(57)【要約】  本発明は、数個のセグメントを有する建造物用、特に風力エネルギー装置のタワー(２)用の基礎を設立する方法に関するものであり、上記方法及び風力エネルギー装置で使用する基礎セグメントを設立する方法に関するものである。本発明によれば、安定した基礎が、以下の方法ステップ：基礎底(１３)を掘るステップ、上記基礎底(１３)内に安定した基本的に平坦で且つ水平に延びる粒状の基部(１２)を形成するステップ、上記粒状の基部(１２)上に上記建造物の基礎セグメント(４)を配置するステップであり、少なくとも３本の高さ調整可能な支持ロッド(１１、１２)が、各支持ロッド(１１、２１)の端部に支持脚(１１０)を用いて、上記基礎セグメント(４)に固定され、それにより、上記支持ロッド(１１、２１)だけが上記粒状の基部(１２)の所定の支持ポイント(１４)に配置されるステップ、上記粒状の基部上に補強体を形成するステップ、及び上記基礎底の残りの部分を上記基礎セグメント(４)の下側の周縁部より高くまで基礎塊、特にコンクリートで鋳込むステップ、を有する方法が開示されることにより達せられ得る。
2005515321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー(２)用の基礎を造る方法において、以下のステップ、
ａ）基礎底(１３)を掘るステップ、
ｂ）基礎底(１３)内に安定した略平坦で且つ水平な基部(１２)を造るステップ、
ｃ）上記基部(１２)上に上記構造物の基礎セグメント(４)を設置するステップであり、少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、上記支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持ブラケット(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられ、それにより、上記支柱(１１、２１)だけが上記基部(１２)上の予め決められた支持ポイント(１４)に配置されるステップ、
ｄ）上記基部上に補強体を形成するステップ、
ｅ）上記基礎底の残りの部分を、基礎セグメント(４)の底部のリムより上の高さまで基礎塊、特にコンクリートで鋳込むステップ、を有することを特徴とする基礎を造る方法。
【請求項２】
上記支柱(１１)が、支持板(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)の下側(４１)のフランジ(４２)にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記支柱(１１)が、雌ねじを有するポール(１１４)をそれぞれ有し、上記基部(１２)に面する支柱(１１)の下端に配置される垂直の調整装置を用いて垂直に調整されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項４】
上記支柱(２１)が、上記基礎セグメント(４)の上側のリムにあるフランジ(４５)にそれぞれ据え付けられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記支柱(２１)が、上記基礎セグメント(４)の下側のリムの小穴部材(４６)を通され、上記基礎セグメント(４)の中へ延在することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
上記残りの基礎底が、上記基礎セグメント(４)の下側のリムがほぼ達せられるまで基礎塊で最初に鋳込むことにより基礎塊で充填され、その後に上記基礎セグメント(４)の垂直の位置調整が行われること、また上記残りの基礎底が、その後、基礎塊で充填されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項７】
上記基部(１２)上の支持ポイント(１４)が、機械的に補強されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
上記基礎セグメント(４)の側壁に設けられる穴(４３)を通じて補強材が編まれること、また上記基礎底(１３)の残りが、穴(４３)が基礎塊により覆われるような高さまで基礎塊で充填されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項９】
上記別々の支持ブラケット(１１０、２１０)の現在の調整される高さが、上記支持ブラケットの高さを調整するために、好適な測定手段、特に光学測定手段により測定されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項１０】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)の高さを調整するために、高さ測定信号、特に束にされた光ビーム(３７)が、上記基礎セグメント(４)内に配置される発信器(３５)、特に光源から対応するセンサ(３０)、特に光学センサに適合させられる支持ブラケット(１１０、２１０)まで水平方向に発信されることと、
センサ信号が上記センサ(３０)により生成され、各信号が別々の支持ブラケット(１１０、２１０)の調整される高さについての情報を有することと、
連係した上記支持ブラケット(１１０、２１０)が、生成される上記センサ信号に応じて垂直に調整されることと、を特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)が、制御された駆動手段(２１６)を用いて垂直に調整され、上記センサ(３０)により生成されるセンサ信号が、上記駆動手段を制御するために分析されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
外側の筒(１１５)と、
その中に配置されるねじ付きポール(１１４)と、
上記外側の筒(１１５)の一端にある、特に支持板の形をした支持ブラケット(１１０)と、により特徴付けられる、特に請求項１記載の方法に使用する支柱。
【請求項１３】
上記支持ブラケット(１１０)から離れて指向しており、上記外側の筒(１１５)に対してそれ自体を支える上記ねじ付きポール(１１４)の端部にねじで調整されるナット(１１２)により特徴付けられる請求項１２記載の支柱。
【請求項１４】
上記支持ブラケット(２１０)が、上記外側の筒(２１１)内で変位可能であるポール(２６)と、上記外側の筒(２１１)に据え付けられる第１の平板(２２)と、上記ポール(２６)に据え付けられる第２の平板(２３)と、を有し、
外側の筒(２１１)と上記支柱(２１)の一端にある支持ブラケット(２１０)とにより特徴付けられ、
上記平板が、２つの平板(２２、２３)の間の隙間を変える少なくとも１つのねじ付きポール(２４)を用いて連結され、
上記第２の平板(２３)が、支持される要素(４)に固定して取り付けられるように構成されることを特徴とする、特に請求項１記載の方法に使用する支柱。
【請求項１５】
上記支持ブラケット(２１０)から反対側の端部の支柱(２１)にあるベース板(２１３)により特徴付けられる請求項１２−１４のいずれか一に記載の支柱。
【請求項１６】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)の垂直の調整用の駆動手段(２１６)、特に液圧又は水圧の駆動手段により特徴付けられる請求項１２−１５のいずれか一に記載の支柱。
【請求項１７】
上記センサからの信号を受け取り、上記支持ブラケット(１１０、２１０)の調整される高さについての情報を有するセンサ信号を生成させるための上記支持ブラケット(１１０、２１０)に配置されるセンサ(３０)、特に光学センサにより特徴付けられる請求項１２−１６のいずれか一に記載の支柱。
【請求項１８】
上記センサ(３０)が、上記支柱の長手方向の方向に沿って配置される複数のセンサ素子(３２)を有することを特徴とする請求項１７記載の支柱。
【請求項１９】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー用の基礎セグメントにおいて、
少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、基礎底(１３)の基部(１２)の支持ポイント(１４)に基礎セグメント(４)を設置するために、支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持板(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられることを特徴とする基礎セグメント。
【請求項２０】
上記基礎セグメント(４)の側壁に穴、特に周囲の列の穴(４３)が設けられ、補強鋼が、補強材と上記基礎セグメント(４)との間の機械的な連結を確立するために、上記穴を通されることを特徴とする請求項１９記載の基礎セグメント。
【請求項２１】
複数のセグメント(２)から成るタワー(２)を備えた風力タービンであって、
最も下側のセグメントが、請求項１９又は２０記載の基礎セグメント(４)であることを特徴とする風力タービン。
【請求項２２】
複数のセグメントを有するタワーを備えた風力タービンであって、
上記タワー(２)の基礎(５)が、請求項１−１１のいずれか一に基づいて製造されることを特徴とする風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー用の基礎を造る方法に関するものである。本発明はまた、支柱と、上記構造物用の基礎セグメントと、風力タービンとに関するものである。
【０００２】
永久に安定して且つ平坦な基礎を造ることは、巨大構造物にとって非常に重要である。特に、高さが１００メートル以上あり、運転中に非常に大きい力にさらされ得る風力タービンのタワーの場合には、上記基礎は、厳しい仕様に適合しなければならない。
【０００３】
風力タービンの基礎は、現在では、最初に基礎底の中に所謂基部を、すなわち、できるだけ平坦で且つ水平であるセメント又はコンクリートのベース層を作ることにより組み立てられる。次に上記基部上に基礎セグメントを設置するための支柱が、基礎セグメント、すなわち、数個のセグメントから成るタワーの最も下側のセグメントに据え付けられる。基部の不均一を補正するために、また、できるだけ水平に基礎セグメントの位置調整をするために、上記支柱は、基礎セグメントの下部内への深さを変えるようにねじで調整されることが可能であり、上記支柱は、このために基礎セグメントの下側に面する、少なくとも上側の部分にねじの付いたポール(pole)として形づくられている。
【０００４】
支柱が基部の中へ貫く、又は基礎セグメントにより支柱に及ぼされる非常に大きい横荷重を受けて基礎セグメントの下側から折れる場合がある。上記荷重は、一般に１０から１４メートルトン(metric ton)までになり得る。これは、基礎セグメントの横転をもたらす。基礎を造ることに従事する人がさらされる危険に加えて、このことは、引き起こされる損傷を補修するための遅延だけでなく更なる費用も引き起こす。
【０００５】
従って、本発明の目的は、複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー用の基礎を造る方法と、改良した支柱と、好適な基礎セグメントと、前記の問題が回避される風力タービンと、を提供することである。
【０００６】
この目的は、請求項１に係る方法により本発明に従って達せられ、上記方法は、以下のステップ、
ａ）基礎底を掘るステップ、
ｂ）基礎底内に安定した略平坦で且つ水平な基部を造るステップ、
ｃ）上記基部上に上記構造物の基礎セグメントを設置するステップであり、少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱が、上記支柱の端部に据え付けられる支持ブラケットを用いて上記基礎セグメントに固定して取り付けられ、それにより、上記支柱だけが上記基部上の予め決められた支持ポイントに配置されるステップ、
ｄ）上記基部上に補強体を形成するステップ、
ｅ）上記基礎底の残りの部分を、基礎セグメントの底部のリムより上の高さまで基礎塊、特にコンクリートで充填するステップ、
を有している。
【０００７】
本発明は、上記支柱が基礎セグメントの下側の中へ直接にねじ込まれず、代わりに基礎セグメントが基部上に設置される前に、例えば支持板の形をした支持ブラケットを用いて基礎セグメント上の分散されたポイントに固定して取り付けられる場合に、今までの方法で発生する問題が回避され得るという認識に基づいている。上記垂直の調整手段が、更に上記支柱に設けられるが、これまで以外の場所であり、上記セグメントの高さは、基礎セグメントの下側の中へ異なる量だけ支柱をねじ込むことにより調整される。支持ブラケットは、支柱上にかなり大きい支持面ひいてはかなり改良した荷重の分配を基礎セグメントに与える。これは、基礎セグメントの下側においてねじ付きポールの座屈がもはや起こらないことを意味している。
【０００８】
支柱が基部を貫くことを防止するために、本発明はまた、基礎セグメントを支える支柱が基部上に設置されるそれらのポイントの補強をもたらすものである。これらのポイントは、(追加の)補強マットを設置することにより及び／又は局部的な補強体を備えることにより、例えば、所定の位置において基部をより高くすることにより、より大きい領域にわたって補強され得る。代替の又は追加の手段は、ベース板を使用することである。これらは、支柱がベース板に設置され得る、つまりベース板が支持ブラケットから反対側の端部において支柱に据え付けられるように、基部上の所定の位置に位置され得る。
【０００９】
支柱を備えた基礎セグメントが、支持板又はベース板のこれらのポイントに設置され、高さの違いを補正するために垂直に調整された後に、基礎底の残りの部分が、１つ若しくはそれ以上の充填ステップにおいて基礎塊、例えば、コンクリートで充填され、上記基礎塊は、基礎セグメントの下側のリムより上の高さに達するまで注がれ、それにより安定した基礎を実現する。基礎セグメント用のこの安定した支持体のために、先行技術の方法が使用される場合にこの最終的な鋳込み行程の間に起こることが知られている問題、特に、基礎塊で充填されるときに基礎セグメントの位置の変化は、もはや発生しない。
【００１０】
１つの好ましい構成では、支柱は、支持板を用いて基礎の下側に据え付けられるフランジにそれぞれ取り付けられる。支持板は、好ましくはフランジにボルトで固定される。このことは、支柱上の基礎セグメントの特によい位置及び支持が達せられることを可能にする。
【００１１】
別の構成では、支柱は、基礎セグメントの上側のリムの周りのフランジにそれぞれ取り付けられる。このために、支柱の上端にある支持ブラケットが、例えば、フランジとブラケットとを共にボルトで固定することによりフランジにしっかりと取り付けられ得るように形づくられることが好ましい。基礎セグメントがしっかりと支持されることを確保するために、支柱が基礎セグメントの下側のリムに取り付けられる小穴部材を通り、基礎セグメント内に延在するような構成であることがまた好ましい。
【００１２】
上記方法の最終ステップでは、基礎底は、ただ１回の鋳込みにおいて基礎塊で充填され得る。好ましい変形では、特に支柱がこのように形づくられる場合、基礎底の残りの部分が、２つのステップで充填されてもよい。最初のステップでは、基礎底は、基礎セグメントの下側のリムの高さに略等しい高さまで基礎塊で充填される。次に必要である基礎セグメントの垂直の位置調整が、第１の鋳込みステップの間の基礎セグメントの位置の傾きを補正するために行われ、できるだけ水平な位置が達せられる。この目的のために、支柱は、当然まだこの時に、基礎塊で充填されていない部分に垂直の調整手段を有している。最終的に、一旦基礎セグメントが垂直に位置調整されると、その後、基礎底の残りの部分が、基礎塊の所望の高さが達せられるまで充填され得る。
【００１３】
本発明に係るもう１つの構成では、基礎底の残りの部分が、基礎セグメントの側壁に設けられる穴が覆われるような高さまで基礎塊で充填され、上記基礎塊は、同様に基礎セグメントの内部のくぼみの中へ注がれる。
【００１４】
好ましい実施形態では、穴の列が、基礎セグメントの周囲の周りに設けられ、基礎セグメントの下側から等距離にある。補強ワイヤが、基礎と基礎部分との間の機械的な連結を形成するために上記穴を通じて編まれている。
【００１５】
すなわち、基礎塊は、基礎底の中へ基礎セグメントの周りの領域だけでなくくぼんだ基礎セグメントの内部にも注がれるので、上記基礎セグメントは、外側の領域の中へ注がれ、次に基礎塊が注がれる場合に基礎セグメントの位置を変える恐れのある基礎塊からもたらされる横方向の力にさらされない。基礎塊がまた、基礎セグメントの内部の中へ注がれるという事実のために、基礎セグメントは、その位置で安定させられ、外側の領域の中へ注がれる基礎塊によりその位置において傾けられる、又は変化させられることができない。
【００１６】
支柱用の垂直の調整が、基部に面する支柱の下端に設けられることが好ましい。これは、例えば、調整ナットを用いて達せられ得る。好ましくは、支柱自体が、上記の垂直の調整を行う雌ねじを有するロッド(internal threaded rod)を有している。
【００１７】
本発明に係る方法の１つの有利な構成では、別々の支持ブラケットの現在の垂直の調整を測定する手段が存在する。これは、好ましくは、支持ブラケット上に据え付けられる適合したセンサを備え、水平方向に集束レーザ光線を伝える測定手段のような光学測定手段を用いて達せられる。上記センサは、支持ブラケットの現在の高さについての情報を有するセンサ信号を生成させ、それにより基礎セグメントが水平に位置調整されるように垂直の調整を可能にする。更に、検出されるセンサ信号に応じて支持ブラケットの高さを自動的に調整する、支持ブラケットの垂直調整用の制御された駆動手段がまた設けられ得る。
【００１８】
本発明に基づく、好ましくは本発明の方法で使用される種類の支柱が、請求項１２から１８に記載されている。本発明に基づく、記載される特徴を有する基礎セグメントが、請求項１９及び２０に規定されている。本発明はまた、複数のセグメントを有するタワーと、記載される種類の基礎セグメントである最も下側のセグメントと、記載される方法により作られるタワーの基礎とを備えた風力タービンに関するものである。
本発明は、次に図面を参照してより詳細に記載される。
【００１９】
図１に概略的に示されている風力タービン１は、複数のセグメント３より成るタワー２を有しており、その最も下側のセグメント４，所謂基礎セグメントは、基礎５内に埋め込まれている。ナセル６が、タワー２の頂上に回転可能なように据え付けられ、複数のブレード８を備えたロータ７が、上記ナセルに取り付けられている。ロータブレード８に作用する風力により回転させられる発電機が、ナセル６の内部に配置されており、それにより電気エネルギーを発生させる。
【００２０】
タワー２の基礎セグメント４を含むセグメント３は、好ましくは鋼製要素であるが、概括的には、圧縮応力を与える鋼製要素又はブレース(brace)が、例えばその中へ鋳込まれるプレストレストコンクリート(prestressed concrete)要素であってもよい。基礎セグメント４は、好ましくはコンクリートで構成される基礎ブロック９の中へ鋳込まれる。上記基礎ブロック９は、周囲の地面１０より高く、又は地面と平坦に広がっていてもよいが、どんな場合でも、上記基礎セグメント４の下側に取り付けられる支柱１１だけでなく基礎セグメント４の下側のリムも覆っている。上記支柱１１を用いて、基礎セグメント４は、基部１２上に支持されており、上記基部は、できるだけ平坦に且つ水平にされるセメント又はコンクリートの土台であり、支柱１１を備えた基礎セグメント４が立てられる前に基礎底内に鋳込まれる。
【００２１】
図２は、基礎ブロック９を形成するために基礎塊を鋳込む前の基礎５の主要な要素を示している。基礎を作るために、基礎底１３が、地面１０から掘られる。次に、上面ができるだけ平坦で且つ水平であるべきである基部１２が、基礎底の床部に作られる。基礎セグメント４が基部１２上に配置される前に、３本の支柱１１が、最初に基礎セグメント４の下側４１に固定して取り付けられる。荷重配分について最高の均一性及び支柱１１上の基礎セグメントについて最適の支持を達成するために、上記支柱はそれぞれ、支持体として基礎セグメント４の下側に面する上側の端部に固定して取り付けられる支持板１１０を有し、それを用いて、支柱１１は、基礎セグメントのフランジ４２に取り付けられ、好ましくはしっかりとボルトで固定される。支柱１１はまた、均等に間隔を置いて離れて配置される、又は円筒形の基礎セグメント４の周囲の周りに所定の位置に配列される。基礎セグメント４が設置される前に、支柱１１が基部１２を貫くことを防止するために支持体１４の各スポットが基部１２上にマークされ、ベース板で補強されている。一度基礎セグメント４がベース板１４に設置されると、基礎セグメント４ができるだけ水平になるように支柱１１を用いて高さ調整され得る。このために、支柱１１は、調整ナットを備えた雌ねじを有するロッドとして形づくられ得る垂直の調整手段１１１を有している。
【００２２】
基礎セグメント４が垂直に調整された後に、次に補強される。このことは、基礎セグメント４の側壁に設けられる穴の列４３の穴を通して補強ワイヤを編むことにより行われる。最終ステップでは、基礎底１３が、基礎塊、好ましくはコンクリートで完全に満たされる。基礎塊は、基礎セグメント４の外側の空洞部の中へだけでなく基礎セグメント４の内部の空間４４の中へも注がれ、その結果、例えば、基礎塊が注がれる場合に基礎塊により基礎セグメントに外部から及ぼされる横方向の力を受けて、基礎セグメントの位置が変わらないことが保証される。基礎の補強ワイヤが穴の列４３の穴を通じて供給されるために、張力がまた、安全にタワーから基礎へ伝えられ得る。一旦基礎セグメント４がしっかりと成形されると、タワーの残りの部分が組み立てられることが可能になる。
【００２３】
図３は、支柱１１を備えた基礎セグメント４のより詳細な部分を示している。支柱１１に固定して取り付けられる支持板１１０を用いて、支柱１１が基礎セグメント４のフランジ４２にボルトで固定される方法を見ることができる。少なくとも支柱１１の下側の部分では、雌ねじを有するロッド１１４が設けられ、調整ナット１１２が、高さを調整するために、すなわち、支柱１１の長さを変更するために上記ロッドにはめ込まれている。調整ナット１１２は、支柱１１の外側のジャケット(jacket)に対してそれ自体を支えており、それによりねじ付きロッド１１４の長手方向の調整を可能にする。固定ナット１１３は、ナット１１２が回転されると同時にねじ付きポール１１４が回転されることがないようにしっかりと保持されることを可能にする。
【００２４】
図４は、本発明に係る基礎セグメントの別の構成を示しており、他の支柱２１が使用されている。示されているものは、この場合にも３本の支柱２１に支持される基礎セグメント４である。支柱２１が基部１２を貫くことを防止するために、基部１２と支柱２１との間に重量を分散させる支持板１４が設けられている。
【００２５】
この特別な構成では、図５に明瞭に見られるように、支柱２１が上側のリムまで基礎セグメント４の内部４４内に延在している。図５では、ただ一本の支柱２１を備えた基礎セグメント４を断面図で示している。支柱２１は、数個の部品から構成されており、支持ブラケット２１０と、中間部分２１１と、ベース板２１３を備えた端部材２１２とを有している。支持脚２１０は、支柱２１を基礎セグメント４の上部フランジ４５に取り付けるためのものである。中間部分２１１は、一方では、支持ブラケット２１０に取り付けられ、例えば、移行部分２１４のねじ部を用いて端部材２１２にそれをねじ込むことにより、端部材２１２にもまた取り付けられる。移行部分２１４は、基礎底が完全に充填された後に、基礎塊で覆われていない高さにある穴の列４３より上に配置される。各支柱２１の端部材２１２のみが、基礎塊により覆われるが、中間部分２１１及び支持ブラケット２１０はそれぞれ再使用され得る。
【００２６】
基礎セグメントのより良い支持を提供するために、図６に詳細に見られるように、支柱２１が下部フランジ４２に取り付けられる小穴部材４６を通される。
【００２７】
図７は、支柱の上側の部分、すなわち中間部分２１１及び支持ブラケット２１０の一部を示している。支持脚２１０は、支柱２１を基礎セグメント４の上部フランジ４５に取り付けるための、また、基礎を作る場合に基礎セグメントの高さを調整する、又は揃えるための数個の部品を有している。平板２２、２３が、周囲のフランジの上下に配置される。下側の平板２２は、上部フランジ４５の所定のパターンの穴４７を通して堅く締め支持ブラケット２１０の上側の平板２３を基礎セグメント４に取り付けるねじ２７を部分的に隠している。基礎セグメント４内に、２つの平板２２、２３の間に延びる２本のねじ付きポール２４がまたあり、上記ねじ付きポールは、ナット２５を用いて支持ブラケット２１０の残りの部分に対して上側の平板２３の位置を調整されることが可能になる。上側の平板２３に取り付けられるロッド２６が、中間部分２１１内で滑動し、後者は外側の筒として作用する。基礎セグメント４は、上側の平板２３に連結されるので、上側の平板２３の位置の変化はまた、基礎セグメント４全体を基部１２に対して移動させる。
【００２８】
上側の平板２３は、例えば、クレーン等の好適な持ち上げ装置を用いて基礎セグメント４を引き上げることにより調整され得る。上側の平板２３の下に見えるナット２５(図８もまた参照)は、所望の位置が達せられるまでこのように調整され得る。上記調整の後に、基礎セグメント４は、所望の位置に配置されるまで再び下げられ得る。このことは、基礎が造られる場合に基礎セグメントを垂直方向に調整する、又は位置調整することを容易にする。
【００２９】
本発明に係る支柱の別の構成が、図９及び図１０に正面図及び側面図でそれぞれ示されている。図５に示されるような端部材２１２は、この場合にも基礎部分の下側のリムの小穴部材を通されている。また同様のことは、上記端部材が基礎内に成形され、再び使用されないことである。基礎は、線２１７により上記図に表示される高さまで充填される。水分浸透を防止するために、端部材２１２から支柱の再使用できる部品を取り除いた後に、開口端であるものを覆うために使用され得るキャップ２１５が設けられる。
【００３０】
上記支柱の上側の部分はまた、前述の支柱と大部分は同一である。ナットを備えたねじ付きポール２４が配置される２枚の平板２２、２３が存在する。図９の正面図では、ナット２５を備えた２本のねじ付きポール２４が見られ、図１０の側面図では、これらは、一方が他方の後ろに位置調整されているので、ナット２５を備えたただ１本のねじ付きポール２４が確認され得る。図１０では、上側の平板２３の一部が、貫通穴２８を示すために切り欠かれている。平板２３ひいては支柱は、上記貫通穴２８を通じて基礎セグメントの上部フランジに連結され得る。
【００３１】
垂直方向の調整を簡単にする、また更に手作業の割合を減らすために、テレスコープ形シリンダ(telescopic cylinder)２９及びテレスコープ形ポール(telescopic pole)２６を有する構成が、２枚の平板２２、２３の間に備えられている。上記シリンダは、例えば、空気圧によって又は液圧によって作動されることができ、これにより、支柱に接合される基礎部分の容易な調整を可能にする。この実施形態では、ねじ付きポール２４及びナット２５は、一方では、液圧の又は空気圧の手段により最初に取り付けられる位置を固定させるために、他方では、液圧の又は空気圧のシステムが作動しなくなる場合に手動で基礎部分を調整する“非常用の作動”手段として役立っている。
【００３２】
図１１では、より良い概観を提供するために、本発明に係る支柱の上側の部分のみが、端部材２１２までの移行に関して示されている。上記図はまた、基礎部分４の一部を有している。上記基礎部分は、上側の平板２３に接合されている。ロッド２６は、下端に回転可能なように据え付けられ、駆動手段２１６により回転されるねじ付きロッドの形をしており、その結果、平板２３は、回転の方向に依存して、適合するねじ山を用いて垂直方向に移動され得る。これはまた、上側の平板に取り付けられる基礎セグメント４の垂直方向の位置を変える。図９及び１０に示されているシリンダ２６、２９用制御システムだけでなく、電気モータ等の駆動手段用制御システムも良く知られているので、それらは更に詳細には記載されていない。
【００３３】
図１２は、支持ブラケットを自動的に所定の位置へ移動することを可能にする本発明に係る支柱の更なる実施形態を示している。上記図では、より良い概観のために、この場合にも本発明に係る支柱の上側の部分のみを示している。この構造は、図９及び１０に示されている変形のものと略同じである。
【００３４】
しかし、センサ３０が、図９及び１０に示した要素に加えてここに備えられている。上記センサは、例えば、フォトトランジスタ、フォトレジスタ(photoresistor)などの、ハウジング(housing)３１に配列される複数の受光素子３２を有している。フィルタがまた設けられてもよく、或いは受光素子３２が、迷光及び日光の影響を最小にする又は完全に除去するために、所定のスペクトル域にのみ反応するように形づくられてもよい。
【００３５】
従って、光源が所定の水平位置に設けられる場合には、上記光源からの光が、一方では上記光源の位置調整に、また、他方では支持ブラケットの調整された位置にかかわらず受光素子３２を照らす。上記光が、このとき十分に集束される場合には、数個の受光素子３２だけが、光により照らされる。このことは、光源に対してそれぞれの支持ブラケットの垂直に調整された位置を得ることを可能にする。従って、センサ３０が明確に規定された位置にあり、光源がまた明確に規定された位置にある場合には、例えば、支持ブラケットの垂直の調整を変更するために使用され得るセンサ３０の所定の位置、例えばその中心からの光の入射ビームのずれから修正用変数を導き出すことができる。このようにして、基礎部分が自動的に調整されることが可能になる。
【００３６】
この構成の実施例が図１３に示されている。図１３は、基礎部分４の平面図を示しており、本発明に係る３本の支柱が、その内側に互いに対して１２０度に配置されている。この構成の重要な様相は、上記フランジは位置調整において正確に水平でなければならないため、この基礎部分の位置調整が上部フランジに適応させられるもので、他方基礎部分の下部フランジの位置調整が容易に理解できる理由のために無関係であることである。光源３５は、基礎部分４の中央に、例えば三脚台３６に設置され、完全に水平であるように位置調整される。上記光源３５は、レーザ光線３７を発信することが可能であり、例えば、それからの光は、かなりの距離においてさえまだ十分に束ねられており、また基礎部分内の３６０度の円周の中で移動する。
【００３７】
３本の支持ブラケットはそれぞれ、上側の平板２３を備えて示されており、それは、基礎部分４に固定して取り付けられている。ねじ付きロッド２４、駆動手段２１６及びセンサ３０がまた示されている。レーザ光線３７が、完全な水平の位置調整を備えて回転する場合には、信号が各センサ３０において生成されており、上記信号は、その位置にある支持ブラケットが所望の位置にあるかどうかに関して指示を与える、つまり駆動手段２１６を動かすことにより調整されなければならない、又は手で調整されなければならない。
【００３８】
実際には、支持ブラケットの垂直の調整は、好ましくは、支持ブラケットの１つが最初に所定の位置にもたらされ、次にこの支持ブラケットが変化しない状態にされ、それから基礎部分４の位置調整が他の２つの支持ブラケットに対して実行されるようにして行われる。
【００３９】
センサ３０は、当然、出力信号を用いて駆動手段２１６に直接的な影響を及ぼし得る。これに反して、センサの信号を分析し、連係した駆動手段２１６を作動させる対応した信号を出力する集中制御システムが設けられてもよい。
【００４０】
図１４は、センサ３０の実施例を簡略化して示している。上記センサ３０では、受光センサ素子３２が、互いの近くに及び／又は上方に配置されている。実例によれば、これらのセンサ素子は、フォトトランジスタとしてここに示されている。トランジスタの外部の回路構成は、より良い概観のために省かれているが、当業者に周知の事実である。これらのフォトトランジスタ３２の集電装置は、コネクタ５１において電源に並列接続で接続されている。
【００４１】
このセンサの中のトランジスタの位置に依存して、トランジスタのエミッタが、ゲートに接続される、つまり信号出力を形成する。この図に示されている上側の９個のトランジスタのエミッタが、ＯＲゲート５０の入力端子に接続される。このゲート５０からの出力は、出力信号５２として利用できる。この図に示されている下側の９個のフォトトランジスタのエミッタが、ＯＲゲートの入力端子に同様に接続されており、そこからの出力５３は、出力信号として同様に利用できる。中央のフォトトランジスタの出力は、出力信号５４として直接的に利用できる。すべての出力はまた、当然、増幅段階を通じて行われてもよい。
【００４２】
中央のトランジスタが照射されるときに所望の水平位置が達せられるようにセンサ３０が設置される場合には、この中央のトランジスタより上にあるフォトトランジスタの１つに光が当たる場合はいつでも、センサひいては支持ブラケットが非常に低く配置されていることをこのことから判断することが容易である。ゲート５０は、支持ブラケットひいてはセンサの上方への調整を引き起こす信号を出力５２に発生させる。光が中央のフォトトランジスタより下にあるフォトトランジスタに当たる場合には、支持ブラケットがより低い位置に調整されなければならないことがこれから判断され得る。中央のフォトトランジスタが端子５４において信号を出力するとすぐに、これは、支持ブラケットの調整を終わらせる“停止”信号として使用され得る。
【００４３】
例えば平均海面より上の絶対的な高度は、基礎部分の上部フランジについて厳密には規定されていないので、基礎部分の位置調整をするための更に考えられ得る別の方法がある。この方法では、支持ブラケットの１つが最初に所望の高さに取り付けられる。それによって、回転している光のビームが、受光素子３２の１つに当たる。このセンサは、回転している光ビームにより当てられた受光素子３２が推測されることを可能にしており、それ故に支持ブラケットの調整される高さを表すセンサ信号を出力する。そのような信号が、アナログ信号、又は、例えば二進化信号(binary-coded signal)等のデジタル信号であってもよい。この信号は、例えば、中央制御装置に送られてもよい。割り当てられたセンサのそれぞれが、中央制御装置に同様の信号を出力するまで、例えば、同様のセンサ素子が光ビームにより当てられるまで、まだ調整される２つの支持ブラケットが移動される場合には、基礎部分は、再び水平に位置調整される。
【００４４】
センサの他の構成及び支持ブラケットを調整する異なる方法がまた、当然可能である。例えば、１つの構成は、各支持ブラケットの同じ垂直位置に配置されるように光の入射ビームを反射する反射素子を付与する。次に光源だけでなく適合している受信部も、基礎部分の中心に配置される。光ビームが反射素子に当たる場合のみ、光の反射ビームが受信部により受信され、それにより正確な垂直位置を信号で伝える。
【００４５】
本発明は、風力タービンにおける使用に限定されるものではないが、安定した基礎を作るために少なくとも２つのセグメントを有するあらゆる種類の構造に本質的に利用されることが可能である。図に示されている要素、特に支柱の数、配列及び特定の構成は、変更されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複数のセグメントから成るタワーを備えた本発明に係る風力タービンを表した説明図である。
【図２】本発明に係る基礎セグメントの第１の構成を表した説明図である。
【図３】支柱を備えた図２の本発明の基礎セグメントの一部分を表した説明図である。
【図４】本発明に係る基礎セグメントの第２の構成を表した説明図である。
【図５】支柱を備えた図４の基礎セグメントの断面図である。
【図６】図５の本発明の基礎セグメントの一部分を表した説明図である。
【図７】図５の本発明の基礎セグメントの他の一部分を表した説明図である。
【図８】図５に示した支柱の支持ブラケットを表した説明図である。
【図９】本発明に係る支柱の他の構成の正面図である。
【図１０】図９の支柱の側面図である。
【図１１】駆動手段を備えた本発明の支柱の他の構成の側面図である。
【図１２】垂直の調整用センサを備えた本発明の支柱の他の構成の正面図である。
【図１３】垂直の調整用センサ信号の生成を例示する、本発明に係る基礎セグメントの平面図である。
【図１４】支柱の１つの構成に規定されるような垂直の調整センサのブロック図である。
【図１】
2005515321.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月28日(2003.11.28)
【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】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー(２)用の基礎を造る方法において、以下のステップ、
ａ）基礎底(１３)を掘るステップ、
ｂ）基礎底(１３)内に安定した略平坦で且つ水平な基部(１２)を造るステップ、
ｃ）上記基部(１２)上に上記構造物の基礎セグメント(４)を設置するステップであり、少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、上記支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持ブラケット(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられ、それにより、上記支柱(１１、２１)だけが上記基部(１２)上の予め決められた支持ポイント(１４)に配置されるステップ、
ｄ）上記基部上に補強体を形成するステップ、
ｅ）上記基礎底の残りの部分を、基礎セグメント(４)の底部のリムより上の高さまで基礎塊、特にコンクリートで鋳込むステップ、を有することを特徴とする基礎を造る方法。
【請求項２】
上記支柱(１１)が、支持板(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)の下側(４１)のフランジ(４２)にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記支柱(１１)が、雌ねじを有するポール(１１４)をそれぞれ有し、上記基部(１２)に面する支柱(１１)の下端に配置される垂直の調整装置を用いて垂直に調整されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項４】
上記支柱(２１)が、上記基礎セグメント(４)の上側のリムにあるフランジ(４５)にそれぞれ据え付けられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記支柱(２１)が、上記基礎セグメント(４)の下側のリムの小穴部材(４６)を通され、上記基礎セグメント(４)の中へ延在することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
上記残りの基礎底が、上記基礎セグメント(４)の下側のリムがほぼ達せられるまで基礎塊で最初に鋳込むことにより基礎塊で充填され、その後に上記基礎セグメント(４)の垂直の位置調整が行われること、また上記残りの基礎底が、その後、基礎塊で充填されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項７】
上記基部(１２)上の支持ポイント(１４)が、機械的に補強されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項８】
上記基礎セグメント(４)の側壁に設けられる穴(４３)を通じて補強材が編まれること、また上記基礎底(１３)の残りが、穴(４３)が基礎塊により覆われるような高さまで基礎塊で充填されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項９】
上記別々の支持ブラケット(１１０、２１０)の現在の調整される高さが、上記支持ブラケットの高さを調整するために、好適な測定手段、特に光学測定手段により測定されることを特徴とする前請求項の１つに記載の方法。
【請求項１０】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)の高さを調整するために、高さ測定信号、特に束にされた光ビーム(３７)が、上記基礎セグメント(４)内に配置される発信器(３５)、特に光源から対応するセンサ(３０)、特に光学センサに適合させられる支持ブラケット(１１０、２１０)まで水平方向に発信されることと、
センサ信号が上記センサ(３０)により生成され、各信号が別々の支持ブラケット(１１０、２１０)の調整される高さについての情報を有することと、
連係した上記支持ブラケット(１１０、２１０)が、生成される上記センサ信号に応じて垂直に調整されることと、を特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)が、制御された駆動手段(２１６)を用いて垂直に調整され、上記センサ(３０)により生成されるセンサ信号が、上記駆動手段を制御するために分析されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
上記支持ブラケット(２１０)が、上記外側の筒(２１１)内で変位可能であるポール(２６)と、上記外側の筒(２１１)に据え付けられる第１の平板(２２)と、上記ポール(２６)に据え付けられる第２の平板(２３)と、を有し、
外側の筒(２１１)と上記支柱(２１)の一端にある支持ブラケット(２１０)とにより特徴付けられ、
上記平板が、２つの平板(２２、２３)の間の隙間を変える少なくとも１つのねじ付きポール(２４)を用いて連結され、
上記第２の平板(２３)が、支持される要素(４)に固定して取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項１記載の方法に使用する支柱。
【請求項１３】
上記支持ブラケット(２１０)から反対側の端部の支柱(２１)にあるベース板(２１３)により特徴付けられる請求項１２に記載の支柱。
【請求項１４】
上記支持ブラケット(１１０、２１０)の垂直の調整用の駆動手段(２１６)、特に液圧又は水圧の駆動手段により特徴付けられる請求項１２−１３のいずれか一に記載の支柱。
【請求項１５】
上記センサからの信号を受け取り、上記支持ブラケット(１１０、２１０)の調整される高さについての情報を有するセンサ信号を生成させるための上記支持ブラケット(１１０、２１０)に配置されるセンサ(３０)、特に光学センサにより特徴付けられる請求項１２−１４のいずれか一に記載の支柱。
【請求項１６】
上記センサ(３０)が、上記支柱の長手方向の方向に沿って配置される複数のセンサ素子(３２)を有することを特徴とする請求項１５記載の支柱。
【請求項１７】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー用の基礎セグメントにおいて、
少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、基礎底(１３)の基部(１２)の支持ポイント(１４)に基礎セグメント(４)を設置するために、支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持板(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられることを特徴とする基礎セグメント。
【請求項１８】
上記基礎セグメント(４)の側壁に穴、特に周囲の列の穴(４３)が設けられ、補強鋼が、補強材と上記基礎セグメント(４)との間の機械的な連結を確立するために、上記穴を通されることを特徴とする請求項１７記載の基礎セグメント。
【請求項１９】
複数のセグメント(２)から成るタワー(２)を備えた風力タービンであって、
最も下側のセグメントが、請求項１７又は１８記載の基礎セグメント(４)であることを特徴とする風力タービン。
【請求項２０】
複数のセグメントを有するタワーを備えた風力タービンであって、
上記タワー(２)の基礎(５)が、請求項１−１１のいずれか一に基づく方法を用いて製造されることを特徴とする風力タービン。
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月19日(2003.12.19)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー(２)用の基礎を造る方法において、以下のステップ、
ａ）基礎底(１３)を掘るステップ、
ｂ）基礎底(１３)内に安定した略平坦で且つ水平な基部(１２)を造るステップ、
ｃ）上記基部(１２)上に上記構造物の基礎セグメント(４)を設置するステップであり、請求項１２−１６のいずれか一に係る少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、上記支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持ブラケット(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられ、それにより、上記支柱(１１、２１)だけが上記基部(１２)上の予め決められた支持ポイント(１４)に配置されるステップ、
ｄ）上記基部上に補強体を形成するステップ、
ｅ）上記基礎底の残りの部分を、基礎セグメント(４)の底部のリムより上の高さまで基礎塊、特にコンクリートで充填するステップ、を有することを特徴とする基礎を造る方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
複数のセグメントを有する構造物用、特に風力タービンのタワー用の基礎セグメントにおいて、
請求項１２−１６のいずれか一に係る少なくとも３本の垂直に調整可能な支柱(１１、２１)が、基礎底(１３)の基部(１２)の支持ポイント(１４)に基礎セグメント(４)を設置するために、支柱(１１、２１)の端部に据え付けられる支持板(１１０)を用いて上記基礎セグメント(４)に固定して取り付けられることを特徴とする基礎セグメント。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
支柱が基部の中へ貫く、又は基礎セグメントにより支柱に及ぼされる非常に大きい横荷重を受けて基礎セグメントの下側から折れる場合がある。上記荷重は、一般に１０から１４メートルトン(metric ton)までになり得る。これは、基礎セグメントの横転をもたらす。基礎を造ることに従事する人がさらされる危険に加えて、このことは、引き起こされる損傷を補修するための遅延だけでなく更なる費用も引き起こす。
組立式床用の支持が、ドイツ特許第１２５５９９２号から知られており、上記支持は、互いに伸縮自在にねじで適合され得る２つの支持部の１つが据え付けられるベース板と、荷重を支持する端板と、を有している。互いに伸縮自在にねじで調整され得る２つの支持部は、筒であり、上記端板は、筒のボア部に適合する貫通穴を有しており、筒のボア部に同心の貫通穴が基礎ボルト用にベース板に設けられている。
支柱用ベースが、ドイツ特許第５４６４４７号から知られており、上記ベースは、支柱の周りに放射状に配置される複数の支持脚を有している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に基づく、好ましくは本発明の方法で使用される種類の支柱が、請求項１２から１６に記載されている。本発明に基づく、記載される特徴を有する基礎セグメントが、請求項１７及び１８に規定されている。本発明はまた、複数のセグメントを有するタワーと、記載される種類の基礎セグメントである最も下側のセグメントと、記載される方法により作られるタワーの基礎とを備えた風力タービンに関するものである。
本発明は、次に図面を参照してより詳細に記載される。
【国際調査報告】
2005515321.tif 000017
2005515321.tif 000018
2005515321.tif 000019
2005515321.tif 000020