TW202221198A - 風電場基座結構 - Google Patents

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丹尼爾 巴特明
艾圖爾 察爾涅茨基
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德商萊茵再生能源股份有限公司
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Abstract

一種風力渦輪機基座結構包含：一中空結構元件，該中空結構元件具有在縱向方向上延伸的一圓周壁，其中穿過該壁的一第一電纜饋通配置於該壁中；一過渡件，該過渡件具有：突出至該中空結構元件中之一重疊區及在該端面處自該中空結構元件突出的一過渡區及在該縱向方向上延伸的一圓周壁，其中穿過該壁的一第二電纜饋通配置於該壁中的該重疊區中，其特徵在於在該中空結構元件與該過渡件的經組裝狀態下，該第一電纜饋通及該第二電纜饋通以一至少部分重疊的方式彼此抵靠。

Description

風電場基座結構
發明領域
本發明係關於一種風電場基座結構。在本發明之含義內的風電場可為風力渦輪機、變電站、變電所、開關站或類似者。
發明背景
風電場通常建立在中空結構元件上。中空結構元件以介於5 m與50 m之間的實施例深度建立於地面中。中空結構元件較佳具有大於45 m，詳言之介於50 m與100 m之間的長度。在海上場(offshore plant)中，中空結構元件以一方式建立，使得中空結構元件具有介於5 m與50 m之間的實施例深度，且自水表面伸出達10 m與30 m之間。中空結構元件大部分以10 m與50 m之間的水深度使用。然而，高達150 m的水深度亦有可能。
中空結構元件具有介於4 m與18 m之間但較佳高達12 m的直徑。傳統上，中空結構元件作為鋼筒形成，該等鋼筒由打樁或振動驅動至海床中。將鋼用作中空結構元件的材料歸因於鋼的生產以及其高的自重(dead weight)導致高成本。此外，在頂部處藉助於灌漿接頭或螺栓連接與所謂「過渡件」的連接為必要的。
使用灌漿接頭或滑動接頭連接，過渡件插入至用於基座的中空結構元件中。在藉助於風力渦輪機產生的電經由電纜饋送至變電所且自變電所饋送至電力網路。電纜經由所謂J型管佈線至塔外部的地面，或佈線至塔內部，亦即過渡件及/或中空結構元件內部。
然而，可能需要減小中空結構元件，特別是由混凝土製成之彼等中空結構元件的長度且因此減小重量，使得中空結構元件在相同實施例深度下不再自水表面伸出。但接著以下情形發生：過渡件在水表面下方系接至中空結構元件，且在水表面下方存在重疊區域。
歸因於安設規範，對於在中空結構元件內佈線的電纜而言可有必要的是佈線至中空結構元件與過渡件在縱向方向上相交所在的外部。在此區域中，過渡件及中空結構元件(兩者下文中亦可被同義地稱作樁)使用所謂滑動接頭方法或灌漿方法連接至彼此。兩個樁突出至彼此中且存在重疊區域。若電纜將為樁的在地面附近，詳言之海底附近的饋通(feed-through)時，例如，在此重疊區域中將電纜引導出樁的必要性可存在。以下情形可發生：過渡件的自中空結構元件伸出之部分距地面及電纜過遠，且若電纜為過渡件的饋通則將自由懸掛達過長距離，直至電纜到達地面。另一方面，過渡件與中空結構元件之間的重疊長度可係使得中空結構元件在重疊區域下方的區域過於靠近地面，或已整合於地面內，且因此電纜此處不可為饋通。可因此有必要的是在重疊區域將電纜引導出樁。
發明概要
本發明因此係基於提供一種基座結構的目標，在該基座結構中，電纜可為基座結構在地面附近的饋通。此任務藉由根據請求項1之基座結構解決。
本發明之基座結構具有中空結構元件，該中空結構元件在縱向方向上延伸，且由圓周壁在縱向方向上形成。壁具有兩個遠端，該等兩個遠端各自以端面為邊界。第一端面可為頂部端面，且第二端面可為底部端面。頂部面及底部面在最終安設狀態下可由中空結構元件的位置界定。此處，在安設狀態下，下部端面建立於地面中，且上部端面自地面伸出。
壁可由礦物建築材料製成。
關聯過渡件附接至中空結構元件，詳言之，關聯過渡件可插塞於中空結構元件上、插塞於中空結構元件中或插塞於中空結構元件上方。過渡件可包括具有梯子的至少一個船登錄裝置。
過渡件可具有與中空結構部件之壁之內部直徑相同的外部直徑。此樁或圓柱元件可插入至中空結構部件中。中空結構元件之內部殼表面與過渡件之外部殼表面之間的環形間隙可由腹板、間隔物或類似者來確保。混凝土或砂漿可填充至此環形間隙中，使得永久連接形成於中空結構元件與過渡件之間。
過渡件藉助於灌漿接頭或由滑動接頭方法連接至中空結構元件。在此狀況下，過渡件在重疊區域情況下插入至中空結構元件中，且過渡區域自中空結構元件的端面伸出。過渡件形狀較佳為整體管狀的，且在縱向方向上延伸。在安設狀態下，此縱向方向較佳與中空結構元件之縱向方向共線。
過渡件具有圓周壁，其中在壁內，在重疊區內配置有電纜饋通，該電纜饋通穿過壁。穿過此電纜饋通，在基座結構內部懸置的電纜可穿過過渡件的壁。
同時，為了在重疊區中將電纜導引至外部，亦有必要的是將電纜導引出中空結構元件。出於此原因，中空結構元件的壁亦具有電纜饋通。
電纜饋通(電纜入口孔)為穿過各別壁的開口。電纜饋通可理解為一或多個孔，該等孔大致適應於待饋通之電纜的外部直徑。為了允許電纜穿過中空結構元件及過渡件兩者，提議，當中空結構元件及過渡件經組裝時，第一電纜饋通及第二電纜饋通以至少部分重疊的方式彼此抵接。此情形允許電纜直接穿過兩個壁而非必須將電纜旋擰至中空結構元件與過渡件之間的環形空間中。
過渡件以一方式插入至中空結構元件中，使得圍繞各別電纜饋通之此等兩個元件之縱向軸線的角度位置為大體上相同的，使得在插入狀態下，電纜饋通彼此重疊，即在平行於樁之半徑的突出部中，電纜饋通至少部分疊加。
根據一個實施例，提議，來自過渡件內部之電纜穿過第一電纜饋通及第二電纜饋通。在風力渦輪機之組裝狀態下，不僅基座結構而且包括渦輪機及風力渦輪機的塔經組裝。自定位於艙中之發電機，電纜行進穿過塔、過渡件及中空結構元件至電纜饋通且為前述各者的饋通。
電纜經受來自潮流的增大之應力，特別是在海上安設中，因此在基座結構外部之自由電纜長度應受到限制，直至電纜係在地面上。另一方面，電纜不應過於靠近海床而佈線至結構外部，否則用於將電纜自水平傳送至顯著垂直的最小彎曲半徑不可經維持。
詳言之，提議，安設條件下中空結構元件之電纜饋通在海床上方係介於1.0 m與5 m之間，較佳介於1.5 m與3.5 m之間。此情形尤其為真，即使在沖刷保護件已安設於基座結構周圍之後。海床此處界定為垂直平面，該垂直平面在規劃文獻中指示為參考平面LAT (最低天文潮高-最低水位準)下方的水深。
根據一個實施例，提議，抵接殼表面之密封件圓周地配置於中空結構元件之內部殼表面與過渡件之外部殼表面之間的環形空間中。特別而言，在灌漿連接的狀況下，密封件意欲確保灌漿材料並不穿過電纜饋通至外部以及內部。此情形藉由密封件確保。密封件較佳圓周地配置，詳言之完全圓周配置於環形空間中。密封件較佳在垂直於中空結構元件之縱向範圍的平面中行進。
在灌漿連接的狀況下，在過渡件已插入至中空結構元件中之後，灌漿材料引入至環形空間中。為了防止自上方進入的灌漿材料到達電纜饋通，提議，密封件在中空結構元件之縱向方向上配置於電纜饋通上方。在必要時，為了防止液體經由電纜饋通自外部進入環形空間的饋通，密封件可在中空結構元件的方向上配置於電纜饋通下方。
電纜饋通的密封可不僅由沿著環形空間的密封件而且根據一實施例由配置於電纜饋通周圍的密封件來達成。在此狀況下，在密封環中圍繞電纜饋通行進的密封件距電纜饋通以一徑向距離設置於中空結構元件之內部殼表面與過渡件之外部殼表面之間的環形空間中。密封件以一方式配置於電纜饋通周圍，使得密封件在每一狀況下距兩個電纜饋通之圓周外部邊緣兩者以一徑向距離定位。詳言之，密封件圍繞電纜饋通以環形，詳言之圓形或橢圓形方式配置於平行於中空結構元件之半徑的突出部中。此密封件亦防止引入至環形空間中的灌漿材料到達電纜饋通且向內或向外逃逸。
通常，環形空間為相對狹窄的，尤其在製造滑動接頭連接而非灌漿連接情況下。然而，即使在灌漿接頭情況下，環形間隙為相對小的，且僅小的容許度在將過渡件插入於中空結構元件之間時被允許。為了防止密封件與將過渡件插入至中空結構元件中干擾或在插入期間被損害，亦提議密封件為可膨脹的。詳言之，密封件經塑形，使得其容積在中空結構元件與過渡件經組裝之後為可膨脹的。舉例而言，密封件可藉由施加填充劑材料至密封件來以氣動或液壓方式膨脹。容積可作為空腔保持於密封件內部。在組裝之後，此容積可在壓力下填充有填充材料，使得密封件在電纜饋通的區域中靠近中空結構元件與過渡件之間的環形間隙。替代地，密封件可包含可膨脹(例如，含黏土)材料，該材料在與水接觸之後膨脹。
根據一個實施例，提議，中空結構元件之電纜入口的中心在中空結構元件之縱向方向上自過渡件的電纜入口之中心偏移。電纜入口之中心之間的距離藉此較佳小於電纜入口中之至少一者的開口半徑。詳言之，過渡件的電纜入口在縱向方向上位於中空結構元件的電纜入口上方，限制條件為過渡件插入至中空結構元件中。假定過渡件在重疊區域中位於外部，則電纜入口開口的中心係在中空結構元件之電纜入口開口的中心下方。自塔之頂部佈線至電纜入口的電纜自塔內部至塔外部以半徑行進。結果，電纜不僅關於其中心軸線徑向行進脫離塔，而且在縱向方向上延伸。此情形由經偏移之電纜饋通做出解釋。
詳言之，提議，過渡件之電纜饋通的上部邊緣配置於中空結構元件之電纜饋通的下部邊緣上方。此偏移可詳言之為至少0.25 m，較佳0.5 m。然而，偏移並非大到電纜饋通不再重疊。始終保持穿過兩個電纜饋通的淨寬。
根據一個實施例，提議，中空結構元件與過渡件之間的環形空間經至少部分灌漿。為了防止灌漿材料與電纜饋通干涉，提議，中空結構元件之縱向方向上的灌漿連接件之上部邊緣係至少在電纜饋通中之一者的下部邊緣下方。灌漿連接件經製造，使得灌漿連接件在重疊區中完全在電纜饋通下方。在必要時，其他灌漿連接件設置於兩個電纜入口開口中之較高電纜如接口開口的上部頂部邊緣上方。在此狀況下，灌漿密封件必須皆設置於電纜入口的高度周圍。
電纜饋通應重疊，在必要時為同心的，電纜饋通之至少垂直軸線可係在一個平面中。當過渡件及中空結構元件的管插入至彼此中時，必須確保電纜饋通在安設狀態下彼此重疊。然而，當插入至彼此中時，電纜入口孔可抵靠於彼此扭曲。此情形在海上應用中為特別有問題的，此係由於其自安設容器並不易於可見及/或歸因於波難以控制管抵靠彼此如何扭轉。又，懸置管的繩索，尤其是過渡件懸置於上面的繩索並非扭力剛性的，使得管相對於彼此的扭轉可發生。
舉例而言，為了防止此情形，可提供插入輔助件。因此，插入輔助件可設置於中空結構元件的前上邊緣處。此插入輔助件可徑向向內突出，且可配置於中空結構元件的內部殼表面上。又，插入輔助件可替代地或累積地突出超出端面以形成收納漏斗用於過渡件。插入輔助件可以溝槽或漏斗的形式遠離中空結構元件的呈漏斗形狀之端面邊緣開啟，以允許過渡件的插入輔助件旋擰於端面邊緣中。相同情形亦可應用至過渡件的插入輔助件。此插入輔助件可徑向向外突出。過渡件的插入輔助件可配置於過渡件的下部端面邊緣及/或外部殼表面上。此插入輔助件亦可以漏斗形方式指向遠離過渡件的下部端面邊緣。
對於插入輔助件亦有可能的是自外壁在過渡件上縱向延伸達一距離。至插入輔助件之外壁的距離可係使得插入輔助件可在中空結構元件上方滑動。接著，徑向向外面向的插入輔助件可設置於中空結構元件上，使得插入輔助件因此不與旋擰製程干涉，詳言之，不與過渡件至中空結構元件中的插入干涉。
插入輔助件可遠離在過渡件及中空結構元件兩者之外部殼表面上的環形空間配置。插入輔助件引起待界定之中空結構元件與過渡性元件之方位角的相對對準。方位角可由圍繞中空結構元件與過渡件之縱向軸線的角度位置來指示。
根據實施例，提議，插入輔助件包含彼此嚙合的徑向向內及/或徑向向外突出的突出部及/或凹座。
在電纜為中空結構元件的饋通之後，電纜自由地懸置於空氣或水中，詳言之開放海域中。為了使得自由懸置之電纜的長度儘可能地短，楔形構造元件可以至中空結構元件的徑向距離配置於底部處。不同於灌漿保護件，此楔形構造元件圍繞中空結構元件配置於僅有限環形區段中，該灌漿保護件圍繞中空結構元件完全圓周地填充。
詳言之，構造元件由如本文中所描述的礦物建築材料形成。構造元件可以斜坡方式收納自由懸置的電纜，且將電纜導引至接地。楔形意謂，構造元件形成用於電纜的斜坡，該斜坡遠離中空構造元件在徑向方向上漸縮。構造元件為獨立創造性的，且可與本文中所描述之其他特徵組合地提供。詳言之，構造元件亦可用以在重疊區外部僅過渡件中提供電纜饋通。在此狀況下，自由電纜長度對於重疊區域中之電纜饋通較高，但此情形可藉由構造元件來減小。
為了容納電纜，且詳言之為了防止電纜由例如海流被推動遠離構造元件，在徑向方向上延伸的凹部可配置於構造元件之表面上以容納電纜。徑向方向指中空結構元件且徑向遠離地指向該中空結構元件。為一或兩個管之饋通的電纜可被插入至凹部中，且因此在所界定導塊中導引至接地。
根據一個實施例，提議，徑向向內指向的擋止件在中空結構元件之末端區中形成於壁的內部殼表面上。擋止件可由以彼此相距達角度間距形成的多個「凸耳」形成。詳言之，擋止件可由徑向向內面向的突出部形成。擋止件可為部分或完全圓周的。擋止件充當用於過渡件的擋止件，該擋止件插入至中空結構元件中。擋止件之合適軸向配置確保中空結構元件之內部殼表面與過渡件之外部殼表面之間的環形間隙，混凝土或灌漿可經傾倒至環形間隙中以形成灌漿接頭。替代地，若過渡件在中空結構元件上方滑動，則外部殼表面上之凸耳將經配置從而徑向向外突出。作為又一替代例，滑動接頭經設計為滑動接頭。
中空結構元件較佳具有至少7 m的實施例深度。此情形可足以將中空結構元件基座設置在地面中。7 m與20 m之間的接合長度為較佳的。
根據一個實施例，提議，中空結構元件在至少50%之縱向延伸上方單一地製造。亦提議，中空結構元件在其下端的區中單一地製造，直至海床/地形底部上方高達至少5 m。中空結構元件的單一部分至少部分建立於地面中。
中空結構元件可具有長度延伸，在該長度延伸下，安設狀態下中空結構元件之上部邊緣在海床上方至少5 m處結束，且詳言之在海床上方以不大於中空結構元件之外部或內部直徑的2倍，詳言之小於中空結構元件之外部或內部直徑的3倍以下結束。
中空結構元件之單一末端較佳經機械加預應力。藉由加預應力產生於混凝土中的壓縮力係使得在具有相同質量及尺寸之單一打樁及/或振動期間發生的張力經補償達至少70%，詳言之至少85%。預力較佳為判定為預應力鋼之鬆弛及/或混凝土中翹曲及收縮損耗及摩擦損耗的推演之後的預力。
藉由在混凝土中加預應力產生的壓縮力係使得在操作期間及/或在最大負載下具有相同質量及尺寸之單一樁中發生的拉力經補償(過度壓縮)達至少45%，詳言之至少65%。
根據實施例實例，提議，中空結構元件為中空圓柱。歸因於圓柱形狀，結構整合度經增大，使得中空結構元件可吸收較高彎曲力矩。
根據實施例實例，提議，建築材料至少部分包含水泥。詳言之，建築材料為與水泥、碎石、砂子及水混合的混凝土，該混凝土在澆鑄之後硬化。
為了良好負載承載能力，已發現，建築材料之水-水泥比率(w/c)＜0.45，詳言之＜0.35或＜0.3。
詳言之，在建築材料根據EN 206及EN1992具有至少C40/50，較佳C70/85，特別是C100/115的強度等級情況下，在風力渦輪機中發生之力矩及剪力由中空結構元件恰當吸收。
在風力渦輪機之服務壽命期間，特別而言在水的永久饋通狀況下基座結構的足夠長期穩定性詳言之由建築材料達成，該建築材料具有小於5%，較佳小於3%，詳言之小於2%的孔含量(氣孔)。以汞壓力孔隙率量測的總孔隙率在28天後應為P28d＜12體積%，且在90天後應為P90d＜10體積%。
中空結構元件的足夠負載承載能力詳言之由建築材料達成，該建築材料具有至少350kg/m³，較佳大於450kg/m³，詳言之大於650kg/m³的水泥含量。
詳言之，對於水的永久饋通，當在海上安設基座結構時，足夠耐久性由建築材料達成，該建築材料在由汞壓力孔隙率量測時具有以體積計的P28d＜12%之孔隙率。P28d為在28天後的量測值。較佳地，孔隙率亦小於10體積%。對於係90天後之量測值的P90d，孔隙率較佳為＜10體積%，詳言之＜8體積%。
根據實例實施例，提議，壁經機械加預應力。預應力在裂紋上方加壓且因此極大地保持表面無拉應力，此情形詳言之在波動扭矩負載狀況下為有利的。預張力較佳為壁之壓縮強度的5%、詳言之大於15%，詳言之大於壓縮強度。預張力較佳在縱向方向上施加。
對於在動態環境條件下的增大之穩定性，提議，建築材料經金屬強化。金屬強化件詳言之為鋼強化件。強化件可由纖維及強化條來提供。纖維強化件亦可由碳纖維、玻璃纖維或金屬纖維來提供。
強化件可係使得建築材料在90%的量測點處，較佳98%的量測點處具有至少大於26 mm，較佳至少大於40 mm的混凝土覆蓋。
建築材料可由鐵素體不銹鋼強化鋼來強化。強化件可具有並不超出18 M%的鉻含量。強化件可含有鉬。
材料可由奧氏體不銹鋼強化鋼來強化。強化件可具有至少5 M%，詳言之介於5 M%與14 M%之間的鎳，及/或介於12 M%與22 M%之間，詳言之15 M%與20 M%之間的鉻。
建築材料可由鐵素體-奧氏體不銹鋼強化鋼來強化。強化件可具有至少18 M%，詳言之介於15 M%與20 M%之間的鉻，及介於2 M%與8 M%之間的鎳且視需要鉬。
根據實施例實例，提議，頂面經金屬強化，詳言之金屬強化件自頂表面伸出。經由頂面，中空結構元件在地面中建立，詳言之經打樁或振動。此情形意謂，在建立自身期間，頂端面上的機械負載為極高的。為了耐受此等機械負載且詳言之為了防止損害，端面之金屬強化件為較佳的。若設置自端面伸出的圓周腹板，則振動工具或打樁工具的建立工具可停置於此強化件上，且並非直接在中空結構元件的建築材料上。由於金屬強化件相較於礦物建築材料為相當更具延展性的，因此此情形在建立期間防止損害。
根據一個實施例，提議，中空結構元件之末端區中的強化件在其上端面及/或下端面處之密度相較於中空結構元件之中心區中的密度較大。端面處的機械負載高於中心區中的機械負載，特別而言在建立期間。建立工具，詳言之打樁工具或振動工具嚙合於頂部端面上。在底部端面處，中空結構元件經打樁至地面中，且底部端面必須使地面移位。在此等兩個端面處，強化件較大，亦即，強化件之強度相較於中心區域增大。
對於登錄平台(landing platform)或安設平台，徑向向外面向的裙板在中空結構元件之末端區中形成於壁的外部殼表面上。裙板可為部分或完全圓周的。詳言之，裙板在徑向方向上與上部端面隔開。
為了增大之穩定性，提議，建築材料詳言之由密封膜密封。此密封箔可為例如鋁-丁基密封箔。
與本文中描述之特徵中之任一者組合的另一態樣可係在船登錄平台內的電纜佈線中。船登錄平台可設置於過渡件上，詳言之作為徑向向外面向的至少部分圓周平台。此平台附接至過渡件。由所謂碰墊管保護平台免受入塢輪船影響。碰墊管距過渡件以徑向距離附接至過渡件，詳言之焊接至過渡件。與過渡件一起，碰墊管跨越一表面，在該表面內，登錄平台經至少部分配置。
現有可能的是提供此等管不僅保護免受登錄輪船之衝擊影響而且作為電纜導塊。舉例而言，有可能使碰墊管延伸，該等碰墊管以其他方式在長度上受到限制而不超出中空結構元件。碰墊管如所提及在徑向條件下係至過渡件的外部殼表面。提議，此徑向距離大於中空結構元件之外壁距過渡件之外壁的徑向距離。因此，當碰墊管經安裝時或當過渡件與碰墊管一起安裝時，確保碰墊管並不與中空結構元件抵接。
碰墊管沿著中空結構元件的外部行進。詳言之，碰墊管配置於重疊區中，從而朝向地面延伸超出中空結構元件。自塔降低的電纜可在碰墊管上方脫離塔佈線，且可在碰墊管中佈線至下部出口。在碰墊管的下部出口處，電纜可接著經自由懸置或導引至地面。
另外或替代地，對於來自登錄平台上的梯子之梯子翼梁(spar)可能的是用作灌漿線路。此類梯子翼梁為配置於登錄平台上的中空管。梯子翼梁與過渡件之間的距離小於碰墊(fender)管之間的距離。詳言之，梯子翼梁可向上導引至中空結構元件與過渡件之間的接頭。灌漿材料可經由梯子翼梁饋入至中空結構元件與過渡件之間的環形間隙中。為此目的，梯子翼梁在上部側上設置有漏斗，例如以便能夠特別易於填充灌漿材料。
較佳實施例之詳細說明
圖1繪示風力渦輪機2，其係將基礎設在海中。此處進行之陳述應用於海上基座結構及岸上基座結構兩者。
風力渦輪機2經由風力渦輪機基座結構建立於海床6中。中空結構元件4以實施例長度4a建立於海床中。中空結構元件4例如經由灌漿連接件或滑動接頭連接件連接至過渡件10，該滑動接頭連接件為習知已知的。過渡件10在水表面8上方延伸。
風力渦輪機12此處作為實例配置於過渡件10上，但亦可提供配電站、變電所或類似者。對於中空結構元件4的基座，中空結構元件4經打樁或振動至海床6中。
過渡件10在重疊區域10b情況下插入至中空結構元件4中，如在圖2中示意性且高度簡化。過渡件10在過渡區域10a情況下自中空結構元件4伸出。
詳言之，中空結構元件4形成為單樁。中空結構元件4具有壁4c。壁4c詳言之由混凝土形成。
過渡件10亦形成為中空結構元件，且其壁10c較佳由鋼形成。
中空結構元件4與過渡件10之間的連接以所謂灌漿接頭或滑動接頭進行。
灌漿接頭方法此處作為實例呈現。然而，關於電纜饋通的解釋同樣適用於滑動接頭連接件。
在灌漿接頭製程中，在圖2中經極大放大地繪示的環形空間(環形間隙) 14在中空結構4與過渡件10之間填充有灌漿。此製程本身為熟知的。
然而，若自風力渦輪機12在過渡件10內部向下導引的電纜16將在重疊區域10b中導引至外部，亦即穿過過渡件10之壁10c及中空結構元件4的壁4c兩者，則問題在灌漿接頭情況下以及滑動接頭情況下出現。為了此目的，電纜饋通必須設置於兩個壁4c、10c中。此等電纜饋通必須彼此對準，且中空結構元件4、10相對於彼此必須不扭轉。此外，在灌漿連接的狀況下，灌漿材料必須不自電纜饋通洩露出。
諸如插入輔助件、對準輔助件或類似者的合適措施殼用以關於彼此對準中空結構元件4、10。
對於電纜16的饋通，電纜饋通以重疊方式關於彼此對準，如圖3中所繪示。在圖3中，可看出，過渡件10插入至中空結構元件4中。在過渡件10之底部側上，過渡件10在向內面向的擋止件18處支撐於中空結構元件4中。中空結構元件4以一方式與過渡件10對準，使得電纜饋通20a、20b彼此重疊。
過渡件10處的電纜饋通20a穿過壁10c。中空結構元件4上之電纜饋通20b穿過壁4c。
過渡件10上之電纜饋通20a可自中空結構元件4之電纜饋通20b縱向偏移。然而，此偏移較佳小於電纜饋通20a、20b中之至少一者的半徑，在任何狀況下小於電纜饋通20a、20b中最小者的直徑。
電纜饋通20a、20b關於中空結構部件4及過渡件10之縱向軸線在其角度位置上關於彼此對準。電纜16可經饋送穿過電纜饋通20a、20b。
一個此電纜饋通繪示於圖4a中。此處，過渡件10插入至中空結構元件4中且停置於擋止件18上，該擋止件徑向指向內。電纜16在過渡件10內部導引至重疊區域10b中。在重疊區10b中，電纜饋通20a、20b彼此對準，使得電纜16可穿過兩個壁4c、10c。
如上文所解釋，環形空間14在灌漿連接件狀況下填充有填充材料22。填充材料22在過渡件10已插入至中空結構元件4中之後引入至環形空間14中。
現今，為了防止填充材料22在電纜饋通20a、20b處逃逸，提議圓周密封件24。密封件24以圓周方式配置於環形空間14中，且垂直地密封環形空間14。
另一電纜饋通繪示於圖4b中。此處，中空結構元件4插入至過渡件10中且停置於擋止件18上，該擋止件徑向指向外。
與圖3及圖4a形成對比，過渡件10在徑向向外指向的擋止件18上在底側上支撐於中空結構元件4上。中空結構元件4與過渡件10對準，使得電纜饋通20a、20b彼此重疊。
過渡件10處的電纜饋通20a穿過壁10c。中空結構元件4上之電纜饋通20b穿過壁4c。
過渡件10上之電纜饋通20a可自中空結構元件4之電纜饋通20b縱向偏移。然而，不同於圖4a，此偏移係使得電纜饋通20b定位於電纜饋通20a下方。
如在開始時所解釋，環形空間14在灌漿連接狀況下填充有填充材料22。填充材料22在中空結構元件4已插入至過渡件10中之後引入至環形空間14中。
密封電纜饋通20a、20b的另一可能性繪示於圖5中。此處再者，過渡件10插入至中空結構元件4中，且電纜饋通20a、20b彼此重疊。在圖5中，繪示完全重疊。徑向圓周地圍繞電纜饋通20a、20b，密封件24設置於環形空間14中。密封件24因此並不在環形空間14中水平圓周地行進，而是圍繞電纜饋通20a、20b徑向圓周地行進。此密封件22亦防止填充劑材料22至電纜饋通20a、20b中的饋通。
保護電纜不受損害的另一方式繪示於圖6a中。此處，可瞭解，中空結構元件4在海床6處具備沖刷保護件26。沖刷保護件26圍繞中空結構元件4在海床6處為完整圓周的。電纜16為風力渦輪機2的以所繪示方式穿過電纜饋通20a、20b的饋通。為了防止風力渦輪機2外部的自由電纜長度變得過長且因此防止歸因於海流而使對電纜16機械加應力過大，提議楔形構造元件28。
不同於為完整圓周的沖刷保護件26，構造元件28僅在角形區段中圍繞風力渦輪機2配置。構造元件28係使得，構造元件隨著半徑增大具有徑向至風力渦輪機2的較低構造高度。此楔形形狀允許電纜16遠離海床6以較大高度收納，且以機械穩定方式導引至海床6。
圖6b繪示構造元件28的示意性俯視圖。圓周地圍繞中空結構元件4為沖刷保護件26。在圍繞中空結構元件4的僅有限角形區段中，設置構造元件28。溝槽28a可設置於構造元件28的背離海床6之表面上。溝槽28a亦可被稱作凹座或類似者。電纜16可插入至此溝槽28a中，使得電纜16固定於構造元件28上，且詳言之不可由海流自構造元件28壓下。具有其所有特徵的構造元件28可為獨立創造性的，且與本文中所描述之所有特徵自由地組合。
本發明的可與本文中描述之所有態樣組合但可獨立地為創造性的另一獨立態樣繪示於圖7中。船登錄平台30可安置於過渡件10上。船登錄平台30係在水表面8上方。梯子32及碰墊管34配置於船登錄平台30上。梯子32可直接附接至平台30。系桿32a可作為管設置於梯子上。在翼梁32a的一個側上，翼梁32a可具有漏斗形開口32b。此漏斗形開口可經形成從而收納填充劑材料22。填充材料22可穿過翼梁32a至環形間隙14。翼梁32a可經塑形，使得其下部開口32c經塑形至環形間隙14中或面向環形間隙14。因此，填充劑材料22可經由翼梁32a引入至環形間隙14中以形成灌漿連接。
替代地或累積地，對於藉由電纜饋通20a、20b的電纜佈線，電纜16亦可佈線於碰墊管34內。較佳地，碰墊管34直接附接至過渡件10。碰墊管可自船登錄平台佈線至水表面8下方。碰墊管34可距過渡件10以距離34a配置，此距離34a大於中空結構元件4與過渡件10之間的半徑差。為了導引碰墊管34越過中空結構元件4，中空結構元件4距過渡件10進一步隔開，中空結構元件4的半徑大於過渡件10的半徑。
圖8a繪示可能插入輔助件。徑向向外指向的突出部40設置於過渡件10的底側上。對準輔助件42設置於中空結構元件4的前側邊緣4d處。對準輔助件42可經塑形以遠離前側邊緣4d漸縮。又，對準輔助件可具有突出部40可嚙合所在的溝槽，如在中間影像中可看到。
在擋止件18的區中，插座44可配置於中空結構元件4的內部殼表面上，從而徑向指向內部。在此插座中，突出部40可位於接合狀態，如在右側圖片中可看出。此情形確保中空結構元件4與過渡件10之間的角形對準。
在圖8a中，穿過過渡件10及中空結構元件4的一方面未經接合狀態下且另一方面接合狀態下的橫截面繪示於左側。t在右側，各別接合步驟自左側至右側繪示。
在圖8b中，插座44及突出部42如圖8a中一般形成。此等插座及突出部用於過渡件10與中空結構元件4之間的角形對準。
與圖8a形成對比，插入輔助件形成於過渡件10的外部殼表面上。桿形元件50可朝向過渡件10之底部在過渡件10的縱向方向上距過渡件10的外部殼表面以徑向距離延伸。
對應地，插座52可在末端邊緣4d處設置於中空結構元件4上。插座52可在中空結構元件4之縱向方向上自端面邊緣4d延伸，且具有溝槽或開口。桿形元件50在插入期間可嚙合於此溝槽或開口中，使得過渡件10可插入至中空結構元件4中。插座52可例如為收納桿形元件50的套筒或管。插座52可具有徑向加寬開口以促進桿形元件50的插入。當桿形元件50插入至插座52中時，插座52界定過渡件10與中空結構元件4之間的徑向位置。經由此情形，此等兩個元件可關於彼此對準，且詳言之其縱向軸線可關於彼此對準，詳言之關於彼此大體共線。
2,12:風力渦輪機 4:中空結構元件 4a:實施例長度 4b:伸出長度 4c,10c:壁 4d:端面 6:海床 8:水表面 10:過渡件 10a:過渡區域 10b:重疊區域 14:角形空間 16:電纜 18:擋止件 20a,20b:電纜饋通 22:填充劑材料 24:密封件 26:沖刷保護件 28:構造元件 28a:溝槽 30:登錄平台 32:梯子 32a:翼梁 32b,32c:開口 34:碰墊管 34a:距離 40:突出部 42:對準輔助件 44,52:插座 50:條形元件
本發明參看繪示實施例的圖式更詳細地解釋。在圖式中繪示： 圖1繪示風力渦輪機與風力渦輪機基座結構； 圖2繪示重疊區域的示意性視圖； 圖3繪示重疊電纜入口的視圖； 圖4a繪示穿過電纜入口的橫截面圖； 圖4b繪示穿過電纜饋通的橫截面圖； 圖5繪示具有徑向密封件的電纜饋通； 圖6a繪示具有電纜饋通的風力渦輪機； 圖6b繪示構造元件上的電纜； 圖7繪示船登錄平台； 圖8a、圖8b繪示插入輔助件的實施例。
4:中空結構元件
4c,10c:壁
10:過渡件
10a:過渡區域
10b:重疊區域
14:角形空間
16:電纜
18:擋止件
20a,20b:電纜饋通
22:填充劑材料
24:密封件

Claims (20)

  1. 一種風力渦輪機基座結構，包含： 一中空結構元件，該中空結構元件具有一縱向延伸的圓周壁，一第一電纜饋通安置於該壁中且穿過該壁， 一過渡件，具有： 一重疊區及一過渡區，該重疊區突出至該中空結構元件中，該過渡區在端面處自該中空結構元件突出，及 在縱向方向上延伸的一圓周壁，穿過該壁的一第二電纜饋通配置於該壁中之該重疊區中， 其特徵在於在該中空結構元件與過渡件的經組裝狀態下，該第一電纜饋通及該第二電纜饋通以至少部分重疊的方式彼此抵靠。
  2. 如請求項1所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於一電纜自該過渡件的內部導引穿過該第一電纜饋通及該第二電纜饋通。
  3. 如請求項1或2中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該中空結構元件之該電纜饋通在安設狀態下位於海床上方1.0m與5m之間，較佳地位於海床上方1.5m與3.5m之間。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於在該中空結構元件之內部殼表面與該過渡件之外部殼表面之間的一環形空間中，圓周向地配置了抵接該等殼表面之一密封件，特別是在該中空結構元件的縱向方向上，一密封件配置於該電纜饋通上方，及/或一密封件配置於該電纜饋通下方。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於在距該等電纜饋通一徑向距離處，一圍繞該等電纜饋通行進之密封件配置於該中空結構元件之該內部殼表面與該過渡件之該外部殼表面之間的一環形空間中，特別是該密封件以一圓形或橢圓形方式圍封該電纜饋通。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該密封件為可膨脹的，使得該密封件之體積在組裝該中空結構元件與該過渡件之後可經增大，特別是該密封件由一填充材料以氣動或液壓方式壓緊。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該中空結構元件之電纜入口的中心點在該中空結構元件的縱向方向上相對於該過渡件之電纜入口的中心點偏移，其中該等中心點的該距離小於該等電纜入口中之至少一者的一開口半徑。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該中空結構元件與該過渡件之間的該環形空間至少部分經灌漿，其中在該中空結構元件之縱向方向上之灌漿連接件的一上部邊緣係至少在該等電纜饋通中之一者的一下部邊緣下方。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於配置於該中空結構元件之一上部前邊緣處的插入輔助件與配置於該過渡件之一下部前邊緣處的插入輔助件協作，使得該中空結構元件之方位角與該過渡件之方位角的一相對對準經界定。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該等插入輔助件使徑向向內及徑向向外突出的突出部與凹座互鎖。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於在距該中空結構元件一徑向距離處安置一楔形的構造元件，該構造元件遠離該中空結構元件漸縮。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於在一徑向方向上延伸的一凹部配置於該構造元件的一表面上從而收納該電纜。
  13. 如請求項1至12中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於一徑向向內面向的擋止件在該中空結構元件之一末端區中形成於該壁的該內部殼表面上。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之風力渦輪機基座結構 其特徵在於該中空結構元件為中空圓柱的。
  15. 如請求項1至14中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該中空結構元件至少部分由一礦物的建築材料形成，及/或 該建築物材料至少部分含有水泥，及/或 該建築材料之水/水泥比率(w/c)小於0.45，特別是小於0.35或小於0.3，及/或 該建築材料根據EN 206及EN 1992具有至少C40/50，較佳C70/80，特別是C100/115的一強度等級，及/或 該建築材料具有小於5%，較佳小於3%，特別是小於2%的一孔含量(氣孔)，及/或 該建築材料具有至少350 kg/m³，較佳大於450 kg/m³，特別是大於550 kg/m³，特別是高達600 kg/m³的一水泥含量，及/或 在一汞壓力孔隙率量測中，該建築材料具有小於12vol%，特別是小於10vol%的一孔隙率P28d，及小於10vol%，特別是小於8vol%的P90d。
  16. 如請求項1至15中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該壁以機械方式加預應力，特別是藉由大於該壁之壓縮強度5%的預應力，特別是大於15%的預應力，該預應力較佳在縱向方向上施加。
  17. 如請求項1至16中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該建築材料經金屬強化，及/或 該強化件(在所有量測點的98%)具有不小於26 mm，較佳不小於40 mm的混凝土覆蓋，及/或 該建築材料藉由鐵素體不銹鋼強化鋼來強化，該強化鋼的鉻含量不超出18 M%且可含有鉬，及/或 該建築材料藉由奧氏體不銹鋼強化鋼來強化，該奧氏體不銹鋼強化鋼含有至少5%，特別是8%至14 M%的鎳，以及12 M%至22 M%，特別是15%至20%的鉻，及/或 該建築材料藉由鐵素體-奧氏體不銹鋼強化鋼來強化，該強化鋼含有至少18 M%的鉻及2%至8%的鎳且視需要含有鉬。
  18. 如請求項1至17中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該中空結構元件之上端面經金屬強化，特別是一金屬的強化件自該上端面伸出，特別自該上端面完全圓周地伸出，及/或 該強化件在該中空結構元件之一末端區中在其上側端面及/或下側端面處之密度相較於該中空結構元件之一中心區中的密度較大。
  19. 如請求項1至18中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於一徑向向外指向的套環在該中空結構元件之一末端區中形成於該壁的該外部殼表面上。
  20. 如請求項1至19中任一項所述之風力渦輪機基座結構， 其特徵在於該建築材料特別是由一密封膜密封。
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