(57)【要約】  タワー２と、タワーの鉛直方向に対して横断方向に延在する荷重保持構造体９、１０によって保持される少なくとも２つのエネルギー発生ユニットとを備える、マルチローター風力タービン１。風力タービンへの向上したアクセスを可能にするために、上向き平面の作業面１７を形成するプラットフォーム１２が設けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチローター風力タービン（１）であって、
タワー底部（２’）からタワー頂部（２’’）まで鉛直方向に延在するタワー（２）と、
少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）であって、各エネルギー発生ユニット（５）は、ローター平面（１９）を画定するローター（７）を保持し、各エネルギー発生ユニットは、前記ローターによって駆動されるドライブトレインを備える、少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）と、
前記鉛直方向に対して横断方向に延在するとともに、前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）を保持するように設けられる荷重保持構造体（３）であって、該荷重保持構造体は、前記タワーによってヨー機構（１１）を介して回転するように保持される、荷重保持構造体（３）と、
を備え、
該マルチローター風力タービンは、上向き平面の作業面（１７）を形成するプラットフォーム（１２）を更に備える、マルチローター風力タービン。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチローター風力タービンであって、前記タワー頂部（２’’）から前記タワー底部（２’）の方向に上から見た場合、前記エネルギー発生ユニット（５）が前記作業面（１７）の外形の外側に少なくとも部分的にあるように、前記作業面（１７）が前記エネルギー発生ユニット（５）に対して水平方向にオフセットされる、マルチローター風力タービン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマルチローター風力タービンであって、前記タワー頂部（２’’）から前記タワー底部（２’）の方向に上から見た場合、全てのローター平面（１９）が前記プラットフォームの外形の外側に少なくとも部分的にあるように、前記作業面（１７）が全てのエネルギー発生ユニットの前記ローター平面（１９）に対して水平方向にオフセットされる、マルチローター風力タービン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンであって、前記作業面（１７）は、前記タワー頂部（２’’）から前記タワー底部（２’）の方向に上から見た場合、２つのローター平面（１９）間に対称に配置される、マルチローター風力タービン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンであって、前記作業面は、前記タワー頂部に対して非対称であり、それにより、前記作業面の幾何学的中心と前記タワー頂部に対して横断方向の断面の幾何学的中心との間に水平方向のオフセットを画定する、マルチローター風力タービン。
【請求項６】
請求項５に記載のマルチローター風力タービンであって、前記オフセットは、前記タワー頂部（２’’）から前記タワー底部（２’）の方向に上から見た場合、前記タワー頂部（２’’）が前記作業面の外形の外側に少なくとも部分的にあるようなサイズである、マルチローター風力タービン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンであって、前記プラットフォーム（１２）から前記タワーまでの距離は、前記プラットフォームから前記エネルギー発生ユニット（５）までの距離よりも小さい、マルチローター風力タービン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記エネルギー発生ユニットは、ハブ高さを規定し、前記タワー頂部（２’’）は、前記ハブ高さよりも高い高度にあり、前記プラットフォームは、前記タワー頂部（２’’）よりも高い高度にある、マルチローター風力タービン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンであって、前記プラットフォーム（１２）は、前記荷重保持構造体（３）の少なくとも一部（１０’’）に構造的に接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンであって、前記プラットフォーム（１２）は、前記タワー頂部（２’’）に構造的に接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記荷重保持構造体（３）は、
前記タワーによって前記ヨー機構（１１）を介して回転するように保持される荷重保持ハブと、
前記荷重保持ハブの左側において外方に延在する第１の荷重保持機構（９、１０）と、
前記荷重保持ハブの右側において外方に延在する第２の荷重保持機構（９、１０）と、
を備え、
前記第１及び第２の荷重保持機構（９、１０）それぞれは、下側接点において前記荷重保持ハブに取り付けられるとともに、前記下側接点と前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つとの間に延在する一次構造体（９）を備える、マルチローター風力タービン。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記第１及び第２の荷重保持機構（９、１０）それぞれは、張力機構を備え、該張力機構は、上側接点において前記荷重保持ハブに取り付けられるとともに、前記一次構造体（９）の上方で、前記上側接点と前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）のうちの前記対応する１つとの間に延在する少なくとも１つの二次構造体（１０）を備え、前記エネルギー発生ユニット（５）に重力が作用すると、前記一次構造体（９）の圧縮と、前記少なくとも１つの二次構造体（１０）における引張とをもたらすようになっている、マルチローター風力タービン。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記張力機構は、
前記上側接点の前方点において前記荷重保持ハブに取り付けられるとともに、前記一次構造体（９）の上方で、前記前方点と前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）のうちの前記対応する１つとの間に延在する、前方二次構造体（１０’）と、
前記上側接点の後方点において前記荷重保持ハブに取り付けられるとともに、前記一次構造体（９）の上方で、前記後方点と前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）のうちの前記対応する１つとの間に延在する、後方二次構造体（１０’’）と、
を備え、
前記前方点及び前記後方点は、前記荷重保持ハブの前記右側又は前記左側の互いに反対側にある、マルチローター風力タービン。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォームは、前記一次構造体（９）のうちの少なくとも１つに接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォームは、前記前方二次構造体（１０’）及び前記後方二次構造体（１０’’）のうちの少なくとも１つに接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマルチローター風力タービンであって、前記少なくとも１つの二次構造体を前記荷重保持ハブに接続する前記上側接点（１３）は、前記プラットフォームの一部を形成する、マルチローター風力タービン。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォームは、前記前方二次構造体及び前記後方二次構造体のうちの他方よりも、前記前方二次構造体及び前記後方二次構造体のうちの一方の近くにある、マルチローター風力タービン。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記前方二次構造体（１０’）及び前記後方二次構造体（１０’’）のうちの一方は、前記プラットフォーム（１２）に接続され、前記前方二次構造体及び前記後方二次構造体のうちの他方は、前記荷重保持ハブに接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項１９】
請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォーム（１２）は、前記前方二次構造体（１０’）及び前記後方二次構造体（１０’’）の双方に接続される、マルチローター風力タービン。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォーム（１２）の少なくとも前記作業面（１７）は、前記荷重保持構造体に対して可動であり、前記タワー（２）に対して固定である、マルチローター風力タービン。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォーム（１２）の少なくとも前記作業面（１７）は、前記荷重保持構造体（３）に対して固定であり、前記タワー（２）に対して可動である、マルチローター風力タービン。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記プラットフォームの下の前記タワー頂部に位置する電気接続機器を備える、マルチローター風力タービン。
【請求項２３】
請求項２２に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記電気接続機器は、前記タワーにおいて、該タワーの前記側部の下方に位置するか又は前記側部に懸架される、マルチローター風力タービン。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記ローターは、一組のローターブレードを備え、１つのブレードが前記対応するエネルギー発生ユニットから前記プラットフォームの下面に向かう方向に延在する位置において前記ローターの回転をロックするように構成されたローターロック構造を更に備える、マルチローター風力タービン。
【請求項２５】
請求項２４に記載のマルチローター風力タービン（１）であって、前記ローターロック構造は、２つの隣り合うエネルギー発生ユニットそれぞれの少なくとも１つのブレードが他方のユニットのブレードの方を指す位置において、前記２つの隣り合うエネルギー発生ユニットの前記ローターを協調してロックするように構成される、マルチローター風力タービン。
【請求項２６】
マルチローター風力タービン（１）上にプラットフォーム（１２）を懸架する方法であって、前記風力タービンは、
タワー底部（２’）からタワー頂部（２’’）まで鉛直方向に延在するタワー（２）と、
前記鉛直方向に対して横断方向に延在するとともに、少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）を保持するように設けられた荷重保持構造体（３）であって、該荷重保持構造体は、前記タワー（２）によってヨー機構（１１）を介して回転するように保持される、荷重保持構造体（３）と、
を備え、
前記プラットフォーム（１２）は、前記鉛直方向に対して垂直な方向において前記エネルギー発生ユニット（５）に対してオフセットされて配置される、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
前記荷重保持構造体（３）には、前記タワーの左側において外方に延在する第１の荷重保持機構（９、１０）と、前記タワーの右側において外方に延在する第２の荷重保持機構（９、１０）とが設けられ、
前記第１及び第２の荷重保持機構（９、１０）それぞれは、前記タワーから前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つに向かって延在する一次構造体（９）を備え、
前記第１及び第２の荷重保持機構（９、１０）それぞれには、張力機構が設けられ、該張力機構は、前記一次構造体（９）の上方で、前記タワーと前記少なくとも２つのエネルギー発生ユニット（５）のうちの前記対応する１つとの間に延在する少なくとも１つの二次構造体（１０）を備え、前記エネルギー発生ユニット（５）に重力が作用すると、前記一次構造体（９）の圧縮と、前記少なくとも１つの二次構造体（１０）における引張とをもたらすようになっており、
前記プラットフォーム（１２）は、前記二次構造体（１０）のうちの少なくとも１つに接続される、方法。
【請求項２８】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載のマルチローター風力タービンとの間でスペア部品及び人員を運ぶ方法であって、前記作業面において飛行輸送手段を着陸させることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タワー底部からタワー頂部まで鉛直方向に延在するタワーを備えるマルチローター風力タービンに関する。風力タービンは、鉛直方向に対して横断方向に延在するとともに、少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを保持するように設けられた荷重保持構造体を更に備え、荷重保持構造体は、タワーによってヨー機構を介して回転するように保持される。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは、通常、１つ以上のエネルギー発生ユニットを備え、各エネルギー発生ユニットは、１つ以上の風力タービンブレードを保持する荷重保持ハブを備える。風が風力タービンブレードに作用することにより、荷重保持ハブを回転させる。荷重保持ハブの回転運動は、ギア機構を介して、又はいわゆるダイレクトドライブ型の風力タービンの場合には直接、発電機に伝達される。発電機において、電気エネルギーが発生し、この電気エネルギーは、電力網に供給される。
【０００３】
一部の風力タービンでは、１つの非常に大型の、ひいては大重量のエネルギー発生ユニットを風力タービンに設ける必要なく、風力タービンによって生成される総電力を増加させるために、２つ以上のエネルギー発生ユニットが設けられる。このような風力タービンは、「マルチローター風力タービン」と呼ばれる。
【０００４】
従来の水平軸風力タービンは、エネルギー発生ユニットの屋根部を、エネルギー発生ユニットへの及びエネルギー発生ユニットからのスペア部品の吊上げ作業を行うプラットフォームとして利用される。ときには、屋根部は、ヘリコプターの着陸プラットフォームとしても用いられる。
【０００５】
風力タービンにおける組立て及び点検作業の大部分は、ドライブトレイン及びそのコンポーネントに対して行われるため、エネルギー発生ユニットの屋根部は、ヘリコプター若しくはドローンの風力タービンへのアクセスを確立する、又は風力タービンへの及び風力タービンからのスペア部品の吊上げ作業を行うためには当然の選択である。
【０００６】
特に、洋上設備において、そのようなプラットフォームは、エネルギー発生ユニットに対する簡単かつ安全なアクセスを提供することができる。
【０００７】
マルチローター風力タービンにおいて、エネルギー発生ユニットは、荷重保持構造体によって保持され、荷重保持構造体は、さらに、ヨー軸受構造体を介してタワーに接続される。そのような風力タービンにおいて、エネルギー発生ユニットの重心は、タワーによって規定される長手方向の鉛直軸に対して変位する。この変位があるために、エネルギー発生ユニットの屋根部は、吊上げ又は着陸のためのプラットフォームとして好適でなくなる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態の目的は、スペア部品及び人員のアクセスの向上を伴うマルチローター風力タービンを提供することである。実施形態の更なる目的は、マルチローター構造体に向上した強度を与え、風力タービン付近でのヘリコプター作業に対する安全性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様によれば、本明細書において、マルチローター風力タービンであって、
タワー底部からタワー頂部まで鉛直方向に延在するタワーと、
少なくとも２つのエネルギー発生ユニットであって、各エネルギー発生ユニットは、ローター平面を画定するローターを保持し、各エネルギー発生ユニットは、ローターによって駆動されるドライブトレインを備える、少なくとも２つのエネルギー発生ユニットと、
鉛直方向に対して横断方向に延在するとともに、少なくとも２つのエネルギー発生ユニット５を保持するように設けられる荷重保持構造体であって、荷重保持構造体は、タワーによってヨー機構を介して回転するように保持される、荷重保持構造体と、
を備え、
マルチローター風力タービンは、上向き平面の作業面を形成するプラットフォーム、特にエネルギー発生ユニットから離れているプラットフォームを更に備える、マルチローター風力タービンが開示される。
【００１０】
作業面は、人員が、ヘリコプター若しくはドローンから下降される部品を受け取ることができる作業領域を画定し、又はヘリコプター若しくはドローンが着陸することができる作業領域を画定する。
【００１１】
以下では、ヘリコプター、ドローン、又は、プラットフォームとの間で人員及び／又は部品を搬送するように構成された任意の同様の飛行物体は、包括的に、輸送手段と呼ぶ。
【００１２】
プラットフォームがエネルギー発生ユニットから離れている場合、ローターと輸送手段との間の衝突のリスクが低減される。さらに、火災、爆発、又は他の潜在的に危険性のある風力タービンの不具合のリスクは、エネルギー発生ユニット内又はエネルギー発生ユニット付近でより高くなるが、プラットフォームがエネルギー発生ユニットから離れていると、機能異常中又は炎上中の風力タービンから脱出する間にプラットフォームが用いられる可能性が増す。
【００１３】
作業面は、特に、下降された部品を受け取ることが可能な、少なくとも１平方メートル〜２平方メートルの大きさの面積を有する受取りプラットフォームとして形成される。そのようなプラットフォームは、囲い柵を有する。
【００１４】
代替的に、作業面は、少なくとも１０平方メートルの面積を有し、上向きの柵を有するのではなく、作業面を囲む外向き又は僅かに下向きの安全ネットを有する着陸プラットフォームとして形成してもよい。
【００１５】
上記プラットフォームは、少なくとも下降形態及び上昇形態を有する形態変化可能な柵を備える。上昇形態では、柵は、作業面よりも上に突出し、下降形態では、作業面にあるか又は作業面よりも下にある。そのようにして、プラットフォームは、作業プラットフォームとして好適な形態と、着陸プラットフォームとして好適な形態との間で変化することができる。
【００１６】
本件では、「マルチローター風力タービン」という用語は、１つのタワー上に取り付けられた２つ以上のエネルギー発生ユニットを備える風力タービンを意味するように解釈すべきである。
【００１７】
本件では、「エネルギー発生ユニット」という用語は、ナセル、ブレードを備えるローター、及びドライブトレインとして解釈される。ドライブトレインは、ローターを発電機に接続するシャフトを備え、また必要に応じて、ローターと発電機との間のギアボックスを備えていてもよい。ダイレクトドライブ式風力タービンにおいて、ドライブトレインは、発電機のローター部分のみによって構成される。ドライブトレインの部品は、通常、ナセルの内部にある。本発明によれば、エネルギー発生ユニットの少なくとも一部は、フレームに取り付けられる。この部分は、例えば、ナセル内のドライブトレインを含む若しくは含まないナセル、ブレードを含む若しくは含まないローター、又はエネルギー発生ユニット全体としてもよい。
【００１８】
本明細書における定義では、ローター平面の前側に面する方向、すなわち風の方向は、下流方向と呼ばれ、その反対の、ナセルからローター平面の後側に向かう方向は、上流方向と呼ばれる。
【００１９】
エネルギー発生ユニットは、ローター平面が風に面するように構成され、すなわち、いわゆる上流ユニットとしてもよく、又は、ナセルが風に面し、ローターが風に面しないように構成することができ、すなわち、いわゆる下流ユニットとすることができる。
【００２０】
本件では、「タワー」という用語は、少なくとも１つの荷重保持構造体を介してマルチローター風力タービンのエネルギー発生ユニットを保持するように設けられた、実質的に鉛直の構造体を意味するように解釈すべきである。
【００２１】
請求項に記載の少なくとも１つのエネルギー発生ユニットを備える荷重保持構造体に加えて、１つ以上の更なるエネルギー発生ユニットを、タワーに直接取り付けることができる。タワーは、組み立てられるとタワーを形成する複数のタワーセグメントを備える。
【００２２】
単一のタワーが、１つ、２つ、又はそれ以上の荷重保持構造体を保持することができる。各荷重保持構造体は、１つ以上のタワーによって支持され、例えば、より多くのタワーが、タワー間に延在する荷重保持構造体によって接続されるように設けてもよい。
【００２３】
各荷重保持構造体は、少なくとも２つのエネルギー発生ユニット、例えば、３つ、４つ、５つ、又は６つのエネルギー発生ユニットを保持してもよい。このために、荷重保持構造体は、例えば、三角形、四角形、五角形、若しくは六角形の外形を有し、又は、異なる方向においてタワーから遠ざかるように延びることができ、また、タワーから離れるように延在する列に取り付けられた複数のエネルギー発生ユニットを備える。
【００２４】
タワー頂部からタワー底部の方向に上から見た場合、エネルギー発生ユニットが作業面の外形の外側に少なくとも部分的にあるように、作業面がエネルギー発生ユニットに対して水平方向にオフセットする。エネルギー発生ユニットの外形とプラットフォームの外形との間の距離は、少なくともエネルギー発生ユニットのブレードの長さに等しく、１つのエネルギー発生ユニットの外形とプラットフォームの外形との間の距離が、少なくともそのエネルギー発生ユニットのブレードの長さに等しくなっていることが好ましい。１つの実施形態において、エネルギー発生ユニットの外形とプラットフォームの外形との間の距離は、少なくとも、タワーの互いに反対側にある２つのエネルギー発生ユニット間の距離の半分に等しい。これは、プラットフォームがタワー頂部の上方に位置する場合に特に利点となり得る。
【００２５】
プラットフォームは、エネルギー発生ユニットの高度よりも高い高度、例えば、一番高い位置に取り付けられたエネルギー発生ユニットよりも高い高度に配置される。一番高い位置に取り付けられたエネルギー発生ユニットの高度とプラットフォームの高度との差として規定される鉛直距離は、少なくともエネルギー発生ユニットのブレードの長さに等しくする。
【００２６】
タワー頂部からタワー底部の方向に上から見た場合、全てのローター平面がプラットフォームの外形の外側に少なくとも部分的にあるように、作業面が１つ又は全てのエネルギー発生ユニットのローター平面に対して水平方向にオフセットしている。これは、安全な着陸のために必ずしも必要な要件ではないものの、例えば、プラットフォームがはるかに高い高度にある場合、安全性を更に向上することができる。
【００２７】
本明細書において、「プラットフォームの中心」とは、幾何学的中心を意味する。プラットフォームが円形の場合、プラットフォームの中心は、円の中心となる。プラットフォームが他の形状を有する場合、この中心は、プラットフォームの作業面の二次元形状における全ての点の数学的平均位置、すなわち、作業面の平面におけるＸＹ座標系における全ての点の平均位置である。
【００２８】
プラットフォームは、タワー頂部からタワー底部の方向に上から見た場合、２つのローター平面間に対称に配置することができる。対称とは、１つのローター平面が、プラットフォームの中心を通る鏡映面によって、別のローター平面に対して鏡像をなすことができることを意味する。
【００２９】
作業面は、作業面がタワー頂部に対して非対称となるように、水平平面においてタワーに対してオフセットしている。本明細書において、非対称とは、作業面の幾何学的中心が、タワー頂部において、タワーに対して横断方向の断面の幾何学的中心に対してオフセットされることを意味する。
【００３０】
非対称である結果として、プラットフォームの外周縁部の前方点が、ローター平面からローター軸に沿って、ローター平面から後方に離れる方向において、タワー頂部断面の周縁部の対応する前方点の後ろにある。後方に向かう方向における前方点間の距離は、ゼロを超える任意のもの、例えば、プラットフォームの最大寸法の１０パーセント、２０パーセント、３０パーセント、４０パーセント、５０パーセント、６０パーセント、又はそれ以上のパーセントとすることができる。
【００３１】
反対の非対称も適用することができ、すなわち、プラットフォームの外周縁部の前方点が、タワー頂部断面の周縁部の対応する前方点の後ろにある代わりに、プラットフォームの外周縁部の前方点が、ローター平面に向かう方向においてタワー頂部断面の周縁部の対応する前方点の正面にあるようにしてもよい。
【００３２】
このオフセットは、特に、タワー頂部からタワー底部に向かう方向に上から見た場合、タワー頂部がプラットフォームの外形の外側に少なくとも部分的にあるような範囲とすることができる。このオフセットは、特に、プラットフォームの中心がタワー頂部の外形の外側にあるような範囲としてもよい。
【００３３】
このオフセットにより、タワーへのアクセスの向上を可能にし、プラットフォームがタワー上部へのアクセスを妨げることを防ぐことができる。
【００３４】
上流ユニットを備える風力タービンの場合、プラットフォームは、下流方向にオフセットすることができ、下流ユニットの場合、プラットフォームは、上流方向にオフセットすることができ、それにより、プラットフォームをローター平面から更に遠ざけることで、安全性を向上することができる。
【００３５】
安全性を向上するために、プラットフォームからタワーまでの距離は、プラットフォームからエネルギー発生構造体までの距離よりも小さくするとよい。
【００３６】
特に、タワー頂部は、タワー頂部からタワー底部に向かう方向に上から見た場合、プラットフォームの外形内に少なくとも部分的にある。すなわち、プラットフォームは、直接タワー頂部にある。
【００３７】
タワー頂部は、エネルギー発生ユニットの少なくとも一部よりも高い高度、例えば、エネルギー発生ユニットのハブよりも高い高度にあることができる。ハブの高度は、本明細書においてハブ高さと呼ばれる。プラットフォームは、例えば、プラットフォームが風力タービンの最高点を規定するように、タワー頂部よりも高い高度にあることができる。
【００３８】
プラットフォームは、タワーの構造コンポーネントに統合することができる。本明細書において、タワーの構造コンポーネントとは、タワーに必要とされる構造上の剛性及び強度をもたらす役割を果たすタワーの部品を意味する。タワーは、強度及び剛性に関して特定の目的のために制御された条件下で、特定の負荷状況を考慮して設計、工作、及び製造された、複数の構造コンポーネントを備える。
【００３９】
プラットフォームは、例えば、荷重保持構造体の少なくとも一部に構造的に接続することができ、及び／又は、プラットフォームは、タワー頂部に構造的に接続することができる。
【００４０】
荷重保持構造体は、
タワーによってヨー機構を介して回転するように保持される荷重保持ハブと、
荷重保持ハブの左側において外方に延在する第１の荷重保持機構と、
荷重保持ハブの右側において外方に延在する第２の荷重保持機構と、
を備えることができ、
各荷重保持機構は、下側接点において荷重保持ハブに取り付けられるとともに、下側接点と少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つとの間に延在する一次構造体を備えることができる。したがって、各荷重保持機構は、そのそれぞれのエネルギー発生ユニット（複数の場合もある）を保持することに伴う荷重に対処するように設けられる。さらに、荷重保持機構は、タワーに対する力及び荷重のバランスをとるために、タワーの両側に配置することができることが有利である。
【００４１】
各荷重保持機構は、張力機構を備えることができ、張力機構は、上側接点において荷重保持ハブに取り付けられるとともに、一次構造体の上方で、上側接点と少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つとの間に延在する少なくとも１つの二次構造体を備えることができ、エネルギー発生ユニットに重力が作用すると、一次構造体の圧縮と、少なくとも１つの二次構造体における引張とをもたらすようになっている。
【００４２】
特に、各荷重保持機構は、一次構造体と、少なくとも２つの二次構造体とを備えることができ、すなわち、張力機構は、
上側接点の前方点において荷重保持ハブに取り付けられるとともに、一次構造体の上方で、前方点と少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つとの間に延在する、前方二次構造体と、
上側接点の後方点において荷重保持ハブに取り付けられるとともに、一次構造体の上方で、後方点と少なくとも２つのエネルギー発生ユニットのうちの対応する１つとの間に延在する後方二次構造体と、
を備えることができ、前方点及び後方点は、荷重の右側又は左側の互いに反対側にある。一次構造体によって規定される軸と２つの二次構造体によって規定される軸とは、同じ平面に配置されず、したがって、三次元の保持構造を画定することが好ましい。
【００４３】
この設計により、エネルギー発生ユニットに重力が作用すると、一次構造体が押され、二次構造体が引っ張られる結果となる。これにより、エネルギー発生ユニットに作用する重力に起因して、二次構造体に予荷重がもたらされる。二次構造体の予荷重により、これらの構造体が、エネルギー発生ユニットのスラストによって発生する荷重に確実に対処することが可能になる。特に、二次構造体が一次構造体の互いに反対側に延在する、すなわち、前方二次構造体が一次構造体の一方の側にあり、後方二次構造体が他方の側にあることから、１つの方向に作用するスラスト荷重が、第１の二次構造体における引張作用（pull）を増大させ、第２の二次構造体における引張作用を減少させる一方、反対方向に作用するスラスト荷重が、第１の二次構造体における引張作用を減少させ、第２の二次構造体における引張作用を増大させる。しかしながら、二次構造体における予荷重により、スラスト荷重によって引張作用が減少しても、二次構造体のそれぞれにおいて或る特定の引張作用が依然として存在することが確実になる。２つの対向する方向は、例えば、到来する風の方向及びその反対方向とすることができる。この特定の設計と、これによって荷重への対処が補助されることとにより、プラットフォームとの接続が有利になる。プラットフォームが荷重保持構造体の少なくとも一部に構造的に接続される場合、プラットフォームは、例えば、前方二次構造体と後方二次構造体との間の距離を増大させることによって、強度の増大をもたらすことができる。
【００４４】
プラットフォームは、一次構造体のうちの少なくとも１つに接続することができ、二次構造体のうちの少なくとも１つに接続することができ、又は、少なくとも１つの二次構造体を荷重保持ハブに接続する上側接点の部分を形成することができる。
【００４５】
荷重保持構造体は、一方のエネルギー発生ユニットの風力タービンブレードと、他方の一次構造体及び二次構造体並びにタワーとの間の衝突を回避するように設計することができることが有利である。例えば、一次構造体は、タワーから、僅かに前方に向かう方向、すなわち、到来する風に向かって延在することができ、それにより、風力タービンブレードはタワーの前側に位置する。これにより、一次構造体の互いに反対側に延在する二次構造体は、風力タービンブレードの位置の後側の位置においてタワーに取り付けることもできる。同時に、これにより、プラットフォームが前方二次構造体と後方二次構造体との間に配置された場合、プラットフォームがローター平面から離れるように位置決めされる。
【００４６】
したがって、プラットフォームは、前方二次構造体及び後方二次構造体のうちの他方よりも、前方二次構造体及び後方二次構造体のうちの一方の近くにあることができる。
【００４７】
前方二次構造体及び後方二次構造体のうちの一方は、プラットフォームに接続することができ、前方二次構造体及び後方二次構造体のうちの他方は、荷重保持ハブに接続することができる。
【００４８】
１つの実施形態において、プラットフォームは、前方二次構造体及び後方二次構造体の双方に接続される。
【００４９】
したがって、プラットフォームは、前方二次構造体と後方二次構造体との間に延在することができ、それにより、前方二次構造体と後方二次構造体との間の距離の増大をもたらすことができる。
【００５０】
単一のタワーに、上述した種類の２つ以上の荷重保持構造体を取り付けることができることは除外されない。この場合、荷重保持構造体は、タワーの長さに沿って上下に並べて配置する事ができることが有利である。
【００５１】
各一次構造体は、１つ以上のコンプレッションバーの形態とすることができる。コンプレッションバーは、押下作用を受けるのに好適である。コンプレッションバーは、例えば、管、ロッド、ビーム、例えばＩ字ビーム等の形態とすることができる。
【００５２】
少なくともプラットフォームの作業面は、作業面が固定され、風力タービンのヨー運動に伴って回転しないように、荷重保持構造体に対して可動であり、タワーに対して固定とすることができる。これにより、より安定した作業プラットフォームが可能になり、輸送手段による着陸の条件が向上することができる。
【００５３】
代替的に、少なくともプラットフォームの作業面は、荷重保持構造体に対して固定であり、タワーに対して可動である。それにより、風向に関して作業面において安定した条件を可能にすることができ、すなわち、風向は、作業面に対して常に同じ方向となる。
【００５４】
作業面と風力タービンの他の領域との間のアクセスを容易にするために、風力タービンは、エレベーター、例えば、タワーにおいて異なるアクセス点間で駆動するエレベーターを備えることができる。１つのアクセス点は、タワー底部におけるハッチとすることができ、１つのアクセス点は、荷重保持構造体がタワーと相互接続する場所とすることができ、また、１つのアクセス点は、プラットフォームにある、例えば、作業面にあることができる。
【００５５】
プラットフォームがタワーに対してオフセットされている場合、作業面におけるアクセス点は、作業面の縁部にあることができる。プラットフォームがタワー頂部の直上にある場合、作業面におけるアクセス点は、作業面における穴を通ることができる。
【００５６】
風力タービンは、作業面からエネルギー発生ユニットまで延在し、人員がナセルと作業面との間を保護された状態で移動することが可能な作業通路を備えることができる。作業通路は、タワー内及び／又は一次構造体内に延在し、通路の使用中の更なる保護を可能にする通路セクションを含むことができる。
【００５７】
風力タービンは、プラットフォームに位置し、物品を、風力タービンの下方位置から吊り上げる及び作業面から下方位置に下降させるように構成されたホイスト装置を備えることができる。特に、ホイスト装置は、物品を作業面からエネルギー発生ユニットのうちの少なくとも１つに移動させるように構成することができる。ホイスト装置は、例えば、クレーン、例えばタワークレーンの形態とすることができ、タワーの鉛直方向に対して垂直の方向において、取り扱う物品の移動を可能にするように、伸長可能なアウトリガーアームを備えることができる。
【００５８】
風力タービンは、スイッチギア、電力コンバーター、及び、エネルギー発生ユニットの発電機を電力網に接続するように構成された同様の電気コンポーネントを備えることができる。本明細書において「電気接続機器」という用語は、コンバーター、トランスフォーマー、インバーター、スイッチギア、及び、例えば上述のコンポーネントを冷却する周辺機器を含む。
【００５９】
１つの実施形態において、マルチローター風力タービンは、タワー頂部におけるプラットフォームの下に１組以上の電気接続機器を備える。マルチローター風力タービンは、例えば、各エネルギー発生ユニットに対して１組の電気接続機器を備えることができるか、又は、全てのエネルギー発生ユニットに対して共用の１組の電気接続機器を備えることができる。
【００６０】
電気接続機器は、タワーにおいて作業面の下方に配置することができ、又は、電気接続機器は、タワーの外側に、例えばタワーの側部に懸架して、プラットフォームの下に配置することができる。
【００６１】
電気接続機器は、特に、作業面を通してアクセス可能とすることができる。そのために、作業面は、電気接続機器にアクセスすることができる開口部を備えることができる。
【００６２】
電気接続機器をプラットフォームの下に配置することにより、飛行輸送手段を使用することで、点検及び交換のための簡単なアクセスが円滑に行われ、タワーの頂部に配置することにより、電気接続機器における火災の場合に、安全性が向上し、人員を地面へと救助することが可能になり得る。さらに、電気接続機器をタワー頂部に配置することにより、電気損失を低減し、より効率的なエネルギー生産をもたらすことができる。さらに、タワー頂部においてプラットフォームの下に配置することにより、タワーにおけるバランスを向上し、荷重保持構造体の複雑性及び寸法を低減することができる。
【００６３】
本明細書において言及される電気接続機器は、特に、３３Ｋボルト、６６Ｋボルト、又は１３２Ｋボルトのものとすることができる。
【００６４】
マルチローター風力タービンのローターは、特に、一組のローターブレード、特に３つのブレードを備えることができる。マルチローター風力タービンは、１つのブレードが、エネルギー発生ユニットからプラットフォームの下面に向かう、例えば水平方向を指す方向に延在する位置において、ローターの回転をロックするように構成されたローターロック構造を更に備えることができる。
【００６５】
マルチローター風力タービンは、特に、隣り合う２つのエネルギー発生ユニットにおいて、各ユニットの少なくとも１つのブレードが他方のユニットのブレードの方を指すようにして、双方のユニットのローターをロックするように動作するように構成された協調ロック構造を備えることができる。これは、双方のブレードが水平になる位置とすることができる。
【００６６】
第２の態様において、マルチローター風力タービン上にプラットフォームを懸架する方法が開示される。本方法は、
タワー底部からタワー頂部まで鉛直方向に延在するタワーと、
鉛直方向に対して横断方向に延在するとともに、少なくとも２つのエネルギー発生ユニットを保持するように設けられた荷重保持構造体であって、荷重保持構造体は、タワーによってヨー機構を介して回転するように保持される、荷重保持構造体と、
を備える風力タービンに関する。
【００６７】
本方法によれば、プラットフォームは、鉛直方向に対して垂直な方向においてエネルギー発生ユニットに対してオフセットされて配置される。
【００６８】
荷重保持構造体は、本発明の第１の態様の風力タービンに従って設けることができ、プラットフォームは、二次構造体のうちの少なくとも１つに接続することができる。特に、プラットフォームは、後方二次構造体と前方二次構造体との間に配置し、それにより、これらの構造体間の距離を増大させ、荷重保持構造体の強度及び安定性を向上することができる。第２の態様に係る方法は、本開示の第１の態様に関して開示された構造のうちの任意のものの使用を含意することができる。
【００６９】
第３の態様において、本発明は、スペア部品及び人員を、請求項１に記載のマルチローター風力タービンに及びマルチローター風力タービンから運ぶ方法を提供する。本方法は、飛行輸送手段を作業面に着陸させることを含む。
【００７０】
本方法は、特に、例えば火災等の場合に、マルチローター風力タービンから人を救助するのに用いることができる。
【００７１】
さらに、本方法は、特に、電気接続機器の点検又は交換に適用することができる。
【００７２】
以下、本発明を、添付図面を参照して更に詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係る２つの荷重保持構造体を備えるマルチローター風力タービンの正面図である。
【図２】図１のマルチローター風力タービンの側面図である。
【図３】図１及び図２のマルチローター風力タービンの上面図である。
【図４】マルチローター風力タービンの様々な実施形態の細部を示す図である。
【図５】マルチローター風力タービンの様々な実施形態の細部を示す図である。
【図６】マルチローター風力タービンの様々な実施形態の細部を示す図である。
【図７】マルチローター風力タービンの様々な実施形態の細部を示す図である。
【図８】ローター平面がプラットフォームの外形の外側にあることを示す図である。
【図９】プラットフォームとタワー頂部断面との間の異なる非対称性を示す図である。
【図１０】プラットフォームとタワー頂部断面との間の異なる非対称性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１は、本発明の一実施形態に係る２つの荷重保持構造体３を保持するタワー２を備えるマルチローター風力タービン１の正面図である。荷重保持構造体３は、タワー２の長さに沿って、上下に並べて配置される。
【００７５】
各荷重保持構造体３は、図１の視角から見られるように、タワー２の両側においてタワー２から離れるように延在する２つの荷重保持機構４を備える。各荷重保持機構４は、エネルギー発生ユニット５を保持し、各エネルギー発生ユニット５は、ナセル６と、３つの風力タービンブレード８を保持するローター７とを備える。
【００７６】
各荷重保持機構４は、管の形態の一次構造体９と、二重ワイヤの形態の２つの二次構造体１０とを備える。図１において、各荷重保持機構４に対して二次構造体１０のうちの一方のみが見えている。
【００７７】
一次構造体９は、タワー２によって規定される実質的に鉛直の長手方向軸に対して鋭角を形成する方向に沿って、タワー２から離れるように延在する。それにより、一次構造体９は、上向きに傾斜した方向に沿ってタワー２から離れるように延在する。
【００７８】
二次構造体１０は、タワー２によって規定される実質的に鉛直の長手方向軸に対して実質的に垂直な方向に沿って、タワー２から離れるように延在する。それにより、二次構造体１０は、略水平方向に沿ってタワー２から離れるように延在する。したがって、所与の荷重保持機構４の一次構造体９が延在する方向と、荷重保持機構４の二次構造体１０が延在する平面との間に或る角度が規定される。
【００７９】
一次構造体９及び二次構造体１０は、ヨー機構１１を介してタワー２に取り付けられており、ローター７を風上に向けるために、荷重保持構造体３全体が、タワー２に対してヨー運動を行うことが可能である。
【００８０】
マルチローター風力タービンは、上向き平面の作業面を形成するプラットフォーム１２を更に備える。
【００８１】
所与の荷重保持構造体３の一次構造体９、及び荷重保持構造体３の二次構造体１０は、タワー２の長さに沿った別個の位置においてタワー２に取り付けられる。
【００８２】
エネルギー発生ユニット５に重力が作用すると、一次構造体９と二次構造体１０との相互位置によって、一次構造体９が押され、二次構造体１０が引っ張られることになる。それにより、エネルギー発生ユニット５に作用する重力に起因して、二次構造体１０に予荷重がもたらされる。
【００８３】
マルチローター風力タービン１の動作中、到来する風の方向又はその反対方向において、エネルギー発生ユニット５にスラスト力が作用する。スラスト力が作用すると、荷重保持機構４のそれぞれの二次構造体１０のうちの一方における引張作用が減少するとともに、他方の二次構造体１０における引張作用が増大する。しかしながら、エネルギー発生ユニット５に作用する重力に起因して二次構造体１０にもたらされる予荷重は、引張作用が減少した二次構造体１０が依然としてきつく張られたままとなることを確実にするほど十分に高い。したがって、荷重保持構造体１は、マルチローター風力タービン１の動作中にもたらされるスラスト力に対処することが可能である。
【００８４】
図２は、図１のマルチローター風力タービン１の側面図である。図２では、一次構造体９は、タワー２の後側の位置からタワー２の前側の位置まで延在し、それにより、エネルギー発生ユニット５のローター７がタワー２の前側に位置し、到来する風に面することを見て取ることができる。
【００８５】
各荷重保持機構４の二次構造体１０のうちの一方は、タワー２の後側の取付け点からエネルギー発生ユニット５の位置まで延在することを更に見て取ることができる。これについては、図３を参照して更に詳細に後述する。
【００８６】
図３は、図１及び図２のマルチローター風力タービン１の上面図である。図３では、プラットフォーム１２がローター平面１９に対して水平方向にオフセットされ、すなわち、ローター平面の後側に距離を置いて配置されることを見て取ることができる。
【００８７】
各荷重保持機構４は、一次構造体９の互いに反対側において、エネルギー発生ユニット５の位置からタワー２におけるそれぞれの取付け点まで延在する２つの二次構造体１０’、１０’’を備える。これにより、図１を参照して上述したように、一次構造体９が上向きに傾斜した方向において延在することと組み合わせることで、各荷重保持機構４の一次構造体９及び二次構造体１０が三次元構造を形成し、エネルギー発生ユニット５に作用する重力に起因して、二次構造体１０に適切な予荷重が確実にもたらされるという結果となる。
【００８８】
プラットフォーム１２の作業面１７は、風が表面を吹き抜けられる開放構造を有して作製される。これにより、輸送手段の着陸条件が向上する。
【００８９】
各荷重保持機構４に対して、二次構造体１０’、１０’’のうちの一方が、スペーサー１３及びスペーサー１３が取り付けられるプラットフォーム１２を介して後方点においてタワー２に取り付けられる。図示の実施形態では、プラットフォームが、タワーに対して後方に変位しており、タワー２から後方二次構造体１０’’までの距離が増大している。他方の前方二次構造体１０’は、タワー２の前側の、後方二次構造体１０’’よりもタワー２の近くにある位置において、プラットフォーム１２の前方点を介してタワー２に取り付けられる。図２を参照して上述したように、一次構造体９は、タワー２の後側の位置からタワー２の前側の位置まで延在する。これにより、エネルギー発生ユニット５のそれぞれのローター７が、タワー２の前側、かつ一次構造体９の前側及び二次構造体１０の双方の前側に配置されることが可能になる。それにより、風力タービンブレード８は、荷重保持構造体３からだけでなく、プラットフォーム１２からも遠ざけておくことができ、衝突のリスクが最小限になる。
【００９０】
図４は、プラットフォーム１２を介し、それにより、前方二次構造体１０’と後方二次構造体１０’’との間の距離の増大をもたらす、前方取付け点及び取付け点を更に詳細に示している。図示のプラットフォームは、平面であり、輸送手段による着陸に好適な作業面をもたらす外方に僅かに下向きの柵１４を形成する。
【００９１】
図５は、風力タービンの代替的な一実施形態を示しており、プラットフォームは、人員が作業する及び風力タービンの上方の輸送手段から吊り降ろされる物体を受け取るのに好適な作業面をもたらす上向きの柵１５を備える。ここでも、後方二次構造体１０’’は、スペーサー１３及びプラットフォーム１２を介してタワー２に取り付けられ、前方二次構造体１０’は、プラットフォーム１２を介してタワー２に取り付けられる。
【００９２】
図６は、作業面が輸送手段の着陸面を形成する代替的な一実施形態を示している。この実施形態では、作業面は、タワー頂部に対して非対称であり、すなわち、タワーに対して水平方向にオフセットされた幾何学的中心を有する。図示の実施形態では、このオフセットは、タワー頂部からタワー底部の方向に上から見た場合、タワー頂部が作業面の外形の外側に完全にあるようなサイズを有する。この実施形態では、後方二次構造体１０’’は、作業面に固定されるとともに、作業面の下方に延在する。図示のプラットフォーム１２は、タワー２の内部と作業面１７との間で人員のアクセスを可能にする通路ブリッジ１６を備える。
【００９３】
図７は、通路ブリッジ１６、及びアクセスブリッジ１６からタワー２内に入ることを可能にする入口開口部１８の更なる細部を示している。
【００９４】
図８は、全てのローター平面がプラットフォームの外形の外側に少なくとも部分的にあるように、作業面１７がエネルギー発生ユニット５のローター平面１９に対して水平方向にオフセットされる、一実施形態の上面図を示している。
【００９５】
図９及び図１０は、タワー断面と安全プラットフォームとの間の非対称性の詳細を示している。図９及び図１０の双方は、上から見た風力タービンを示しており、図９は、プラットフォーム１２の外形がタワー頂部２’’の外形に重なる一実施形態を示している。図１０は、プラットフォーム１２の外形がタワー頂部２’’の外形に重ならない一実施形態を示している。
【００９６】
図示の風力タービンは、ローター軸２１の周りのブレードの回転によってローター平面２０を形成するブレードを備え、双方の実施形態において、プラットフォーム１２は、ローター平面２０から離れる方向において非対称であり、双方の実施形態において、プラットフォーム１２は、ローター軸２１によって右側及び左側に規定される境界線内に完全に入る。
【００９７】
プラットフォーム１２は、タワー頂部２’’に対して非対称であり、すなわち、プラットフォーム１２の幾何学的中心が、タワー頂部の断面の幾何学的中心に対してずらされている。
【００９８】
図９及び図１０に両方において、プラットフォーム１２の外周縁部の前方点２２が、矢印２４の方向において、すなわち、ローター平面２０からローター軸２１に沿って、ローター平面２０から後方に離れる方向において、タワー頂部断面の周縁部の対応する前方点２３の後ろにある。矢印２４の方向における前方点２２、２３間の距離は、ゼロを超える任意のもの、例えば、プラットフォームの最大寸法の１０パーセント、２０パーセント、３０パーセント、４０パーセント、５０パーセント、６０パーセント、又はそれ以上のパーセントとすることができる。
【００９９】
反対の非対称も適用することができ、すなわち、プラットフォーム１２の外周縁部の前方点２２が、矢印２４の方向においてタワー頂部断面の周縁部の対応する前方点２３の後ろにある代わりに、プラットフォーム１２の外周縁部の前方点２２が、矢印２４の反対方向においてタワー頂部断面の周縁部の対応する前方点２３の正面にあってもよい。ここでもまた、矢印２４の反対方向における前方点２２、２３間の距離は、ゼロを超える任意のもの、例えば、プラットフォームの最大寸法の１０パーセント、２０パーセント、３０パーセント、４０パーセント、５０パーセント、６０パーセント、又はそれ以上のパーセントとすることができる。
【図１】
2021527182.tif 000003
【図２】
2021527182.tif 000004
【図３】
2021527182.tif 000005
【図４】
2021527182.tif 000006
【図５】
2021527182.tif 000007
【図６】
2021527182.tif 000008
【図７】
2021527182.tif 000009
【図８】
2021527182.tif 000010
【図９】
2021527182.tif 000011
【図１０】
2021527182.tif 000012
【国際調査報告】
2021527182.tif 000013
2021527182.tif 000014
2021527182.tif 000015