NO328411B1 - Anordning ved stagforbindelse for vindmolle - Google Patents

Abstract

Anordning ved stagforbindelse for vindmølle (1) hvor vindmøllens (1)tårn (4) omfatter et øvre, rørformet tårnparti (12) og et nedre tårnparti (14) og hvor det øvre, rørformede tårn parti (12) er forbundet til det nedre tårnparti (14) ved hjelp av en stagforbindelse (16), og hvor stagforbindelsen (16) omfatter rørformede skråstag (18) som rager fra det nedre tårnparti (14) og inn mot det øvre, rørformede tårnparti (12) sin utside, idet skråstagene (18) ved sitt mot det øvre, rørformede tårnparti (12) vendende endeparti (28) er sammenklemt og forbundet direkte eller via et plateparti (30) til det øvre, rørformede tårnparti (12) ved hjelp av en sveiseforbindelse.

Description

ANORDNING VED STAGFORBINDELSE FOR VINDMØLLE

Denne oppfinnelse vedrører en stagforbindelse for en vind-mølle. Nærmere bestemt dreier det seg om en stagforbindelse for en vindmølle hvor vindmøllens tårn omfatter et øvre, rør-formet tårnparti og et nedre tårnparti og hvor det øvre, rør-formede tårnparti er forbundet til det nedre tårnparti ved hjelp av en stagforbindelse.

Et vindmølletårns øvre parti er utformet som en slank konst-ruksjon for å unngå sammenstøt med vindmøllens vinger. Fra landbaserte vindmøller er det kjent at denne slanke konst-ruksjon, som gjerne utgjøres av et rør, er koplet til et fundament i bakken.

Når vindmøller anbringes til havs og oftere på relativt dypt vann, er det ikke hensiktsmessig å anvende ett rør som rager fra vindmøllens fundament på havbunnen og opp til vindmøllens maskinhus.

Den bærende tårnkonstruksjon til kjente vindmøller som er anbrakt til havs, omfatter derfor ofte et rørformet øvre parti og et nedre parti, hvor det nedre parti kan utgjøres av for eksempel en fagverkskonstruksjon.

Overgangen mellom tårnets øvre, slanke parti og det nedre parti utgjøres ofte av en relativt tung og komplisert konst-ruksjon. Årsaken til dette er blant annet at det anvendes konstruksjonsprinsipper som er kjent fra havbasert oljeutvin-ningsutstyr. Slikt utstyr dimensjoneres for betydelige bølge-krefter og for å kunne håndtere tungt utstyr, samt for at personell skal kunne oppholde seg på konstruksjonen til en-hver tid.

Overganger av denne kjente art er relativt myke. De må til-passes slik at tårnets egenperiode blir kort nok for den aktuelle vindmølle. Dette bidrar til en ytterligere økning av tårnets vekt.

Ved vindmølleinstallasjoner er det også til havs vanligvis vindkreftene som bestemmer konstruksjonens utforming.

Det er et kjent problem at det i stagkonstruksjoner ofte forekommer såkalte sekundære krefter som skyldes konstruksjonens form og relative dimensjoner. For eksempel kan det set-tes opp betydelig bøyespenninger i et første stag grunnet ut-bøyning i et endre stag når det første stag er sveist inn imot det andre stag.

Slike sekundære spenninger medfører at stagdimensjonen må økes og bidrar derved til øket vekt og kostnad.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en stagforbindelse for en vindmølle hvor vindmøllens tårn omfatter et øvre, rørformet tårnparti og et nedre tårnparti og hvor det øvre, rørformede tårnparti er forbundet til det nedre tårnparti ved hjelp av en stagforbindelse, og hvor stagforbindelsen kjennetegnes ved at den omfatter rørformede skråstag som rager fra det nedre tårnparti og inn mot det øvre, rørformede tårnpartis utside, idet skråstagene ved sitt mot det øvre, rørformede tårnparti vendende endeparti er sammenklemt og forbundet direkte eller via et plateparti til det øvre, rørformede tårnparti ved hjelp av en sveiseforbindelse.

Stagforbindelsen sitt plateparti kan i det minste delvis omkranse det øvre, rørformede tårnparti. Platepartiet bidrar derved til å fordele kreftene fra skråstaget mot det øvre, rørformede tårnparti, og til å avstive det øvre, rørformede tårnparti ved platepartiet.

Skråstaget i stagforbindelsen kan ha det sammenklemte stag-partis lengste tverrsnittsakse parallelt med det øvre, rør-formede partis lengdeakse. Ved å velge skråstagets påkop-lingssted til det øvre, rørformede tårnparti hensiktsmessig i forhold til en om det rørformede tårnparti omkransende ringplate, kan det sikres at resultanten av horisontale og vertikale krefter som virker i påkoplingsstedet overføres som aksialspenninger i skråstaget.

Skråstaget i stagforbindelsen kan ha det sammenklemte stag-partis lengste tverrsnittsakse på tvers av det øvre, rørfor-mede partis lengdeakse. I denne utførelsesform overføres, grunnet skråstagets sammenklemte profil, bare relativt små bøyemoment til skråstaget fra en utbøyning av det øvre, rør-formede tårnparti.

Stagforbindelsen sitt plateparti mellom det sammenklemte stagparti og det øvre, rørformede parti har samme retning som skråstagets lengdeakse. Derved overføres aksialspenninger i skråstaget til det øvre, rørformede tårnparti uten at det ge-nereres bøyespenninger av betydning i platepartiet. Platepartiet, som kan være tildelt en konisk form, kan omkranse det øvre, rørformede tårnparti.

Stagforbindelsen sitt plateparti kan forløpe inn i det sammenklemte endeparti. En slik løsning kan forenkle produk-sjonsprosessen ved at innbyrdes avstander relativt enkelt kan justeres før sammensveising.

Bøyemoment fra det øvre, rørformede tårnparti overføres fra det øvre, rørformede tårnparti som et kraftpar. Den nedre kraft fra kraftparet opptas av en torsjonsplate som befinner seg ved det øvre, rørformede tårnparti sitt nedre endeparti, og som er koplet til det nedre tårnparti. Den øvre kraft fra kraftparet utgjør en horisontal kraft ved ringplaten eller platepartiet.

De vertikale krefter og den øvre horisontale kraft fra kraftparet kombineres til en resulterende aksialkraft i skråstaget, idet torsjonsplaten bare i ubetydelig grad opptar vertikale krefter.

Torsjonsmoment fra det øvre, rørformede tårnparti overføres til det nedre tårnparti via torsjonsplaten.

Den frembrakte stagforbindelse muliggjør en vesentlig vektre-duksjon i forhold til kjent teknikk. Samtidig forenkles fab-rikasjonsprosessen betydelig i forhold til stagforbindelser ifølge kjent teknikk.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning-er, hvor: Fig. 1 viser en vindmølle som er anbrakt i et område med relativt dypt vann og hvor vindmøllens tårn omfatter et øvre, rørformet tårnparti som er koplet til et nedre tårnparti ved hjelp av en stagforbindelse; Fig. 2 viser i større målestokk et sideriss av stagforbindelsen; Fig. 3 viser et snitt Ila-IIa i fig. 2; Fig. 4 viser i ytterligere større målestokk et snitt Ilb-Ilb i fig. 2; Fig. 5 viser i større målestokk et utsnitt av fig. 3; Fig. 6 viser en alternativ utførelsesform av stagforbindelsen; Fig. 7 viser nok en alternativ utførelsesform av stagforbindelsen; og Fig. 8 viser i større målestokk et snitt VII-VII i fig. 7.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en vindmølle som omfatter en turbin 2 og et tårn 4. Vindmøllens 1 tårn 4 er delvis dykket under havoverflaten 6. Tårnet 4 er forbundet til pæler 8 som er drevet ned i havbunnen 10.

Tårnet 4 omfatter et øvre, rørformet tårnparti 12 og et nedre tårnparti 14.

Det øvre, rørformede tårnparti 12 er forbundet til det nedre tårnparti 14 ved hjelp av en stagforbindelse 16 som omfatter fire rørformede skråstag 18, en ringplate 20 og en torsjonsplate 22, se fig. 2. Både ringplaten 20 og torsjonsplaten 22 omkranser og rager radialt ut fra det øvre, rørformede tårnparti 12. Ringplaten 20 befinner seg på et nivå noe høyere oppe enn torsjonsplaten 22, idet torsjonsplaten 22 er forbundet til det nedre tårnpartis 14 hovedsøyler 24.

Skråstagene 18 forløper fra hver sin hovedsøyle 24 og opp til det øvre, rørformede tårnparti 12 og ringplaten 20, idet skråstagenes 18 senterakse 26 skjærer det øvre, rørformede tårnparti 12 nær ringplatens 20 tilkoplingslinje mot det øvre, rørformede tårnparti 12.

Det øvre, rørformede tårnparti 12, skråstagene 18, ringplaten 20 og torsjonsplaten 22 er alle utført i et relativt tynt ma-teriale slik at spenningene mellom dem i hovedsak utgjøres av membranspenninger.

Som nevnt i dokumentets generelle del, overføres torsjons-krefter i det øvre, rørformede tårnparti 12 til det nedre tårnparti 14 via torsjonsplaten 22. Vertikalkrefter i det øvre, rørformede tårnparti 12 overføres til skråstagene 16 via første skjærkrefter i innfestningen mellom det øvre, rør-formede tårnparti 12 og skråstaget 18.

Horisontale krefter som virker på det øvre, rørformede tårnparti 12 setter opp et bøyemoment i det øvre, rørformede tårnparti 12. Dette bøyemoment opptas av et kraftpar mellom ringplaten 20 og torsjonsplaten 22. Fra ringplaten 20 over-føres denne horisontale kraft til skråstagene 18 ved hjelp av andre skjærkrefter mellom ringplaten 20 og skråstagene 18.

Resultanten av de første skjærspenninger representeres i fig. 2 av kraften SV, mens resultanten av de andre skjærkrefter representeres av kraften SH. Kraften SV er vanligvis ikke helt vertikal, idet den del av skråstaget 18 som er forbundet til det øvre, rørformede tårnparti 12 følger det øvre, rør-formede tårnpartis 12 sylindriske flate. Den resulterende kraft av kreftene SV og SH virker på skråstaget 18. Skråstagets 18 senterlinje gjennomskjærer krysningspunktet mellom kreftene SV og SH. Skråstagene 18 tildeles derved bare i ubetydelig grad bøyemoment i innfestningen med det øvre, rørfor-mede tårnparti 12.

Skråstaget 18 som i utgangspunktet er sylindrisk, er i snittet Ib-Ib, se fig. 4, tildelt en urund form. Det er således en jevn overgang mellom sylinderformen og et sammenklemt endeparti 28 ved det øvre, rørformede tårnparti 12. Det sammenklemte endeparti 28 er nødvendigvis ikke flatklemt, se fig. 5, men kan for eksempel inneha en relativt langstrakt, oval form.

I en alternativ utførelsesform, se fig. 6, er det sammenklemte endeparti 28 utformet til å passe mot det øvre, rørformede tårnparti 12. Det sammenklemte endeparti 28 er sveist til det øvre, rørformede tårnparti 12.

I en ytterligere utførelsesform, se fig. 7, er skråstaget 18 forbundet til det øvre, rørformede tårnparti 12 ved hjelp av et plateparti 30. Platepartiet 30 er tildelt en konisk form og omkranser det øvre, rørformede tårnparti 12. Platepartiet 30 overtar således ringplatens 20 funksjon slik det er beskrevet overfor.

Platepartiet 30 kan forløpe noe inn i det sammenklemte endeparti 28 slik snittet i fig. 8 viser.

Claims (6)

1. Anordning ved stagforbindelse for vindmølle (1) hvor vind-møllens (1) tårn (4) omfatter et øvre, rørformet tårnparti (12) og et nedre tårnparti (14) og hvor det øvre, rørfor-mede tårnparti (12) er forbundet til det nedre tårnparti (14) ved hjelp av en stagforbindelse (16), karakterisert ved at stagforbindelsen (16) omfatter rørformede skråstag (18) som rager fra det nedre tårnparti (14) og inn mot det øvre, rørformede tårnpartis (12) utside, idet skråstagene (18) ved sitt mot det øvre, rørfor-mede tårnpartis (12) vendende endeparti (28) er sammenklemt og forbundet direkte eller via et plateparti (30) til det øvre, rørformede tårnparti (12) ved hjelp av en sveiseforbindelse.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at platepartiet (30) i det minste delvis omkranser det øvre, rørformede tårnparti (12).

3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det sammenklemte endeparti (28) har sin lengste tverrsnittsakse parallelt med det øvre, rørformede tårnpartis (12) lengdeakse.

4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det sammenklemte endeparti (28) har sin lengste tverrsnittsaks på tvers av det øvre, rørformede tårnpartis (12) lengdeakse.

5. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at platepartiet (30) mellom det sammenklemte endeparti (28) og det øvre, rørformede tårnparti (12) har samme retning som skråstagets (18) senterakse (26).

6. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at platepartiet (30) forløper inn i det sammenklemte endeparti (28).