(57)【要約】  本発明は、特に風力原動機に用いられる支持構造であって、少なくとも２つのセグメント（１２，１４，１６）を備え、セグメントは、セグメントの縦軸線（Ｌ）が互いにほぼ同一線上に延在するように、相互に結合されており、セグメント（１２，１４，１６）のうちの少なくとも１つのセグメントは、筒状区分であって、筒状区分は、相互に向き合う、少なくとも部分的に相互に結合された少なくとも２つの接合面（１８）を有する、支持構造に関する。接合面（１８）の結合部は、少なくとも１つの溶接結合部（２０）を有し、溶接結合部（２０）の厚さは、筒状区分（１２，１４，１６）の壁厚よりも小さい、かつ／または接合面（１８）の結合部は、少なくとも１つの保持クランプ（２４）を有することにより、短縮された時間で製作可能であるとともにより低コストである支持構造（１０）が提供される。
2019512628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に風力原動機に用いられる支持構造であって、
−少なくとも２つのセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）を備え、該セグメントは、該セグメントの縦軸線（Ｌ）が互いにほぼ同一線上に延在するように、相互に結合されており、
−前記セグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）のうちの少なくとも１つのセグメントは、筒状区分として構成されており、該筒状区分は、相互に向き合う、少なくとも部分的に相互に結合された少なくとも２つの接合面（１８）を有する、支持構造において、
−前記接合面（１８）は、少なくとも１つの溶接結合部（２０）により相互に結合されており、該溶接結合部（２０）の厚さ（ａ）は、少なくとも部分的に、前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の壁厚（ｔ）よりも小さい、かつ／または
−前記接合面（１８）は、少なくとも１つの保持クランプ（２４）により相互に結合されている
ことを特徴とする、支持構造。
【請求項２】
前記保持クランプ（２４）は、
−両側で前記接合面（１８）により挟み込まれている、かつ／または
−前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の外周面および／または内周面と面一に形成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の支持構造。
【請求項３】
前記保持クランプ（２４）は、
−少なくとも１つの凹状の丸み部（２８）を有し、該丸み部（２８）は、特に実質的に滑らかに前記接合面（１８）へ移行している、かつ／または
−実質的に両端側で凹面状の形状を有する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の支持構造。
【請求項４】
前記接合面（１８）のうちの少なくとも１つの接合面と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面との間の少なくとも１つの移行領域に、切欠き（３６，３８）、特に丸み部（３６，３８）が設けられていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項５】
少なくとも２つの、特に４つの前記切欠き（３６，３８）が設けられており、該切欠き（３６，３８）は、特に、
−相互に向き合って１つの端面に対応付けられている、かつ／または
−相互に離反する側でそれぞれ逆向きの端面に対応付けられている
ことを特徴とする、請求項４記載の支持構造。
【請求項６】
−少なくとも１つの切欠き（３６，３８）が、少なくとも部分的に、特に完全に、隣り合うセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面（４０）により覆われている、かつ／または
−少なくとも１つの切欠き（３６，３８）が、少なくとも部分的に、隣り合うセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の切欠き（３６，３８）に接続する、かつ／または
−隣り合う２つのセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の少なくとも２つの切欠き（３６，３８）が、周方向側で相互に角度をずらして配置されている
ことを特徴とする、請求項４または５記載の支持構造。
【請求項７】
−前記溶接結合部（２０，２１）は、厚さ方向の横断面において圧縮残留応力を有し、圧縮残留応力は、特に冷間変形および／または鍛造により発生させられる、かつ／または
−前記溶接結合部は、穿孔により負荷軽減されている
ことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項８】
前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の、前記接合面（１８）に対応付けられた領域に、少なくとも部分的に筒状区分壁の増厚部が設けられていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項９】
−前記接合面（１８）は、少なくとも部分的に相互間隔を有する、かつ／または相互に当接する、かつ／または
−前記接合面（１８）の間に、少なくとも１つのプレート（２２）が配置されており、該プレート（２２）は、特に
−実質的にパイプ内部へ突出するように延在する、かつ／または
−略Ｌ字形の横断面を有する
ことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項１０】
前記接合面（１８）の間に、少なくとも１つの防食手段が配置されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項１１】
−１つの接合面（１８）と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面（５０）との間の少なくとも１つの移行領域（５２）に、少なくとも１つの丸み付け縁部（５６）が設けられており、特に、前記溶接結合部（２０，６４）は、相互に向き合う前記接合面（１８）の、前記丸み付け縁部（５６）に対応付けられた領域（６０）を部分的にまたは完全に充填する、かつ／または
−１つの接合面（１８）と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の内周面および／または外周面との間の少なくとも１つの移行領域に、少なくとも１つの丸み付け縁部が設けられており、特に、前記溶接結合部（２０）は、相互に向き合う前記接合面の、前記丸み付け縁部に対応付けられた領域を部分的にまたは完全に充填する
ことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項１２】
−前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の壁厚（ｔ）は、前記接合面（１８）に隣接する領域（６２）で先細りに構成されており、特に楔状に斜面により先細りに構成されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に風力原動機に用いられる支持構造であって、少なくとも２つのセグメントを備え、セグメントは、セグメントの縦軸線が互いにほぼ同一線上に延在するように、相互に結合されており、少なくとも１つのセグメントは、筒状区分であり、筒状区分は、相互に向き合う、少なくとも部分的に相互に結合された少なくとも２つの接合面を有する、支持構造に関する。
【０００２】
従来技術において、冒頭で述べた形態の支持構造または下部構造を、特にオフショアで使用するために、たとえば風力原動機の基礎杭、移行部材またはタワーの要素として使用することが知られている。支持構造または下部構造は、一方では（海）底における風力原動機の確実な固定を保証し、他方ではナセルおよびロータを支持するために用いられる。
【０００３】
以前から知られた支持構造は、複数のいわゆる筒状区分から構成される。これに対して、各々の筒状区分は、１つまたは複数の金属製プレートから製作されており、プレートは、製作されるべきセグメントの形状に応じて曲げられ、湾曲状態で対向するプレート縁または接合面が相互に溶接可能である。
【０００４】
対向するプレート縁の溶接は、通常、縦方向溶接シームを介して行われる。縦方向溶接シームは、たとえばＥＮ  ＩＳＯ  ２５５３、表２に準拠する両側のグルーブ溶接として、サブマージアーク溶接を用いて実行することができる。その際、対向するプレート縁は、たとえば鋭利にされ、これにより後続の溶接プロセスで、完全に溶接される両側のグルーブ溶接が実現されるので、筒状区分の壁厚全体にわたる、対向するプレート縁の結合が行われる。対向するプレート縁の準備だけではなく完全に溶接される両側でのグルーブ溶接部の生産も、時間およびコストが嵩むものである。
【０００５】
支持構造は、続いて、隣接し合う筒状区分がそれぞれ円形溶接シーム、特に完全に溶接されるダブルＶシームにより端面側で結合され、筒状区分の各々の縦軸線が相互に同一線上に延在することにより、相応に構成された多数の筒状区分から組み合わされる。
【０００６】
したがって、相応の支持構造を製作するために、大きな全長を有する多くの溶接シームが必要であり、これにより支持構造の製作は煩雑であり、コストが嵩んでしまう。ゆえに、たとえばそれぞれ３メートルの高さと７メートルの直径とを有する２つのセグメントを製作して結合するために、約２８ｍの全長を有する溶接シームが必要であり、すなわち個々の筒状区分の対向する側縁または材料縁を相互に結合するために２×３ｍの縦方向溶接シームと、２つのセグメントを端面側で結合するための約２２ｍの円形溶接シームとが必要である。
【０００７】
本発明の根底を成す課題は、短縮された時間で製作可能であり、したがってより低コストである支持構造を提供することである。
【０００８】
本発明の根底を成す課題は、独立請求項の特徴部に記載の構成を有する支持構造により解決される。好適な実施の態様は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の根底を成す課題は、特に風力原動機に用いられる支持構造であって、少なくとも２つのセグメントを備え、セグメントは、セグメントの縦軸線が互いにほぼ同一線上に延在するように、相互に結合されており、少なくとも１つのセグメントは、筒状区分であり、筒状区分は、相互に向き合う、少なくとも部分的に相互に結合された少なくとも２つの接合面を有する、支持構造により解決される。第１の態様によれば、接合面の結合部は、少なくとも１つの溶接結合部を有し、溶接結合部の厚さは、少なくとも部分的に、筒状区分の壁厚よりも小さい。第１の態様に対して代替的にまたは補足的に、第２の態様によれば、接合面の結合部は、少なくとも１つの保持クランプを有する。
【００１０】
両方のセグメントは、筒状区分として構成することができる。支持要素は、多数のセグメントから構成されてよい。
【００１１】
接合面の結合部は、セグメントとの端面側の結合の前でかつ／または後で筒状区分の形状を保持するために用いられる。この場合、結合部は、一時的に、ひいては特に筒状区分とセグメントとの端面側の結合の後で除去可能にまたは取外し可能に構成されてよい。
【００１２】
厚さが少なくとも部分的に筒状区分の壁厚よりも小さい溶接結合部、特に溶接シームを設けることにより得られる利点によれば、壁厚全体にわたる完全な溶接を要する構成手段と比べて、プロセス時間および構成部品への入熱量を低減することができる。予想を超えて、生産プロセスにおいて筒状区分の形状を確実に保持するのに、部分領域における接合面の結合ですでに十分であることが判明した。
【００１３】
この場合、溶接結合部、特に溶接シームの厚さは、筒状区分の壁厚に沿った溶接結合部の延伸長さである。換言すると、筒状区分の壁厚だけではなく溶接結合部の厚さも、縦軸線に対して横向きの断面で見て、特に筒状区分の内周面および／または外周面に対して直交方向の断面で見て測定される。筒状区分の壁厚は、展開されたプレート（プレートから筒状区分が変形により製作される）の厚さに相当する。
【００１４】
したがって、溶接結合部は、後続の操作プロセスおよび結合プロセスのために筒状区分の前固定を成すタック溶接部であってよい。筒状区分が端面側で別のセグメントと結合された後で、タック溶接部を取り外すまたは構成部品に残してよい。
【００１５】
溶接結合部は、部分長さ、２つまたは３つ以上の縦方向部分または筒状区分の全長にわたって延在してよい。この場合、筒状区分の長さは、縦軸線に対して平行に測定される。特に複数の別個の点溶接部または１つもしくは複数の縦方向溶接シームを、筒状区分の部分長さもしくは縦方向部分の領域に、または全長に沿って設けることができる。
【００１６】
溶接結合部の、たとえば溶接シームの溶接ビードの、縦軸線に対して横向きの断面で見て測定される厚さｄ１は、筒状区分の壁厚ｄ２の１／２以下、好適には１／１０以下、さらに好適には１／２０以下であってよく、したがってｄ１≦０．５×ｄ２、好適にはｄ１≦０．１×ｄ２、さらに好適にはｄ１≦０．０５×ｄ２の規定を満たすことができる。ゆえに筒状区分の壁厚は、たとえば１００ｍｍであってよく、他方、溶接結合部の厚さ、たとえば溶接シームの溶接ビードは、５ｍｍ以下でしかない。厚さｄ１は、本発明では、たとえばＥＮ  ＩＳＯ  ２５５３、表５に準拠する厚さｓであってよい。
【００１７】
代替的にまたは補足的に、接合面は、本発明の第２の態様によれば、少なくとも１つの保持クランプを介して相互に結合することができる。保持クランプは、接合面を相互に結合するために、接合面の領域に材料結合式にまたは取外し可能に取り付けることができる中間部材であってよい。保持クランプは、筒状区分を、操作プロセスおよび結合プロセスにおいて、かつ場合によっては組付けが完了した状態で所望の形状に保持するのに用いられる。筒状区分が端面側で別のセグメントと結合された後で、保持クランプを取り外すまたは構成部品に残してよい。
【００１８】
保持クランプにより得られる利点によれば、接合面の領域に連続的な縦方向溶接シームを設けなくてよく、それにもかかわらず筒状区分の形状安定性が保証される。ゆえに相互に向き合う接合面は、相互にたとえば１メートルの間隔を有してよく、この場合、その間隔は、保持クランプにより覆われ、これにより接合面の間に結合部が形成される。もちろん、２つまたは３つ以上の保持クランプを接合面の間に設けることができる。
【００１９】
保持クランプは、溶接結合、ねじ結合、ピン結合、リベット結合または磁気結合により、各々の接合面の領域に取り付けることができる。この場合、溶接結合部は、たとえば前述の形で、完全な溶接が行われるのではなく、相互に向き合う、結合されるべき構成部品区分の厚さおよび／または長さの一部の領域にだけ認められるように構成されてよい。
【００２０】
本発明の１改良態様によれば、保持クランプは、両側で接合面により挟み込まれてよい、かつ／または筒状区分の外周面および／または内周面と面一に終端してよい。このようにすると、保持クランプは、構成部品の外寸または組立てが完了した状態での筒状区分の所要構成ペースを増加することなく筒状区分の壁幾何学構造に組み入れることができる。
【００２１】
隣接するまたは隣り合って設けられた溶接シームにできるだけわずかな引張応力が導入されるようにするために、保持クランプは、少なくとも１つの凹状の丸み部を有することが可能であり、この場合、丸み部は、特にほぼ段差なく滑らかに接合面へ移行することができる。丸み部は、ケーブル、線路、チューブまたは他の保持要素および／または接続要素用の貫通ガイドとして使用することが可能であり、ひいては周囲から筒状区分の内側へ通じる、またはその逆に通じる貫通開口として使用することができる。
【００２２】
代替的にまたは補足的に、保持クランプは、実質的に両端側で凹面状の形状を有することができる。そのような両端側で凹面状の形状は、特に相互に離反する方向を向いた２つの丸み部を特徴としており、丸み部は、好適にはそれぞれほぼ段差なく滑らかに、対向する接合面へ移行することができる。このようにすると、筒状区分の両方の端面に対してそれぞれ所定の間隔を置いて配置された保持クランプが、両側で、隣接するまたは隣り合う溶接シームへの引張応力の伝達を低減することができる。したがって、両端側で凹面状の保持クランプは、特に、隣り合って配置された２つの溶接シームの間の亀裂止めまたは亀裂制限のために用いることができる。したがって、溶接シームにおいて拡張する亀裂は、保持クランプの領域で中断するまたは停止させることが可能であり、その際、保持クランプを越えて隣接する溶接シームへ亀裂が進行することがない。
【００２３】
支持構造の好適な態様によれば、少なくとも１つの接合面と筒状区分の端面との間の少なくとも１つの移行領域に、切欠き、特に丸み部が設けられている。切欠きは、円形区分または楕円形区分の態様で成形されてよい。切欠きにより、場合によっては接合面の領域に設けられた縦方向溶接シームを負荷軽減することができる。というのも切欠きにより縦方向溶接シームと端面側の円形溶接シームとの間に間隔が形成され、これにより縦方向シームおよび円形溶接シームが相互に直接に移行しないからである。さらに溶接シームに、切欠きの領域で、その厚さ延伸長さに沿って、端面側で特に冷間変形または熱間変形、特に鍛造による機械的な後加工を施すことができる。
【００２４】
１つの改良態様によれば、支持構造に少なくとも２つの、特に４つの切欠きが設けられていてよく、この場合、これらの切欠きが特に対向して１つの端面に対応付けられている。したがって、たとえば１つの筒状区分は、対偶を成して対向して配置された２つの切欠きを有してよく、切欠きは、この筒状区分の端面に対応付けられている。両方の切欠きは、縦断面で見てそれぞれ四分円の態様で成形されていてよく、この場合、対向して配置された切欠きが補足し合い特に半円を形成することができる。同様に、対向して配置された切欠きは、縦断面で見て楕円形半部を形成することができる。このようにすると、接合面の領域に設けられた溶接結合部における均等な負荷および引張負荷の軽減を達成することができる。
【００２５】
代替的にまたは補足的に、支持構造に少なくとも２つの、特に４つの切欠きが設けられていてよく、この場合、切欠きは、特に相互に離反する側でそれぞれ対向する端面に対応付けられている。ゆえに１つの筒状区分の両端面にそれぞれ切欠きが設けられていてよく、これにより場合により設けられる縦方向シームが負荷軽減される。
【００２６】
支持構造の別の態様によれば、少なくとも１つの切欠きは、少なくとも部分的に、特に完全に、隣り合うセグメントの端面により覆われている。したがって、切欠きは、軸方向で、隣り合うセグメントの端面により画定される。切欠きの領域において、好適には、隣り合うセグメントに対する筒状区分の周方向の溶接が行われないので、円形溶接シームは、この箇所で中断されている。したがって切欠きにより、周方向側の溶接シーム長さを低減することができる。
【００２７】
隣り合うまたは隣接する溶接シームの負荷軽減の他に、筒状区分壁の領域に設けられた切欠きは、たとえばケーブル導通部として用いることができる。支持構造に可能な限り大きな貫通開口を設けるために、少なくとも１つの切欠きは、少なくとも部分的に、隣り合うセグメントの切欠きに移行することができる。したがって、筒状区分の切欠きおよび隣り合うセグメント（やはり筒状区分であってよい）の切欠きは、これらの切欠きが軸方向で相互に移行して、補足し合いたとえば縦断面で見て略円形または楕円形の貫通開口を形成するように、配置することができる。
【００２８】
２つのセグメントの、相互に向き合う端面の領域に、周方向側で可能な限り大きく溶接シーム長さを節減できるようにするために、代替的にまたは補足的に設けられた別の態様によれば、隣り合う２つのセグメントの少なくとも２つの切欠きが、周方向側で相互に角度をずらして配置されており、特に、軸方向で切欠きの重畳部が形成されず、一方のセグメントの切欠きが、それぞれ他方のセグメントの、対応付けられた端面により画定されるまたは覆われるように配置されている。
【００２９】
溶接結合部に、その強度を高めるために、機械的な後加工を施すことができる。好適な改良態様によれば、溶接結合部は、厚さ横断面で見て圧縮残留応力を有し、この場合、圧縮残留応力は、特に冷間成形および／または鍛造により発生させられる。溶接シームへの圧縮残留応力の導入は、引張負荷がかかる際の亀裂形成に関する発生度を低減する。したがって、本発明において、溶接結合部、特に溶接シームの厚さ横断面について言及されると、これは、支持構造の縦軸線に対して横向き、特に直交方向の断面を意味している。溶接シームの領域における圧縮残留応力は、公知の形で検出可能であり、たとえばシームの表面硬度の特定により推測することができる。
【００３０】
代替的にまたは補足的に、溶接結合部は、穿孔により負荷軽減することができる。ゆえに溶接シームは、引張残留応力に基づいて亀裂形成が生じやすい領域に適切に配置された孔または凹部を有してよい。たとえば本発明では、縦方向シームと隣接する円形シームとの間の移行領域を、コア穿孔により負荷軽減することが可能で、この場合、縦方向シームの一部、特にベース材料へのその移行領域は、少なくとも部分的に除去される。
【００３１】
支持構造の別の態様によれば、筒状区分の、接合面に対応付けられた領域に、筒状区分壁の増厚部が設けられている。接合面の領域または接合面に隣接する領域における増厚部により、支持構造の強度を全体的に改善することができる。さらに、構造の座屈またはシェル変形の発生度を低減することができる。
【００３２】
支持構造の安定性および強度を高めるために、特に半径方向でセグメントを補強するために、セグメント内に安定化要素を設けることができる。安定化要素は、たとえばステーまたはウェブとして構成することが可能であり、これらは、それぞれ反対側の端部で、それぞれセグメントの内周面に当接し、各々のセグメントを半径方向および軸方向で補強する。セグメント内に、１つの横断面平面または軸方向で分配して、複数のステーまたは安定化要素を配置することが可能であり、これらは、相互に周方向に変位していて、たとえば放射状に重畳して配置されている。
【００３３】
接合面は、支持構造の別の態様によれば、少なくとも部分的に相互間隔を有してよい。したがって筒状区分は、開いた成形体、たとえばＣ字形成形体またはこれに類するものの態様で成形されていてよく、この場合、相互に向き合う接合面は、特に筒状区分の直径が７ｍであり長さが３ｍである場合、たとえば１ｍ以上の相互間隔を有してよい。
【００３４】
代替的にまたは補足的に、支持構造は、接合面が少なくとも部分的に、特にほぼ完全に相互に当接する筒状区分を有することができる。換言すると、接合面は、「突き合わせて」位置し、直接に相互に隣接している。この場合、接合面は、容易に１つまたは複数の縦方向溶接シームをもって、直接に相互に結合することが可能であり、この場合、縦方向溶接シームは、好適には接合面の領域における筒状区分の壁厚よりも小さな厚さを有してよい。相互に接触する接合面は、さらに、隣接するセグメントに対して円形溶接シームを中断なく完全に溶接することができるという利点を提供する。特にサブマージアーク溶接の場合、連続的な溶接シームが好ましい。というのも、シームは、溶接装置を離間させることなく形成することができるからである。
【００３５】
代替的にまたは補足的に、接合面の間に少なくとも１つのプレートを配置することが可能であり、この場合、プレートは、特に、実質的にパイプ内部に突出するように延在するかつ／または略Ｌ字形の横断面を有する。プレートをそれぞれ接合面に溶接することができるので、接合面は、プレートを介して間接的に相互に結合されている。たとえば相互に略平行に延在する縦方向溶接シームを設けることが可能であり、縦方向溶接シームにより、プレートは、少なくとも部分的に両側で挟み込まれ、それぞれ接合面の一方と結合されている。プレートは、ケーブル、線路または管を保持するかつ案内するために、かつ／または防食システムまたは保守装置の構成要素を取り付けるために用いることができる。
【００３６】
支持構造の好適な改良態様によれば、接合面の間に少なくとも１つの防食手段が配置されている。防食手段は、活性陰極防食システム（ＡＫＫＳ）であってよい。接合面が相互に間隔を置いて配置された、開いた成形構造の場合、筒状区分の内周面や外周面に対する防食を保証するのに、接合面の間に配置された１つの（単一の）防食手段ですでに十分であり得る。したがって、内側領域や外側領域に対して別個の犠牲陽極または印加電流陽極を各々の筒状区分に取り付ける必要がないので、接合面の間に１つまたは複数の犠牲陽極および／または印加電流陽極を配置すれば内周面および外周面の防食にとって十分である。
【００３７】
接合面と筒状区分の端面との間の少なくとも１つの移行領域に、少なくとも１つの丸み付け縁部が設けられている、特に、溶接結合部が、相互に向き合う接合面の、丸み付け縁部に対応付けられた領域を部分的にまたは完全に充填することが規定されていてよい。
【００３８】
代替的にまたは補足的に、接合面と筒状区分の内周面および／または外周面との間の少なくとも１つの移行領域に、少なくとも１つの丸み付け縁部が設けられている、特に、溶接結合部が、相互に向き合う接合面の、丸み付け縁部に対応付けられた領域を部分的にまたは完全に充填することが規定されていてよい。
【００３９】
丸み付け縁部は、溶接結合部の領域で切欠き効果を低減して、溶接シームの強度を高めることができる。
【００４０】
丸み付け縁部は、横断面または縦断面で見て、接合面と内周面および／または外周面との間に滑らかな移行部が形成されている、または接合面と筒状区分の端面との間に滑らかな移行部が形成されているように構成することができる。「滑らかな」とは、本発明では、移行部のたとえば接線または曲率が一定に構成されていることを意味している。
【００４１】
別の態様によれば、接合面に隣接する領域における筒状区分の壁厚部が、先細りに構成されている、特に斜面の態様で楔状に先細りに構成されていることが規定されていてよい。先細りは、たとえば完全に溶接された溶接シームが接合面の領域で後から特に研削、吹付けまたはこれに類するものにより部分的に除去されることにより達成することができる。代替的にまたは補足的に、先細り部は、すでに溶接前に、筒状区分の、接合面に隣接する領域に、特に変形および／または機械加工により形成されてよい。
【００４２】
以下、図面につき、本発明を実施の態様に基づいて詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る支持構造を上から見た概略的な斜視図である。
【図２】図１の支持構造を上から見た概略的な断面図である。
【図３】本発明に係る別の支持構造の概略的な側面図である。
【図４】本発明に係る別の支持構造を上から見た概略的な斜視図である。
【図５】本発明に係る別の支持構造を上から見た概略的な斜視図である。
【図６】本発明に係る別の支持構造を上から見た概略的な斜視図である。
【００４４】
図１は、本発明に係る支持構造１０を示している。支持構造１０は、複数のセグメント１２，１４，１６から構成されており、図１では、３つのセグメント１２，１４，１６だけが例示されている。
【００４５】
セグメント１２，１４，１６は、これらのセグメントの縦軸線が相互にほぼ同一線上に延在し、ひいては共通の縦軸線Ｌに沿って合致するように、端面側で相互に結合されている。端面側での結合部は、セグメントの周方向の溶接により実現されているので、セグメントはそれぞれ円形溶接シーム１７を介して相互に結合されている。この場合、半径方向の溶接シーム１７は、端面側でセグメント１２，１４，１６の壁厚全体にわたって完全に半径方向に溶接することができる。
【００４６】
セグメント１２，１４，１６は、筒状区分であり、それぞれ変形された１枚の金属プレート断裁片から製作されている。ここで図示された例では、セグメント１２，１４，１６のプレート厚さｔは、それぞれ約１００ｍｍである。
【００４７】
セグメント１２，１４は、相互に向き合う接合面１８を有し、接合面１８は、溶接結合部２０を介して相互に結合されている。セグメント１２の接合面１８の結合または連結は、間接的に、接合面の間に配置された金属製プレート２２を介して行われる。
【００４８】
プレート２２は、両側でそれぞれ縦方向溶接シーム２０を介して接合面１８と結合されている。プレート２２は、略Ｌ字形の横断面を有し、パイプ内部へ突出するように延在する。支持構造の別の態様によれば、プレート２２の他に、接合面１８の間に、代替的にまたは補足的に防食手段（図示していない）が設けられてよい。
【００４９】
溶接シーム２０の各々の厚さａは、約５ｍｍであり、したがってプレート厚さｔよりも小さい。溶接シーム２０の各々の厚さａ、セグメント１２のプレート厚さｔおよびプレート２２は、図２において、平面ＩＩに沿った横断面で示されており、この場合、平面ＩＩは、縦軸線Ｌに対して直交方向している。
【００５０】
図２から看取されるように、溶接シーム２０は、それぞれ対応付けられた接合面１８の一部しか覆っていない。というのも溶接シーム２０の厚さａが筒状区分１２のプレート厚さｔよりも小さいからである。既述のように、描画は、実際のサイズ比を縮尺通りに再現していない単に概略的なものと解されるべきである。
【００５１】
セグメント１４の接合面１８の結合部は、２枚のプレート２２に対して補足的に、プレート２２の間に配置された保持クランプ２４を有する（図１）。保持クランプ２４は、両側で接合面１８により挟み込まれていて、セグメント１４の内周面（図示していない）および外周面２６と面一に終端している。保持クランプ２４は、セグメント１４の接合面１８に溶接されている。
【００５２】
保持クランプ２４は、２つの凹状の丸み部２８を有し、丸み部２８は、ほぼ段差なく滑らかに接合面１８に移行するので、特に丸み部２８から相互に向き合う接合面１８への移行部に段差または段部が設けられていない。保持クランプ２４は、実質的に両端側で凹面状の形状を有する。
【００５３】
保持クランプ２４の両端側で凹面状の形状により、隣接するまたは隣り合う溶接シーム２０が負荷軽減されるので、特に引張応力による、溶接シーム２０の領域における亀裂形成を回避することができる。さらに、保持クランプ２４は、亀裂制限体として用いることができる。したがってセグメント１４の溶接シーム２０が損なわれると、亀裂は、セグメント１４の全長にわたって進行せずに、保持クランプ２４の領域で中断される。
【００５４】
本態様では、保持クランプ２４は、持続的に支持構造１０に結合されている。代替的な態様によれば、セグメント１２，１４，１６が端面側で相互に結合された後で、保持クランプ２４を取り外してもよい。このようにすると、より大きな貫通開口を形成することができ、これにより、ケーブルまたは他の増設部品を取り付けるもしくは筒状区分壁を通して案内すること、重量を低減すること、または保持クランプの再利用によりコストを節減することができる。
【００５５】
特に引張負荷に対する溶接シーム２０の強度を高めるために、冷間変形により、圧縮残留応力が溶接シーム２０内へ導入されている。代替的にまたは補足的に、圧縮残留応力を鍛造により溶接シーム内へ導入してもよい。
【００５６】
図３においてセグメント１３，１５に関して例示したように、残留応力は、縦方向側でも端面側でも溶接シーム２０内へ導入することができる。その際、周方向の溶接シーム２１は、連続的に、または接合面の領域で中断して形成されてよい。領域３０では、構成部品の強度は、冷間変形により増加されている。矢印は、端面側の後加工の範囲内での溶接シーム２０，２１の冷間変形の方向をそれぞれ示唆している。もちろん、溶接シーム２０，２１に、さらに溶接シーム長さ全体にわたって周方向でまたは縦方向で冷間変形および／または鍛造により後加工を施すことができる。
【００５７】
図４は、筒状区分３２とセグメント３４とを備える、本発明に係る支持構造１０の別の態様を示している。筒状区分３２は、切欠き３６，３８を有し、この場合、切欠き３８は、セグメント３４の端面４０により覆われている。筒状区分３２の接合面１８は、相互間隔を有し、たとえば図１および／または図２に示した形式で相互に結合することができる。切欠き３６，３８を分かりやすくするために、セグメント３２における接合面１８の結合部の図示が省略されている。特に接合面１８は、たとえば図３に示すように、本発明の代替的な態様では、直接に相互に当接して、相互に溶接することが可能であり、この場合、選択的に、図３に示された後加工を施すことができる。
【００５８】
複数の筒状区分４２，４４，４６，４８を組み合わせて支持構造１０を形成することができる（図５）。筒状区分４２，４４，４６，４８の各々は、接合面１８の領域で、図１、図２、図３または図４の態様に従って構成されてよく、図５には、切欠き３６，３８の配置が概略的に示されている。
【００５９】
切欠き３６，３８は、隣り合うセグメントの端面により完全に覆われてよいので、たとえばセグメント４４に対応付けられた、セグメント４２の切欠き３８は、軸線Ｌに沿った軸方向で見て端面側でセグメント４４の端面５０により画定される。
【００６０】
代替的に、２つのセグメント４６，４８の切欠き３６，３８は、相互に角度的にずらすことなく配置されて、相互に移行してよい。このようにすると、拡大された貫通開口を支持構造１０に形成することができる。
【００６１】
セグメント１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８の各々は、別のセグメント１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８と組み合わせて支持構造１０を形成することができる。接合面１８の領域で、セグメント１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８は、１つまたは複数の防食手段（図示していない）を有することができ、この場合、特に１つまたは複数の犠牲陽極および／または印加電流陽極を接合面１８の間に配置することができる。座屈またはシェル変形を回避するために、セグメント１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８は、安定支柱（図示していない）により半径方向で補強すること、または接合面の領域で壁厚の増厚部分を有することができる。
【００６２】
図６は、本発明に係る支持構造１０の別の態様を示している。接合面１８と筒状区分５４の端面５０との間の少なくとも１つの移行領域５２では、それぞれ１つの丸み付け縁部５６が設けられている。形態Ａ、ＢおよびＣは、この領域に設けられた溶接結合部５８のそれぞれ異なる３つの態様を示している。
【００６３】
形態Ａによれば、溶接結合部５８は、接合面１８の間に形成された中間空間６０の一部だけを充填する。
【００６４】
形態Ｂによれば、溶接結合部５８は、接合面１８の間に形成された中間空間６０を完全に充填する。
【００６５】
形態Ｃによれば、溶接結合部５８は、この形態Ｃにおいて相互間隔を置いた接合面１８の間に形成された中間空間６０を丸み付け縁部５６の領域でブリッジしている。丸み付け縁部５６は、接合面１８と筒状区分５４の端面５０との間の滑らかな移行部を形成している。隣接する筒状区分５５は、同様に丸み付け縁部を有してよい。
【００６６】
丸み付け縁部５６の領域で、溶接結合部５８は、接合面１８の全幅にわたって延在する。
【００６７】
筒状区分５４の壁厚は、詳細Ｄから看取されるように、接合面１８に隣接する領域６２で、斜面の態様で先細りに形成されている。
【００６８】
先細り部６２は、本態様では、溶接シーム６４が接合面１８の領域で後から部分的に除去されたことにより形成されている。溶接シーム６４は、先細りにされていない領域６６における筒状区分の壁厚よりも小さな厚さを有する。
【符号の説明】
【００６９】
１０  支持構造
１２，１３，１４，１５  セグメント／筒状区分（支持構造）
１６，３２，３４，４２  セグメント／筒状区分（支持構造）
４４，４６，４８，５４，５５  セグメント／筒状区分（支持構造）
１７，２１  半径方向の溶接シーム／円形溶接シーム
１８  接合面
２０  溶接結合部／縦方向溶接シーム
２２  プレート
２４  保持クランプ
２６  周面
２８  丸み部
３０  冷間成形の領域
３６，３８  切欠き
４０  セグメント３４の端面
５０  端面
５２  移行領域
５６  丸み付け縁部
５８  溶接結合部
６０  中間空間６０
６２  領域／先細り部／斜面
６４  溶接シーム
ａ  厚さ／溶接シーム
ｔ  セグメント１２，１４，１６のプレート厚さ
Ｌ  縦軸線（支持構造およびセグメント／筒状区分）
【図１】
2019512628.tif 000003
【図２】
2019512628.tif 000004
【図３】
2019512628.tif 000005
【図４】
2019512628.tif 000006
【図５】
2019512628.tif 000007
【図６】
2019512628.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月23日(2018.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に風力原動機に用いられる支持構造であって、
−少なくとも２つのセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）を備え、該セグメントは、該セグメントの縦軸線（Ｌ）が互いにほぼ同一線上に延在するように、相互に結合されており、
−前記セグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）のうちの少なくとも１つのセグメントは、筒状区分として構成されており、該筒状区分は、相互に向き合う、少なくとも部分的に相互に結合された２つの接合面（１８）を有し、
−前記接合面（１８）は、少なくとも１つの溶接結合部（２０）により相互に結合されており、該溶接結合部（２０）の厚さ（ａ）は、少なくとも部分的に、前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の壁厚（ｔ）よりも小さい、かつ／または
−前記接合面（１８）は、少なくとも１つの保持クランプ（２４）により相互に結合されている、支持構造において、
前記接合面（１８）のうちの少なくとも１つの接合面と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面との間の少なくとも１つの移行領域に、切欠き（３６，３８）、特に丸み部（３６，３８）が設けられている
ことを特徴とする、支持構造。
【請求項２】
前記保持クランプ（２４）は、
−両側で前記接合面（１８）により挟み込まれている、かつ／または
−前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の外周面および／または内周面と面一に形成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の支持構造。
【請求項３】
前記保持クランプ（２４）は、
−少なくとも１つの凹状の丸み部（２８）を有し、該丸み部（２８）は、特に実質的に滑らかに前記接合面（１８）へ移行している、かつ／または
−実質的に両端側で凹面状の形状を有する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の支持構造。
【請求項４】
少なくとも２つの、特に４つの前記切欠き（３６，３８）が設けられており、該切欠き（３６，３８）は、特に、
−相互に向き合って１つの端面に対応付けられている、かつ／または
−相互に離反する側でそれぞれ逆向きの端面に対応付けられている
ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項５】
−少なくとも１つの切欠き（３６，３８）が、少なくとも部分的に、特に完全に、隣り合うセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面（４０）により覆われている、かつ／または
−少なくとも１つの切欠き（３６，３８）が、少なくとも部分的に、隣り合うセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の切欠き（３６，３８）に接続する、かつ／または
−隣り合う２つのセグメント（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の少なくとも２つの切欠き（３６，３８）が、周方向側で相互に角度をずらして配置されている
ことを特徴とする、請求項４記載の支持構造。
【請求項６】
−前記溶接結合部（２０，２１）は、厚さ方向の横断面において圧縮残留応力を有し、圧縮残留応力は、特に冷間変形および／または鍛造により発生させられる、かつ／または
−前記溶接結合部は、穿孔により負荷軽減されている
ことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項７】
前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の、前記接合面（１８）に対応付けられた領域に、少なくとも部分的に筒状区分壁の増厚部が設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項８】
−前記接合面（１８）は、少なくとも部分的に相互間隔を有する、かつ／または相互に当接する、かつ／または
−前記接合面（１８）の間に、少なくとも１つのプレート（２２）が配置されており、該プレート（２２）は、特に
−実質的にパイプ内部へ突出するように延在する、かつ／または
−略Ｌ字形の横断面を有する
ことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項９】
前記接合面（１８）の間に、少なくとも１つの防食手段が配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項１０】
−１つの接合面（１８）と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の端面（５０）との間の少なくとも１つの移行領域（５２）に、少なくとも１つの丸み付け縁部（５６）が設けられており、特に、前記溶接結合部（２０，６４）は、相互に向き合う前記接合面（１８）の、前記丸み付け縁部（５６）に対応付けられた領域（６０）を部分的にまたは完全に充填する、かつ／または
−１つの接合面（１８）と前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の内周面および／または外周面との間の少なくとも１つの移行領域に、少なくとも１つの丸み付け縁部が設けられており、特に、前記溶接結合部（２０）は、相互に向き合う前記接合面の、前記丸み付け縁部に対応付けられた領域を部分的にまたは完全に充填する
ことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の支持構造。
【請求項１１】
−前記筒状区分（１２，１３，１４，１５，１６，３２，３４，４２，４４，４６，４８，５４，５５）の壁厚（ｔ）は、前記接合面（１８）に隣接する領域（６２）で先細りに構成されており、特に楔状に斜面により先細りに構成されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の支持構造。
【国際調査報告】
2019512628.tif 000009
2019512628.tif 000010
2019512628.tif 000011
2019512628.tif 000012