(57)【要約】  本発明は、関連するタワー構造体の振動を減衰する衝撃ダンパー組立体に関する。衝撃ダンパー組立体は、１つ以上の衝撃ダンパーを備える。１つ以上の衝撃ダンパーはそれぞれ、タワー構造体の鉛直に隔たる少なくとも２つの懸架位置の間に懸架されるように適合された懸架機構と、懸架機構に固定された衝撃質量体であって、タワー構造体の動きに応答してタワー構造体と衝突するように適合される衝撃質量体と、懸架機構に規定の張力を加えて衝撃ダンパーの減衰特性を調節するように適合されたテンショナーとを備える。本発明は、衝撃ダンパー組立体が取り付けられた風力タービンタワーと、衝撃ダンパー組立体を用いてタワー構造体の振動を減衰する方法とに更に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
関連するタワー構造体に固定されると該関連するタワー構造体の振動を減衰する衝撃ダンパー組立体であって、該衝撃ダンパー組立体は、１つ以上の衝撃ダンパーを備え、該１つ以上の衝撃ダンパーはそれぞれ、
ａ）前記タワー構造体の鉛直に隔たる少なくとも２つの懸架位置の間に懸架されるように適合された懸架機構と、
ｂ）前記懸架機構に固定された衝撃質量体であって、前記タワー構造体の振動に応答して該タワー構造体と衝突するように適合される、衝撃質量体と、
ｃ）前記衝撃ダンパーの減衰特性を調節するために、前記懸架機構に規定の張力を加えるように適合されたテンショナーと、
を備える、衝撃ダンパー組立体。
【請求項２】
前記タワー構造体の動きを測定するように適合されたセンサーと、前記タワー構造体の測定された動きに応答して、前記懸架機構への前記規定の張力を調節する制御ユニットとを更に備える、請求項１に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項３】
前記各衝撃ダンパーは、ブラケット等の締結要素を更に備え、該締結要素は、前記各衝撃ダンパーの前記懸架機構を懸架するために、前記各懸架位置に位置する、請求項１又は２に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項４】
前記衝撃ダンパー組立体は、少なくとも３つの衝撃ダンパーを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項５】
前記衝撃ダンパー組立体は、２Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、１．５Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、１Ｈｚを下回る固有振動数を有するタワー構造体の振動を減衰するように適合される、請求項１から４のいずれか１項に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項６】
衝突中に前記タワー構造体にかかる負荷を低減するために、前記１つ以上の衝撃ダンパーの前記衝撃質量体は、ゴム等の弾力又は弾性材料に少なくとも部分的に封入される、請求項１から５のいずれか１項に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項７】
前記１つ以上の衝撃ダンパーの前記衝撃質量体は、前記懸架機構の中心点に又はその付近に位置決めされる、請求項１から６のいずれか１項に記載の衝撃ダンパー組立体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の衝撃ダンパー組立体が固定された、風力タービンタワー。
【請求項９】
前記衝撃ダンパー組立体は、衝撃ダンパーの前記衝撃質量体の鉛直位置が、前記風力タービンタワーの高さの４０％〜８０％、好ましくは４５％〜７０％、より好ましくは５０％〜６６％、例えば、約６６％のところにあるように、前記風力タービンタワーに取り付けられる、請求項８に記載の風力タービンタワー。
【請求項１０】
衝撃ダンパーの前記懸架機構は、前記懸架位置の間で前記風力タービンタワーの高さの５％〜２０％又は５ｍ〜２５ｍの距離を伴って構成される、請求項８又は９に記載の風力タービンタワー。
【請求項１１】
前記衝撃質量体との衝突時に前記風力タービンタワーにかかる負荷を低減するために、前記風力タービンタワーに取り付けられた負荷拡散装置を更に備える、請求項８から１０のいずれか１項に記載の風力タービンタワー。
【請求項１２】
前記衝撃ダンパー組立体は、前記風力タービンタワーの周縁部の周りでおよそ１２０度の角度ずつ間隔を置かれる３つの衝撃ダンパーを備える、請求項８から１１のいずれか１項に記載の風力タービンタワー。
【請求項１３】
衝撃ダンパーを用いてタワー構造体の予め選択された振動を減衰する方法であって、該方法は、
ａ）衝撃質量体が前記タワー構造体の鉛直に隔たる少なくとも２つの懸架位置の間に固定された懸架機構を懸架するステップであって、前記衝撃質量体は、前記タワー構造体の振動に応答して該タワー構造体と衝突するように適合される、ステップと、
ｂ）前記懸架機構に規定の張力を加えて前記衝撃ダンパーの減衰特性を調節するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記懸架機構に規定の張力を加えるステップは、前記タワー構造体の動きを測定するステップと、前記タワー構造体の測定された動きに応答して、前記懸架機構への前記規定の張力を調節するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記タワー構造体の前記予め選択された振動は、前記タワー構造体の二次固有振動数に対応する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれが調節可能な減衰特性を有する１つ以上の衝撃ダンパーを備える衝撃ダンパー組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
渦流出とは、風力タービンタワー等の物体の周りの流れが不安定なことから生じる現象である。タワーの下流側に低圧渦が生じ、この渦は断続的にタワーの両側から分離する。タワーは、低圧に向かって動く傾向がある。すなわち、タワーには交互に作用する力が加えられる。力が左右に交互に作用することによる振動数は、タワーの直径及び風速によって決まる。或る特定の風速では、交互に作用する力の振動数は、風力タービンタワーの固有振動数と一致する。この風速は、限界風速として知られる。この風速において、タワーが振動を始める。
【０００３】
限界風速における振動の振幅は、風力タービンタワーの構造減衰によって決まる。風力タービンタワーに減衰が追加されない場合、振動によって風力タービンタワーに重度の撓みがもたらされるおそれがある。これは、構造的な損傷及び／又は風力タービンタワー内の機器若しくは人員への損傷に繋がり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風力タービンタワー又は風力タービンタワーセクションの振動を減衰するタワー制振装置を提供することを、本発明の実施形態の目的と見なすことができる。
【０００５】
風力タービンタワー又は風力タービンタワーセクションの二次固有振動数から生じた振動を特に減衰する、簡素で頑丈な衝撃ダンパー組立体を提供することを、本発明の実施形態の更なる目的と見なすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的は、第１の態様において、関連するタワー構造体の振動を減衰する衝撃ダンパー組立体であって、衝撃ダンパー組立体は、１つ以上の衝撃ダンパーを備え、１つ以上の衝撃ダンパーはそれぞれ、
ａ）タワー構造体の鉛直に隔たる少なくとも２つの懸架位置の間に懸架されるように適合された懸架機構と、
ｂ）懸架機構に固定された衝撃質量体であって、タワー構造体の振動に応答してタワー構造体と衝突するように適合される、衝撃質量体と、
ｃ）衝撃ダンパーの減衰特性を調節するために、懸架機構に規定の張力を加えるように適合されたテンショナーと、
を備える、衝撃ダンパー組立体を提供することによって満たされる。
【０００７】
したがって、本発明の第１の態様によれば、調節可能な減衰特性を有する１つ以上の衝撃ダンパーを備える衝撃ダンパー組立体が提供される。１つ以上の衝撃ダンパーの調節可能な減衰特性は、懸架機構に加えられる張力を調節することによってもたらすことができる。懸架機構に加えられる張力を調節することによって、１つ以上の衝撃ダンパーの調節可能な減衰特性を調節し、タワー構造体の選択された固有振動数、例えば、タワー構造体の二次固有振動数を減衰することができる。これは、重量及び高さが変わる風力タービンタワーの完成段階に応じてタワー構造体の固有振動数が変わり得るため、大きな利点となる。
【０００８】
テンショナーは、懸架機構の一部を形成する組込みテンショナー等、様々な方法で実装することができる。テンショナーは、手動で制御することができる。すなわち、懸架機構に加えられる張力を手動で設定することができる。代替的に、テンショナーは、タワー構造体の測定された渦励振に応答してリアルタイムで、すなわち、自動で制御することができる。テンショナーのリアルタイムな自動制御は、制御ユニットを伴う好適な制御ループと組み合わせた電気モーター又はリニアアクチュエーターを介して実行することができる。
【０００９】
衝撃ダンパー組立体は、タワー構造体に取り付けることができ、タワー構造体は、完全に組み立てられた風力タービンタワー又は風力タービンタワーセクションを含むことができる。衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワー又は風力タービンタワーセクションの内側又は外側のいずれかに取り付けることができる。
【００１０】
衝撃ダンパー組立体は、タワー構造体の動きを測定するように適合されたセンサーと、タワー構造体の測定された動きに応答して、懸架機構への規定の張力を調節する制御ユニットとを更に備えることができる。タワー構造体の測定された動きに応答して懸架機構への規定の張力に調節をリアルタイムで行うことで、例えば、タワー構造体の二次固有振動数をいつでも適切に減衰することができることが促進され得る。
【００１１】
衝撃ダンパー組立体のタワー構造体への取付けに関して、各衝撃ダンパーは、ブラケット等の締結要素を更に備えることができ、締結要素は、各衝撃ダンパーの懸架機構を懸架するために、各懸架位置に位置することができる。各衝撃ダンパーの締結要素は、タワー構造体の鉛直に隔たった２つのタワーフランジに取り付けられるように適合することができる。このように、タワーフランジは、鉛直に隔たった懸架位置になり得る。締結要素のうちの一方又は双方は、タワー壁に接続されたブラケット及び／又はタワーに配置されたプラットフォームに取り付けられるように適合することができる。
【００１２】
懸架機構はワイヤを含むことができる。このワイヤは、タワー構造体の鉛直に隔たった懸架位置の間に懸架されるように適合することができる。ワイヤに加えられる張力を（必要に応じて、リアルタイムで）調節することによって、所与の衝撃ダンパーの減衰特性を常に調節し、タワー構造体の選択された固有振動数を望むように及び／又は最適になるように減衰することができる。
【００１３】
衝撃ダンパー組立体は、少なくとも３つの衝撃ダンパー、すなわち、３つ、４つ、５つ、６つ等の衝撃ダンパーを備えることができる。タワー構造体の適切な減衰を確実にするために、衝撃ダンパーをタワー構造体の周縁部に沿って均一に分布させることができる。したがって、例えば、衝撃ダンパー組立体が３つの衝撃ダンパーを備える場合、衝撃ダンパーの間をおよそ１２０度の角度で隔てることが好ましい。衝撃ダンパーが６つの場合、およそ６０度の角度で隔てることが好ましい。
【００１４】
衝撃ダンパー組立体は、１１Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、５Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、２Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、１．５Ｈｚを下回る固有振動数、例えば、１Ｈｚを下回る固有振動数を有するタワー構造体の振動を減衰するように適合することができる。タワー構造体の固有振動数は、０．２Ｈｚより高く、例えば、０．５Ｈｚより高く、好ましくは０．８Ｈｚ〜１．０Ｈｚの範囲内とすることができる。上述したように、本発明の衝撃ダンパー組立体は、特に、タワー構造体の二次固有振動数における又はその付近のタワー振動を減衰するように意図することができる。二次固有振動数は、２Ｈｚを下回り、かつ０．５Ｈｚを上回る範囲であると推定された。更なる実施形態において、衝撃ダンパー組立体は、特に、タワー構造体の三次固有振動数における又はその付近のタワー振動を減衰するように意図される。三次固有振動数は、１１Ｈｚを下回り、かつ０．８Ｈｚを上回る範囲と推定された。
【００１５】
衝突中にタワー構造体にかかる負荷を低減するために、１つ以上の衝撃ダンパーの衝撃質量体は、ゴム等の弾力又は弾性材料に少なくとも部分的に封入することができる。１つ以上の衝撃ダンパーの衝撃質量体の質量は、タワータービンの全体質量の約２％〜３％とすることができるが、例えば、タワータービンの全体質量の約１％〜３％、又は０．５％〜３％等、より低くしてもよい。
【００１６】
１つ以上の衝撃ダンパーの衝撃質量体は、懸架機構の中心点に又はその付近に位置決めすることができる。
【００１７】
本発明に係る衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーの三次又はより高次の固有振動数から生じる振動に対しても、そのような振動数に対して調整される場合に効果的である。したがって、テンショナーのリアルタイムな自動制御を用いることによって、衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーのいくつかの（固有）振動数の振動に対して効果的になり得る。三次以上の振動は、通例、現在用いられている風力タービン設計においては観測されていないが、将来的に風力タービンタワーの設計がより高次の振動をもたらす場合、本発明に係る衝撃ダンパー組立体は、これらのより高次の振動数に対して効果的であることに留意すべきである。
【００１８】
第２の態様において、本発明は、第１の態様に係る衝撃ダンパー組立体が固定された、風力タービンタワーに関する。衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーの渦励振、例えば、風力タービンタワーの二次固有振動数における又はその付近の風力タービンの渦励振を減衰するように意図することができる。
【００１９】
風力タービンタワーという用語は、ここでは、ナセルと、必要に応じて、ローターとが備わっている又は備わっていない部分的に又は完全に組み立てられた風力タービンタワーとして理解される。換言すれば、本発明は、完成した風力タービン発電機と、部分的に組み立てられた風力タービン発電機、すなわち、組立て中、輸送中及びエネルギー生産位置にある風力タービンタワーとの双方に関する。
【００２０】
衝撃ダンパー組立体は、衝撃ダンパーの衝撃質量体の鉛直位置が、風力タービンタワーの高さの４０％〜８０％、好ましくは４５％〜７０％、より好ましくは５０％〜６６％、例えば、約６６％のところにあるように、風力タービンタワーに取り付けることができる。ここで、風力タービンタワーの高さは、タワーを基礎に取り付けた場所からナセルに取り付けた場所までの距離、すなわち、最下部タワーセクションの底部フランジから最上部タワーセクションの頂部フランジまでの距離として定義される。
【００２１】
円錐状のタワー及び円錐状セクションを有するタワーの場合、衝撃質量体を上方に、すなわちタワーの中央より上方に、例えば、風力タービンタワーの高さの５０％〜６６％又は約６６％のところに配置することが好ましい。
【００２２】
二次タワー振動の場合、タワーの撓みは、ほぼこの場所においてその極値に達する。したがって、ダンパーの効果は、タワーに対してこの位置に位置する場合、一次タワー振動ではなく二次タワー振動を低減することに向かって最大になる。一次タワー振動では、タワーの頂部において撓みが最も顕著である。したがって、衝撃質量体を用いて一次タワー振動を低減する制振装置が、タワーの可能な限り高いところ、例えば、風力タービンタワーの高さの９０％〜１００％又は９５％〜１００％のところに配置される。本発明の制振装置は、一次タワー振動用の制振装置のある高所より低い場所に特に適している。なぜなら、本発明の制振装置は、衝撃質量体の上下に空間を必要とするからである（本発明の制振装置の衝撃質量体の特定された有利な位置決めに関しては、上記パラグラフ参照）。
【００２３】
さらに、衝撃ダンパーの懸架機構は、懸架位置の間で風力タービンタワーの高さの５％〜２０％の距離を伴って構成することができる。メートル単位では、懸架位置の間の距離は、５ｍ〜２５ｍとすることができる。懸架位置がタワーセクションのフランジである場合、通例では距離は大きくなり、一方、懸架位置が、１つ以上のフランジ、タワー壁上のブラケット、及びタワーにおけるプラットフォームの組合せである場合、通例では距離は短くなる。
【００２４】
風力タービンタワーは、衝撃質量体との繰り返される衝突時に風力タービンタワーにかかる負荷を低減するために、風力タービンタワーに取り付けられた負荷拡散装置を更に備えることができる。負荷拡散装置は、衝突点において風力タービンタワーに取り付けられた弾力材料を含むことができる。
【００２５】
風力タービンタワーに取り付けられた衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーの周縁部の周りで好ましくはおよそ１２０度だけの角度で間隔を置かれる３つの衝撃ダンパーを備えることができる。衝撃ダンパー組立体は、異なる数の衝撃ダンパー、例えば、６、９、１２等の衝撃ダンパーを備えることができ、衝撃ダンパーは、風力タービンタワーの周縁部の周りに均一に分布されることが好ましいことに留意すべきである。３つの衝撃ダンパーのそれぞれは、ブラケットを介して鉛直に近接したタワーフランジ、又はタワー壁上のブラケット若しくはタワーにおけるプラットフォーム等の、別様に鉛直に隔たった懸架位置に固定される。
【００２６】
上述したように、衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーの二次固有振動数を減衰するように調節することができる。
【００２７】
第３の態様において、本発明は、衝撃ダンパーを用いてタワー構造体の予め選択された振動を減衰する方法であって、方法は、
ａ）衝撃質量体がタワー構造体の鉛直に隔たる少なくとも２つの懸架位置の間に固定された懸架機構を懸架するステップであって、衝撃質量体は、タワー構造体の振動に応答してタワー構造体と衝突するように適合される、ステップと、
ｂ）懸架機構に規定の張力を加えて衝撃ダンパーの減衰特性を調節するステップと、
を含む、方法に関する。
【００２８】
衝撃ダンパーの実施態様は、本発明の第１の態様に関して論じたものとすることができる。したがって、衝撃ダンパーは、１つ以上の衝撃ダンパーを備える衝撃ダンパー組立体の一部を形成することができる。したがって、衝撃ダンパー組立体は、鉛直にシフトしたタワーフランジの間に懸架された３つの衝撃ダンパーを備えることができる。さらに、３つの衝撃ダンパーは、タワー構造体の周縁部の周りにおよそ１２０度の角度で間隔を置くことができる。
【００２９】
上述したように、衝撃ダンパー組立体は、タワー構造体の動きを測定するように適合されたセンサーと、タワー構造体の測定された動きに応答して、懸架機構への規定の張力を調節する制御ユニットとを更に備えることができる。したがって、本発明の第３の態様に係る方法は、タワー構造体の測定された動きに応答して、懸架機構への規定の張力をリアルタイムで調節するステップを含むことができる。このステップにより、例えば、タワー構造体の二次固有振動数をいつでも適切に減衰することができることが促進される。
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】風力タービン発電機及び組み立てられた風力タービンタワーを示す図である。
【図２】タワー壁の鉛直断面における、本発明に係る衝撃ダンパーを示す図である。
【図３】風力タービンタワーの水平断面の周縁部に沿って均一に分布されている３つの衝撃ダンパーを備える衝撃ダンパー組立体を示す図である。
【図４】本発明に係る方法の非常に簡略なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、様々な変更形態及び代替形態が可能であるが、特定の実施形態を例として図面に示すとともに本明細書において詳細に記載する。しかしながら、本発明は、開示される特定の形態に限定されることは意図されていないことが理解されるものとする。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変更形態、均等物及び代替形態を包含する。
【００３３】
全体的な態様において、本発明は、衝撃ダンパー組立体が取り付けられる、関連するタワー構造体、例えば、風力タービンタワーの振動を減衰する衝撃ダンパー組立体に関する。衝撃ダンパー組立体は、１つ以上の衝撃ダンパーを備える。各衝撃ダンパーは、衝撃質量体を懸架する懸架機構に規定の張力を加えて衝撃ダンパーの減衰特性を調節するように適合されたテンショナーを備える。したがって、各衝撃ダンパーの減衰特性は、衝撃ダンパー組立体が取り付けられたタワー構造体の測定された動きに応答して、（好ましくはリアルタイムで）調節することができる。
【００３４】
図１を参照すると、風力タービン発電機及び風力タービンタワーが、それぞれ）図１ａ及び図１ｂに示されている。図１ａでは、風力タービン発電機１００は、風力タービンタワー１０１と、ナセル１０３と、ローターハブ１０４に固定された３つのローターブレード１０２とを備える。風力タービン発電機は、少なくとも発電機及び電力変換装置システムを介して風力エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００３５】
図１ａに示すタイプの風力タービン発電機を組み立てる際、最初に風力タービンタワー１０１が組み立てられる（図１ｂ参照）。風力タービンタワー１０１にナセル１０３と、ハブ１０４と、ローターブレード１０２とを取り付ける前に、独立したタワーは、渦励振にさらされる場合があり、渦励振によって、独立した風力タービンタワー１０１は、図１ｂの矢印１０５が示すように、左右に揺れる又は撓む。図１ｂにおいて見られるように、風力タービンタワーは、完成した風力タービンタワーを形成するために、互いに重ね合わせて配置される複数のタワーセクションを有する。タワー構造体の二次固有振動数に従うタワーの撓みは、図１ｂの破線矢印１０６が示している。最終的な高さに依然として達していない風力タービンタワーも、渦励振にさらされた場合には揺れ得る又は撓み得ることに留意すべきである。
【００３６】
渦励振に起因する風力タービンタワーの制御されない揺れ又は撓みは、図２に示す本発明に係る衝撃ダンパー組立体２００によって効果的に和らげることができる。図２を参照すると、風力タービンタワーの撓んだタワー壁２０３の鉛直断面が示されている。図２は概略図であり、正確な縮尺ではない。特に、例示のみを目的として撓みを誇張してある。なぜなら、通常、タワー壁は、実質的に真っ直ぐに直立しているからである。図２において見られるように、風力タービンタワーは、互いに重ね合わせて配置され、タワーフランジ２０８、２０４及び２０５、２０９においてボルト留めされた複数のタワーセクションを有する。図２に示すように、ブラケット２０６、２０７が、或る鉛直距離だけ隔てられたタワーフランジ（ここではそれぞれ２０８、２０９であるが、例えば、それぞれ２０４、２０５としてもよい）に取り付けられる。２つのブラケット２０６、２０７の間には、ワイヤ２０２を含む懸架機構において衝撃質量体２０１が懸架される。ワイヤ２０２は、ブラケット２０６、２０７に接続された貫通ワイヤとすることができる。衝撃ダンパーの固有振動数は、ワイヤ２０２に加えられる張力、衝撃質量体２０１の質量、及びワイヤ２０２の長さを含む複数のパラメーターによって決まる。衝撃ダンパーの固有振動数は、これらのパラメーターのうちの１つ以上を調節することによって変更することができる。
【００３７】
風力タービンタワーが渦励振に起因して撓む際、衝撃質量体２０１は水平矢印が示すように動く。或る段階で衝撃質量体２０１は、タワー壁２０３と衝突する（変位した衝撃質量体を示す参照符号２１０の図２の破線部分参照）。タワー壁と衝撃質量体との間の衝突によって、渦励振が大幅に低減され、それにより、風力タービンタワーの撓みが大幅に低減される。
【００３８】
衝撃ダンパーの固有振動数と、タワー壁と衝撃質量体との間の衝突力とは、規定の張力をワイヤ２０２に加えるように適合された組込み（in-line）テンショナー２１１によって調節することができる。したがって、ワイヤ２０２に加えられる張力を調節することによって、衝撃ダンパーの減衰特性を調節することができる。
【００３９】
組込みテンショナー２１１は、手動で制御することができる。すなわち、例えば、ワイヤ２０２に加えられる張力を手動で設定することができる。代替的に、組込みテンショナー２１１を、風力タービンタワーの測定された渦励振に応答してリアルタイムで、すなわち、自動で制御することができる。組込みテンショナー２１１の自動制御は、制御ユニットを伴う好適な制御ループと組み合わせた電気モーター又はリニアアクチュエーターを介して実行することができる。したがって、本発明に係る衝撃ダンパー組立体は、風力タービンタワーの渦励振を測定するように適合されたセンサーと、風力タービンタワーの測定された動きに応答してワイヤ２０２に加えられる張力をリアルタイムで調節し、特に風力タービンタワーの二次固有振動数において又はその付近の風力タービンタワーの渦励振を低減する制御ユニットとを備えることができる。衝撃ダンパーの固有振動数は、上述のパラメーター（例えば、質量及びワイヤの長さ）のうちの任意のものを調節することによって変更することができる。しかし、質量を変更する方がはるかに実行が容易であるにもかかわらず、ワイヤに加えられる張力を変更することによって固有振動数を調節する方が非常に有利であることが判明した。なぜなら、これにより、高速の調節が可能になり、遠くから自動で調節を行うことができるからである。特に洋上風力タービンの場合に、ワイヤに加えられる張力を変更して衝撃ダンパーの固有振動数を調節することができることが非常に有利であるとわかった。また、衝撃ダンパーの固有振動数を調節するためにワイヤに加えられる張力の変更を用いることが有利であり、特に洋上風力タービンにとって有利であるとわかった。
【００４０】
本発明に係る衝撃ダンパーは、風力タービンタワーの周縁部に沿って均一に分布された少なくとも３つの衝撃ダンパーを備える。衝撃ダンパー組立体が３つの衝撃ダンパーを備える事例では、これらの衝撃ダンパーは、およそ１２０度だけ隔てられることが好ましい（図３参照）。衝撃ダンパー組立体は、０．６Ｈｚ〜１．５Ｈｚの範囲の振動数を有するタワー振動を減衰するように適合され、この範囲の振動数は、二次タワー振動の典型的な振動数であるとわかっており、０．５Ｈｚを上回りかつ２Ｈｚを下回る範囲に拡張することができる。
【００４１】
衝突中に風力タービンタワー構造体にかかる負荷を低減するために、衝撃ダンパーの衝撃質量体２０１は、ゴム等の弾力又は弾性材料に少なくとも部分的に封入されることが好ましい。衝撃質量体の形状は、円柱形及び球形を含め、多様なものとすることができる。衝撃ダンパーの衝撃質量体は、懸架機構の中心点において又はその付近で、すなわち、ブラケット２０６、２０７の間の中心において又はその付近で位置決めすることができる。衝撃質量体の質量は、通例、タワータービンの全体的な質量の２％〜３％に達するが、例えば、タワータービンの全体質量の１％〜３％、又は、（特に、懸架機構に加えられる張力を高速かつ正確に自動で変更する事例において）０．５％〜３％等、より低くしてもよい。
【００４２】
図３は、衝撃ダンパー組立体３００を備えたタワーの水平断面を示している。衝撃ダンパー組立体３００は、関連する衝撃質量体３０３、３０５、３０７を有する３つの衝撃ダンパーを備える。衝撃質量体３０３、３０５、３０７は、タワーフランジ３０１に取り付けられたそれぞれのブラケット３０２、３０４、３０６から懸架されている。図３に示すように、衝撃ダンパーは、タワーフランジ３０１に沿って均一に分布し、すなわち、およそ１２０度ずつ隔てられている。
【００４３】
上述したように、本発明は、図２及び図３に示した１つ以上の衝撃ダンパーを備える衝撃ダンパー組立体を用いてタワー構造体の予め選択された振動を減衰する方法にも関する。減衰されるべき予め選択された振動は、タワー構造体の二次固有振動数とすることができる。ダンパーの最適な効果を確実にするために、衝撃ダンパー組立体は、タワー構造体の動きを測定するように適合されたセンサーと、タワー構造体の測定された動きに応答して懸架機構の張力を調節する制御ユニットとを備えることができる。本発明に係る方法は、このように、タワー構造体の測定された動きに応答して懸架機構の張力をリアルタイムで調節するステップを含む点で有利である。このステップにより、例えば、タワー構造体の二次固有振動数をいつでも適切に減衰することができることが促進される。さらに、ダンパーの振動数を、タワーの実際に生じている振動に精密に調節することができるため、ダンパー特性の調節が可能でない事例よりも小さい衝撃質量体を用いることができる。また、懸架機構の張力の調節を、遠くから行うことができ、自動化することができることが好ましい場合に、ダンパーの現場での設置及び試運転時間が大幅に低減される。なぜなら、微調整を設置後に行うことができるか、又は完全に回避することができるからである。
【００４４】
図４は、本発明に係る方法の非常に簡略なフローチャートを示している。最初に、衝撃ダンパー組立体が取り付けられた風力タービンタワーのタワー振動を判断する。判断されたタワー振動が許容可能な閾値レベルを下回る場合、アクションは必要ない。一方、判断されたタワー振動が許容可能な閾値レベルを上回る場合、例えば、タワー構造体の二次固有振動数から生じる振動が許容可能な閾値レベルを下回るまで、懸架機構の張力を調節する。
【図１】
2021528597.tif 000003
【図２】
2021528597.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2021528597.tif 000007
2021528597.tif 000008
2021528597.tif 000009