이 청구범위의 문자그대로의 언어(literal language)와 다르지 않는 구조적 소자들을 갖거나, 또는 이들이 청구범위의 문자그대로의 언어와 약간 다른 동등한 구조적 소자들을 포함한다면, 청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 이해해야 한다.
10 : 풍력 터빈 12 : 타워
14 : 지지면 15 : 발전기
16 : 나셀 18 : 로터
20 : 허브 22 : 로터 블레이드
28 : 방향 30 : 회전 축선
32 : 피치 조절 시스템 40 : 수직 지지 레그
42 : 크로스-부재 43 : 수직 축선
44 : 크로스-지지 영역 50 : 제 1 수직 지지 레그
52 : 제 2 수직 지지 레그 54 : 하부 지지 부재
56 : 상부 지지 부재 58 : 베이스
60 : 전이 영역 62 : 보강 조립체
64 : 풍력 66 : 화살표
66 : 굽힘 하중 80 : 베이스 부재
82 : 제 1 아암 84 : 제 2 아암
86 : 지지 레그 내부면 88 : 캐비티
90 : 제 1 윙 벽 92 : 제 2 윙 벽
96 : 제 1 크로스-부재 98 : 제 2 크로스-부재
100 : 보강 조립체 102 : 제 1 보강 부재
104 : 플랜지 106 : 제 1 플랜지 연장부
108 : 제 2 플랜지 연장부 100 : 내부면
112 : 볼트 114 : 제 1 개구
116 : 볼트 117 : 제 2 개구
118 : 상부 크로스-부재 120 : 하부 크로스-부재
124 : 제 1 단부 부분 126 : 제 2 단부 부분
128 : 보강 조립체 길이 129 : 길이방향 축선
130 : 제 2 보강 부재 132 : 강화재
134 : 제 1 강화 부재 136 : 제 2 강화 부재
138 : 제 3 강화 부재 140 : 제 3 보강 부재
142 : 외부면 144 : 제 1 외부 강화재
146 : 제 2 외부 강화재 150 : 보강 박스
152 : 내부면 154 : 캐비티
156 : 고 압축 강도 물질 158 : 강화 바
160 : 스터드 162 : 채널 지지체
164 : 체 1 채널 지지체 166 : 길이
168 : 제 2 채널 지지체 170 : 폭
172 : 바디 180 : 지지 바
182 : 개구 184 : 패스너
200 : 전이 부재 202 : 제 1 부분
204 : 제 2 부분 206 : 외부면
208 : 외부면 210 : 외부면
212 : 지지 부재 외부면 214 : 중간 부분
216 : 아치형 외부면 220 : 타이-로드 브래킷
230 : 보강 소켓 232 : 외부 부재
234 : 내부 부재 236 : 캐비티
238 : 개구 240 : 제 2 개구
242 : 내부면 246 : 제 1 패스너
248 : 제 1 개구 300 : 계산 시스템
302 : 네트워크 304 : 유저 컴퓨터 디바이스
306 : 구조적 설계 시스템 308 : 프로세서
310 : 메모리 영역 312 : 통신 인터페이스
314 : 데이터 수집 시스템 316 : 데이터베이스
320 : 프로세서 322 : 메모리 영역
324 : 프리젠테이션 디바이스 326 : 유저
328 : 입력 디바이스 330 : 통신 인터페이스
340 : 방법
402 : 제 1 타워를 나타내는 복수의 구조적 부재를 대표하는 제 1 소자 데이터 획득
404 : 획득된 데이터 소자에 적어도 부분적으로 기초한 제 1 베이스라인 실행 데이터 계산
406 : 미리 정의된 실행 데이터보다 적은 계산된 베이스라인 실행 데이터로 적어도 하나의 제 1 구조적 부재 식별
408 : 식별된 구조적 부재에 결합되는 제 1 보강 조립체를 대표하는 제 2 소자 데이터 식별
410 : 제 2 베이스라인 실행 데이터 계산
412 : 미리 정의된 실행과 동일한 제 2 베이스라인 실행 확인
414 : 제 2 베이스라인 실행 디스플레이

Claims (10)

  1. 풍력 터빈(10)에 사용하기 위한 격자 타워(lattice tower)(12)에 있어서,
    지지면(14)으로부터 연장하는 적어도 하나의 지지체와,
    상기 격자 타워를 형성하기 위해 상기 지지체에 결합되는 적어도 하나의 크로스-지지 부재(42), 및
    상기 지지체의 국부적 왜곡의 감소를 촉진하기 위해, 상기 지지체로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 적어도 일부를 보강 조립체에 전달하도록 상기 지지체에 결합되는 보강 조립체(62)를 포함하는
    격자 타워.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 조립체는 그들 사이에 캐비티(cavity)를 형성하기 위해 상기 지지체에 결합되는 제 1 보강 부재를 포함하는
    격자 타워.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보강 조립체(62)는 상기 캐비티 내에 위치되는 제 2 보강 부재(130)를 포함하고, 상기 제 2 보강 부재는 상기 지지체에 결합되는
    격자 타워.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지체는 캐비티(88)를 한정하는 내부면(110)을 갖고, 상기 보강 조립체(62)는 상기 캐비티 내에 위치된 보강 박스(150)와 상기 보강 박스 내에 위치된 고 압축 강도(compressive strength) 물질(156)을 포함하는
    격자 타워.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지체는 캐비티(88)를 한정하는 내부면(110)을 갖고, 상기 보강 조립체(62)는 상기 캐비티 내에 위치된 보강 박스(150)와 상기 보강 박스의 내부면(152)에 결합되는 적어도 하나의 채널 지지체(162)를 포함하는
    격자 타워.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지체는,
    베이스(58),
    제 1 윙(wing) 벽(90),
    반대쪽에 있는 제 2 윙 벽(92)을 포함하고,
    상기 제 1 윙 벽과 제 2 윙 벽 각각은 상기 베이스로부터 외향으로 연장하고, 상기 보강 조립체(62)는 상기 제 1 윙 벽과 제 2 윙 벽 사이에서 연장하는 지지 로드를 포함하는
    격자 타워.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지체는 상부 지지 부재(56)와 하부 지지 부재(54)를 포함하고, 상기 보강 조립체(62)는 상기 상부 지지 부재와 하부 지지 부재 사이에 결합되는 전이 부재(transition)(200)를 포함하며, 상기 전이 부재는 상부 부분과 하부 부분 사이의 아치형(arcuate) 외부면(216)을 갖는
    격자 타워.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전이 부재(200)는 캐비티(236)를 한정하기 위해 외부 부재(232)에 결합되는 내부 부재(234)를 포함하고, 상기 캐비티는 상기 상부 지지 부재(56)의 적어도 일부와 상기 하부 지지 부재(54)의 적어도 일부를 수용하기 위해 치수화되는
    격자 타워.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 조립체(62)는 지지체 길이를 따라 선택적으로 위치되는
    격자 타워.
  10. 풍력 터빈(10)에 있어서,
    나셀(nacelle)(16),
    상기 나셀에 회전가능하게 결합되는 로터(roter)(18), 및
    지지면(14)으로부터 일정 거리에서 상기 나셀을 지지하기 위해 상기 나셀에 결합되는 격자 타워(12)를 포함하고,
    상기 격자 타워는,
    상기 지지면으로부터 연장하는 적어도 하나의 지지체,
    상기 격자 타워를 형성하기 위해 상기 지지체에 결합되는 적어도 하나의 크로스-지지 부재, 및
    상기 지지체로 유도되는 굽힘 하중과 비틀림 하중의 적어도 일부를 보강 조립체에 전달하도록 상기 지지체에 결합되는 보강 조립체(62)를 포함하는
    풍력 터빈.
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