ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
FOUNDATION FOR WIND POWER PLANT

Изобретение относится к фундаменту для ветроэнергетической установки, содержащему базовое кольцо, разделенное на несколько частей кольца и состоящее из предварительно изготовленных бетонных элементов, и опорные элементы, продолжающиеся радиально наружу от базового кольца, причем базовое кольцо опирается на опорные элементы первичными ребрами жесткости, при этом на базовом кольце установлено и соединено с ним монтажное кольцо, разделенное на несколько частей кольца и состоящее из предварительно изготовленных бетонных элементов.
Кроме того, изобретение относится к ветроэнергетической установке с башней ветроэнергетической установки, содержащей ротор, при этом башня ветроэнергетической установки смонтирована на фундаменте. Также изобретение относится к модульной системе для изготовления фундамента для ветроэнергетической установки.
В документе WO 2004/101898 A2 раскрыт фундамент для ветроэнергетической установки. Как указано в данном документе, для изготовления фундамента для береговых ветроэнергетических установок необходимы большие физические и административные ресурсы, при этом изготовление занимает очень много времени. Ввиду возрастающих размеров современных ветроэнергетических установок фундамент подвержен воздействию весьма высоких нагрузок, и его размеры должны быть соответствующими. Современные ветроэнергетические установки имеют мачту высотой до 150 м и вырабатывают мощность до 6 МВт. Во многих случаях башня или мачта ветроэнергетических установок состоит из армированного бетона, при этом ее сооружают с использованием предварительно изготовленных бетонных элементов. В качестве альтернативы башня ветроэнергетической установки может быть образована также в виде стальной конструкции.
До появления фундаментов из предварительного изготовленных готовых элементов фундаменты для ветроэнергетических установок изготавливали главным образом путем рытья котлована, установки зернистой подструктуры, сооружения компонентов фундамента, проведения необходимых работ по созданию опалубки и усилению и последующего заполнения котлована монолитным бетоном, причем бетон транспортировали к строительной площадке с помощью автобетономешалок в качестве готового бетона и заливали в котлован. Центральный компонент фундамента обычно имеет форму полого цилиндра, при этом в целом он был предварительно изготовлен и транспортировался к соответствующему месту монтажа в качестве блока.
3
Изготовление фундамента ветроэнергетических установок из монолитного бетона связано с множеством недостатков. Оно требует сложной логистики для планирования производственных операций на строительной площадке и, применительно к сооружению опалубки и усиливающей структуры, а также транспортировке и заливке бетона, сопряжено с отнимающими много времени и дорогостоящими процессами. Это справедливо, в частности, ввиду того, что для больших фундаментов может потребоваться более 1000 м бетона.
Для улучшения процесса сооружения фундамента в документе WO 2004/101898 А2 уже предлагалось сооружение фундамента с использованием предварительно изготовленных бетонных элементов. Такие бетонные элементы изготавливают на заводе готовых бетонных изделий и транспортируют к месту проведения работ, где их устанавливают с помощью крана и затем соединяют между собой. Таким образом можно существенно уменьшить длительность строительных процессов на строительной площадке. Предварительно изготовленные бетонные элементы при соединении друг с другом образуют фундамент с центральным кольцевым основанием и несколькими опорными элементами, каждый из которых выступает радиально наружу от основания. Основание может иметь круглую или многоугольную форму поперечного сечения. Каждый предварительно изготовленный бетонный элемент образует один из опорных элементов и связанную с ним часть кольца основания. Части кольца основания соединяют между собой с помощью свинченных фланцев. Как описано в документе WO 2004/101898 A2, предварительно изготовленные бетонные элементы могут быть усилены сталью. После сооружения фундамента на основании устанавливают башню или мачту ветроэнергетической установки и крепят ее к основанию с помощью анкерных болтов.
За счет использования предварительно изготовленных бетонных элементов можно осуществлять производство в контролируемой среде, в результате чего можно улучшить качество отвердевшего бетона. При рассмотрении с финансовой точки зрения использованные формы можно использовать многократно, прежде чем возникнет необходимость их замены, так что расходы на форму или опалубку на единицу ниже, чем при изготовлении с использованием монолитного бетона, который всякий раз требует специально изготовленной опалубки. Хотя опалубку можно использовать многократно, ее необходимо, однако, транспортировать с места на место и соответствующим образом очищать.
Ветроэнергетические установки подвержены нагрузкам и напряжениям специфической природы, которые должны поглощаться фундаментом. Сам ветер воздействует непредсказуемым и изменяющимся образом. С другой стороны, при все более крупных установках вследствие вибраций и резонансов на структуру воздействуют динамические составляющие нагрузки. Кроме того, вследствие возникающего опрокидывающего момента башни с высотой 100 м и более передают на фундамент существенные эксцентрические нагрузки. При этом бетон фундамента должен противостоять сжатию, возникающему в зоне сжатия, причем усиливающая структура бетона должна принимать растягивающие усилия в противоположной части фундамента, поскольку сам бетон обладает сравнительно малой прочностью на растяжение. Преимущество фундаментов из предварительно изготовленных армированных бетонных элементов заключается в увеличении функциональной способности и качества бетона, а также качества изготовления, в частности процессов последующей обработки и отвердевания, так что существует меньший риск образования трещин и повышенная устойчивость к динамическим и статическим нагрузкам. Это справедливо, в частности, также по той причине, что отвердевание бетона происходит в контролируемых условиях и, таким образом, в этом отношении отсутствует риск, связанный с погодными условиями на строительной площадке.
Башню или мачту ветроэнергетической установки желательно монтировать главным образом непосредственно на фундаменте. Однако крепление башни на фундаменте не нормировано и должно согласовываться со специфическими особенностями соответствующей конструкции ветроэнергетической установки. Так, ветроэнергетические установки варьируются по размерам и форме мачты, материалу мачты (сталь или бетон) и по типу предусмотренного крепления (например, анкерные болты или тросовые растяжки). Поэтому необходимо согласовывать фундамент с этими особенностями, что в случае фундаментов из готовых бетонных элементов является недостатком, поскольку стандартизированное серийное производство таких фундаментов невозможно.
Следующий недостаток собранных из готовых бетонных элементов фундаментов состоит в том, что бетонные элементы необходимо транспортировать с завода к месту установки ветроэнергетической установки. Из главного стремления минимизировать количество вытекают большие и громоздкие бетонные элементы, транспортировка которых представляет собой особую сложность. Для осуществления транспортировки в общем имеющимся в распоряжении транспортом должны соблюдаться, однако, максимальные транспортировочные размеры, которые не должны быть превышены подлежащим транспортировке элементом конструкции.
В этой связи в документе WO 2018/055444 А1 был предложен фундамент для ветроэнергетической установки, в котором основание фундамента разделено в вертикальном направлении на нижнюю, базовую кольцевую часть и верхнюю, монтажную кольцевую часть, которые собраны соответственно из предварительно изготовленных бетонных элементов. За счет этого бетонные элементы базовой кольцевой части можно выполнять всегда одинаковыми без необходимости обусловленного спецификой изготовления согласования для башни. С помощью этого изобретения была обеспечена возможность серийного производства бетонных элементов, образующих базовую кольцевую часть. В случае фундамента в соответствии с документом WO 2018/0554444 А1 кольцевой переходник обеспечивает возможность строительных согласований в области башни. Кольцевой переходник обеспечивает оптимальное по силе соединение между фундаментом из готовых элементов, а именно базовой кольцевой частью, и башней ветроэнергетической установки и ведет, тем самым, к улучшенной стандартизации фундамента из готовых элементов.
В сфере ветроэнергетических установок общеизвестным фактом является то, что даже лишь незначительное увеличение высоты расположения ротора ветроэнергетической установки влечет за собой существенное увеличение выхода энергии соответствующей ветроэнергетической установки. Инвестиционные расходы на расположение ротора на большей высоте многократно покрываются за время эксплуатации, так что владельцы ветроэнергетических установок всегда стремятся достичь возможности сооружения максимально высоких мачт для роторов. Однако одновременно необходимо и далее использовать рентабельные мачты из готовых элементов, которые могут поставляться с высотой в различных диапазонах. Однако при использовании таких мачт высота расположения ротора часто остается ниже максимальной высоты, разрешенной для проекта ветроэнергетической установки. Использование более высокой стандартизированной мачты привело бы к превышению разрешенной высоты.
Поэтому в основу изобретения положена задача усовершенствования фундамента вышеуказанного типа в том отношении, что незначительное увеличение высоты расположения ротора в ветровом потоке может быть осуществлено без необходимости использования для этого мачты с существенно большей высотой.
Для решения этой задачи фундамент вышеуказанного типа в соответствии с изобретением усовершенствован в том отношении, что монтажное кольцо опирается на первичные ребра жесткости вторичными ребрами жесткости. За счет того, что монтажное кольцо опирается своими вторичными ребрами жесткости на первичные ребра жесткости, которые продолжаются наружу от базового кольца, монтажное кольцо может быть выполнено несколько более высоким без опасности недостаточной опоры в отношении критической нагрузки при продольном изгибе. Усиление монтажного кольца распорками может быть осуществлено вплоть до верхнего конца монтажного кольца, так что обеспечена надежная опора также необычно высоких фундаментов. Поэтому, исходя из плоскости основания для опорной поверхности фундамента, при соответственно более высоком монтажном кольце можно немного приподнять мачту, в результате чего достигают желаемой большей высоты расположения ротора ветроэнергетической установки. Поэтому максимальная допустимая высота может быть достигнута также в том случае, если высота мачты из готовых элементов существенно меньше разрешенной высоты, а более высокая мачта из готовых элементов превысила бы, однако, разрешенную высоту. Таким образом, настоящее изобретение позволяет рентабельно и гибко сооружать с использованием готовых элементов, в частности предварительно изготовленных бетонных элементов, ветроэнергетические установки, оптимизированные по их высоте, что повышает выход энергии и, следовательно, рентабельность ветроэнергетических установок.
Дополнительно к обусловленным башней строительным согласованиям исполнение монтажного кольца при желании может учитывать дальнейшие функции. Например, монтажное кольцо может содержать вход в башню, например дверной проем. Кроме того, монтажное кольцо может быть оснащено предварительно изготовленными точками крепления для крепления сетевых соединительных кабелей и/или установки электропитания или содержать заранее изготовленный крепеж для электрического оборудования. Кроме того, монтажное кольцо может содержать внутри ограниченного монтажным кольцом пространства лестницы или подготовленные строительные конструкции для лифтов.
Следующее преимущество соответствующего изобретению исполнения выражено в том, что разделение фундамента по высоте на базовое кольцо и монтажное кольцо ведет к уменьшению конструктивной высоты предварительно изготовленных бетонных элементов, так что обеспечивается возможность соблюдения предписанной максимальной высоты для транспортировки, например 4,0 м.
Часть базового кольца с по меньшей мере одним опорным элементом, продолжающимся радиально наружу от окружной секции базового кольца, и первичным ребром жесткости, предпочтительно, выполнена за одно целое в виде предварительно изготовленного бетонного элемента. Такой предварительно изготовленный бетонный элемент изготавливают в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения методом литья и получают непосредственно из литейной формы. Это означает упрощение способа изготовления по сравнению со способом, при котором необходима сборка из нескольких бетонных элементов.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения часть монтажного кольца с по меньшей мере одним вторичным усиливающим ребром выполнена за одно целое в виде предварительно изготовленного бетонного элемента, что несет с собой те же преимущества, которые только что были названы в отношении базового кольца.
Таким образом, каждый предварительно изготовленный бетонный элемент, предпочтительно, содержит внутреннюю часть кольца в форме сектора кольца, причем части кольца всех бетонных элементов, образующих базовое кольцо и монтажное кольцо, образуют при их расположении рядом друг с другом замкнутую кольцеобразную структуру, которая ограничивает внутреннюю полость фундамента. Кроме того, каждый предварительно изготовленный бетонный элемент содержит, предпочтительно, радиально наружную часть, которая в случае образующих базовое кольцо элементов образует опорные элементы и первичные ребра жесткости, а в случае монтажного кольца образует вторичные ребра жесткости.
Изобретение, предпочтительно, усовершенствовано в том отношении, что предварительно изготовленный бетонный элемент базового кольца содержит по меньшей мере два опорных элемента, которые проходят радиально наружу от части базового кольца и каждый из которых имеет одно первичное ребро жесткости. Такая монолитная окружная секция фундамента согласно изобретению может описывать, таким образом, например, четверть круга и содержать соответствующее количество опорных элементов с первичными ребрами жесткости. Если готовый фундамент должен содержать, например, восемь опорных элементов, то монолитный секция базы, которая описывает четверть круга, содержит два опорных элемента с соответственно двумя первичными ребрами жесткости.
Аналогично этому настоящее изобретение может быть, предпочтительно, усовершенствовано в том отношении, что предварительно изготовленный бетонный элемент монтажного кольца содержит по меньшей мере два вторичных ребра жесткости для крепления на одном первичном ребре жесткости базового кольца. Такая монолитная окружная секция фундамента согласно изобретению может, таким образом, описывать, например, четверть круга и содержать соответствующее количество вторичных ребер жесткости. Если готовый фундамент должен содержать, например, восемь опорных элементов, то монолитная окружная секция сооружения, описывающая четверть круга, содержит два вторичных ребра жесткости.
Фундамент согласно изобретению выгодным образом усовершенствован в том отношении, что базовое кольцо и монтажное кольцо имеют различные деления периметра, то есть протяженность периметра частей базового кольца отличается от протяженности периметра частей монтажного кольца. За счет этой меры вертикальные поверхности разъема частей базового кольца и монтажного кольца независимо от того, обращают ли на это внимание при сборке фундамента из предварительно изготовленных бетонных элементов, смещены относительно друг друга и, таким образом, надежно обеспечена известная базовая стабильность фундамента согласно изобретению.
Настоящее изобретение, предпочтительно, усовершенствовано в том отношении, что предусмотрены соединительные элементы, например, болтовые соединения, для, предпочтительно, разъемного соединения базового кольца и первичных ребер жесткости с монтажным кольцом и вторичными ребрами жесткости. Монтажное кольцо соединяют с базовым кольцом с помощью указанных соединительных элементов, предпочтительно, сверху. Соединительные средства образованы, например, болтами, которые ввинчивают, предпочтительно, в вертикально проходящие резьбовые отверстия, которые выполнены, предпочтительно, в горизонтальных элементах фланцев соответствующего предварительно изготовленного бетонного элемента. Альтернативно болты могут быть расположены таким образом, что они пронизывают проходные резьбовые отверстия как базового кольца, так и монтажного кольца и стягивают базовое кольцо и монтажное кольцо путем установки гаек на противоположных концах.
Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что монтажное кольцо содержит горизонтальную опорную поверхность для башни ветроэнергетической установки, а также крепежные средства для крепления башни ветроэнергетической установки на монтажном кольце, причем крепежные средства включают в себя, предпочтительно, анкерные болты и/или проходные отверстия для натяжных тросов. Анкерные болты предусмотрены, как правило, для крепления башни, выполненной в виде стальной конструкции. Натяжные тросы необходимы, как правило, для крепления бетонных башен, а также массивных бетонных башен и гибридных башен.
Соединительные элементы для соединения базового кольца и первичных ребер жесткости с монтажным кольцом и вторичными ребрами жесткости расположены, предпочтительно, радиально снаружи от крепежных средств для крепления башни ветроэнергетической установки на монтажном кольце. В качестве альтернативы соединительные элементы для соединения монтажного кольца с базовым кольцом, в частности болты, можно также использовать для крепления башни ветроэнергетической установки на кольцевом основании, которое состоит из базового кольца и монтажного кольца.
Предварительно изготовленные бетонные элементы состоят, предпочтительно, из армированного бетона, который содержит усиливающую структуру, в частности усиливающие элементы, профили, стержни или проволоки, которые внедрены в предварительно изготовленные бетонные элементы и/или выполнены в виде натяжных элементов для стягивания предварительно изготовленных бетонных элементов вместе для формирования предварительно напряженных бетонных элементов.
В отличие от фундаментов из монолитного бетона в случае фундаментов из готовых бетонных элементов без дополнительных мер невозможно создать монолитную структуру, в результате чего стремятся к поиску технических решений для надежного соединения предварительно изготовленных бетонных элементов между собой для имитации монолитной структуры. Для того чтобы фундамент согласно изобретению имел схожие с монолитным фундаментом характеристики, чтобы противостоять высоким статическим и динамическим нагрузкам, в предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрена подготовка соединительной структуры, которая удерживает вместе предварительно изготовленные бетонные элементы и, предпочтительно, связана с усиливающей структурой. Соединительная структура может быть любого типа, пригодного для жесткого удержания вместе предварительно изготовленных бетонных элементов для образования монолитной структуры. Соединительная структура отличается от усиливающей структуры и поэтому, предпочтительно, не внедрена в предварительно изготовленные бетонные элементы. Соединительную структуру, предпочтительно, связывают с усиливающей структурой, в результате чего обеспечивают непрерывный путь нагрузки между усиливающими структурами, так что происходит эффективное распределение приложенных к фундаменту сил. В контексте изобретения установление связи между соединительной структурой и усиливающей структурой означает, что воздействующие на усиливающую структуру силы передаются на соединительную структуру без присутствия бетона между ними, и наоборот. В соответствии с этим соединительную структуру и усиливающую структуру можно соединить друг с другом непосредственно или через отличный от бетона жесткий соединительный элемент. В качестве альтернативы установление связи между соединительной структурой и усиливающей структурой может быть осуществлено также с промежуточным включением бетонного материала.
Усиливающая структура, предпочтительно, содержит усиливающие стержни, которые состоят из стали или схожего жесткого материала. Усиливающие стержни простираются, предпочтительно, в продольном направлении ребер жесткости. Дополнительные усиливающие стержни могут простираться перпендикулярно или под углом к усиливающим стержням, проходящим в продольном направлении ребер жесткости. Дополнительные усиливающие стержни/профили могут быть расположены также в базовом кольце и простираться от него в осевой направлении. Продольные усиливающие стержни могут проходить, предпочтительно, в радиальном направлении к центру фундамента согласно изобретению, причем продольные усиливающие стержни размещают либо в горизонтальной плоскости, либо они могут проходит под углом к горизонтальной плоскости, в частности, с подъемом в направлении к базовому кольцу и монтажному кольцу. В последнем случае усиливающие стержни относительно сил, которые отводят от базового кольца и монтажного кольца радиально наружу, ориентированы главным образом по пути нагрузки.
Соединительная структура содержит, предпочтительно, жесткие продольные соединительные элементы, в частности стальные профили или стержни, которые соединяют предварительно изготовленные бетонные элементы одной пары противоположных предварительно изготовленных бетонных элементов между собой таким образом, что происходит пересечение полости, окруженной базовым кольцом и монтажным кольцом. Продольные соединительные элементы соединительной структуры связывают с усиливающей структурой, в частности с усиливающими стержнями, проходящими в продольном направлении ребер жесткости. Таким образом заделанные в противоположные бетонные элементы усиливающие стержни соединяют между собой с помощью продольных соединительных элементов соединительной структуры, причем образуется путь передачи нагрузки между усиливающей структурой противоположных предварительно изготовленных бетонных элементов. Это ведет к тому, что нагрузка растяжения, которая вследствие изгибающего момента башни воздействует на фундамент, не только принимается усиливающей структурой, которая расположена на одной стороне фундамента, но и передается также на усиливающую структуру, которая расположена на противоположной стороне фундамента.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения каждая пара противоположных предварительно изготовленных бетонных элементов соединена с одним из жестких продольных соединительных элементов. Таким образом, несколько продольных соединительных элементов, в частности стальных стержней или профилей, пересекают полость, окруженную базовым кольцом и монтажным кольцом. Поскольку все эти пересекающие продольные соединительные элементы расположены диаметрально, они встречаются в центре базового кольца фундамента согласно изобретению, состоящего из базового кольца и монтажного кольца, в результате чего достигают симметричного расположения, которое обеспечивает оптимальное распределение сил внутри всего фундамента.
Продольные усиливающие элементы могут пересекать базовое кольцо и монтажное кольцо в горизонтальной плоскости. Однако, предпочтительно, чтобы каждый элемент из пары противоположных предварительно изготовленных бетонных элементов содержал часть базового кольца с по меньшей мере одним опорным элементом, продолжающимся радиально наружу от части базового кольца, и одним ребром жесткости, а также часть монтажного кольца с по меньшей мере одним вторичным ребром жесткости.
В этом случае предпочтительно, чтобы жесткие продольные соединительные элементы соединялись между собой на их сечении, которое расположено на центральной оси базового кольца и монтажного кольца. Таким образом создается центральная точка на оси симметрии фундамента, которая позволяет распределять нагрузку в различных направлениях.
В отношении соединения усиливающей структуры и соединительной структуры предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что жесткие продольные соединительные элементы соединительной структуры и усиливающая структура, в частности усиливающие стержни, соединены между собой с помощью оболочки, которая расположена на внутренней поверхности базового кольца и монтажного кольца. В случае базового кольца и монтажного кольца в форме полого цилиндра оболочка может быть выполнена в форме цилиндрической оболочки, которая расположена на внутренней цилиндрической поверхности базового кольца и монтажного кольца. Оболочка служит для направления пути нагрузки от усиливающей структуры к соединительной структуре и наоборот. Этого достигают за счет жесткого соединения как усиливающих стержней/профилей усиливающей структуры, так и усиливающих элементов соединительной структуры с оболочкой.
В этом случае в предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что усиливающие элементы усиливающей структуры прикреплены к оболочке с помощью сварки и/или резьбовых соединений. Предпочтительно, этого можно добиться, располагая усиливающие стержни усиливающей структуры таким образом, что они выступают внутрь от предварительно изготовленных бетонных элементов и, предпочтительно, входят в отверстия, которые подготовлены в оболочке. В этом случае сварку можно осуществлять на внутренней стороне оболочки. Альтернативно сварку можно осуществлять на наружной стороне оболочки.
Кроме того, соединительную структуру можно крепить на оболочке с помощью сварки или резьбового соединения.
Альтернативно соединительная структура может быть прикреплена посредством сварки или резьбового соединения на соединительных деталях, которые интегрированы, в частности залиты, в предварительно изготовленные бетонные элементы и связаны с усиливающей структурой.
Полость внутри базового кольца и монтажного кольца можно использовать в различных целях, например, в качестве места для хранения или для проведения работ технического обслуживания и поэтому оно может быть оснащено лестницами, платформам и т. п. Кроме того, полость можно использовать также для монтажа тросов дополнительного натяжения, доступа к ним и их технического обслуживания, причем тросы дополнительного натяжения располагают для стабилизации башни ветроэнергетической установки.
Опорные элементы предварительно изготовленных бетонных элементов могут иметь прямоугольную форму. Альтернативно опорные элементы могут расширяться в горизонтальном направлении по мере возрастания расстояния от центра фундамента.
Для закрывания снизу полости внутри кольцевого основания, состоящего из базового кольца и монтажного кольца, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусматривается, что опорные элементы содержат краевой участок, который выступает внутрь полости, окруженной базовым кольцом. В частности, краевые участки всех предварительно изготовленных бетонных элементов вместе образуют проходящий в окружном направлении, в частности круглый, край, который на который в окружном направлении опирается центральная фундаментная плита, расположенная на нижней части кольцевого основания или базового кольца.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения предварительно изготовленные бетонные элементы стягивают друг с другом при помощи троса предварительного натяжения, который расположен в окружном, предпочтительно кольцевом, проходном отверстии, выполненном в базовом кольце и монтажном кольце. Такие тросы выполняют функцию соединительной структуры, которая, однако, как описано выше, не соединена с внедренной в предварительно изготовленные бетонные элементы усиливающей структурой.
Когда предварительно изготовленные бетонные элементы стягивают друг с другом, боковые поверхности соседних периферийных частей базового кольца и монтажного кольца прижимаются друг к другу. Для точного выравнивания соседних окружных секций относительно друг друга боковые поверхности могут содержать ответны элементы язычков виде выступов и выемок, которые взаимодействуют друг с другом для обеспечения относительного расположения сегментов.
Монтаж предварительно изготовленных бетонных элементов на строительной площадке существенно упрощается, если в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения соседние предварительно изготовленные бетонные элементы на своих участках, которые вступают наружу от монтажного кольца, расположены в окружном направлении на расстоянии друг от друга. В частности, опорные элементы имеют такие размеры по ширине, что опорные элементы соседних предварительно изготовленных бетонных элементов не соприкасаются друг с другом. Таким образом при изготовлении предварительно изготовленных бетонных элементов можно создать допуск на неточность изготовления.
Используемый для изготовления предварительно изготовленных бетонных элементов бетон может быть любого типа, который обычно используют также для литья бетона на месте использования. Дополнительно к добавкам и воде бетон содержит цемент в качестве гидравлического вяжущего средства.
Для изготовления предварительно изготовленных бетонных элементов возможно также использование бетона, армированного волокнами. Волокна могут состоять из любого волокнистого материала, который способствует повышению структурной целостности, в частности, прочности, ударопрочности и/или долговечности образующейся бетонной структуры. Армированный волокнами бетон содержит короткие дискретные армирующие волокна, которые равномерно распределены и ориентированы случайным образом.
Армирующие волокна представляют собой, предпочтительно, углеродные волокна, синтетические волокна и, в частности, полипропиленовые волокна. Альтернативно армирующие волокна могут представлять собой стальные волокна, стеклянные волокна или натуральные волокна. Кроме того, возможно также использование бетонов сорта HPC (бетон высокой прочности) и UPHC (бетон сверхвысокой прочности). Эти сорта бетона представляют собой высококачественные вяжущие средства со специальными высококачественными добавками и соответствующими присадками, и вследствие их относительно малого веса их следует рассматривать как предпочтительные.
Ветроэнергетическая установка согласно изобретению с башней, содержащей ротор, смонтирована на описанном выше фундаменте и поэтому может иметь оптимальную высоту, даже если по соображениям стоимости необходимо использовать предварительно изготовленные бетонные элементы. По сравнению с известным фундаментом заявленный фундамент является более высоким и, несмотря на это, надлежащим образом поддерживается.
Соответствующая изобретению модульная структура для изготовления вышеописанного фундамента для ветроэнергетической установки содержит базовое кольцо, разделенное на несколько частей кольца и состоящее из предварительно изготовленных бетонных элементов, и опорные элементы, продолжающиеся радиально наружу от базового кольца, причем базовое кольцо опирается на опорные элементы первичными ребрами жесткости. На базовое кольцо может быть установлено и соединено с ним монтажное кольцо, разделенное на несколько частей кольца и состоящее из предварительно изготовленных бетонных элементов, причем монтажное кольцо может опираться вторичными ребрами жесткости на первичные ребра жесткости базового кольца, при этом система имеет по меньшей мере два различных варианта монтажного кольца, которые могут быть установлены на базовое кольцо. Модульная система со своими по меньшей мере двумя различными вариантами монтажного кольца позволяет согласовать монтажное кольцо с особенностями монтажной ситуации каждой отдельной ветроэнергетической установки ветроэнергетической станции, чтобы добиться оптимального результата при использовании предварительно изготовленных бетонных элементов.
Предпочтительно, по меньшей мере два различных варианта монтажного кольца также отличаются друг от друга по их высоте, чтобы при максимальной высоте ветроэнергетической установки обеспечить в отношении допустимой или разрешенной высоты максимальный выход энергии и, таким образом, максимизировать рентабельность ветроэнергетической установки.
Альтернативно или дополнительно по меньшей мере два различных варианта монтажного кольца отличаются крепежными средствами для крепления башни ветроэнергетической установки на монтажном кольце, в частности типом, количеством или геометрией крепежных средств. В этой связи, например, представляется возможным, что первый вариант монтажного кольца включает в себя анкерные болты для крепления башни ветроэнергетической установки, а второй вариант монтажного кольца включает в себя проходные отверстия для натяжных тросов для крепления башни ветроэнергетической установки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Проходные отверстия для тросов предусмотрены, как правило, для крепления бетонных башен.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на вариант осуществления, изображенный на чертежах.
На фиг. 1 показан фундамент согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 – окружная часть фундамента согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 3 – фундамент согласно изобретению, вид сбоку в разрезе.
На фиг. 1 фундамент согласно изобретению в целом обозначен ссылочным номером 1. Фундамент 1 по существу состоит из базового кольца 2 и монтажного кольца 3, причем как базовое кольцо 2, так и монтажное кольцо 3 разделены на множество частей 4 и 7 кольца и составлены из них. Окружная секция 2’ базы содержит часть 4 кольца в форме сектора кольца и опорный элемент 5. Базовое кольцо 2 опирается как единый элемент первичными ребрами 6 жесткости на опорные элементы 5. Окружная секция 3’ монтажного кольца 3 содержит часть 7 кольца в форме сектора кольца, а также вторичные ребра 8 жесткости (фиг. 2), которые опираются на первичные ребра 6 жесткости базового кольца 2. Таким образом, монтажное кольцо 3 опирается как единый элемент вторичными ребрами 8 жесткости на первичные ребра 6 жесткости базового кольца и поэтому может быть выполнено с относительно большей протяженностью по высоте, чтобы несколько приподнять переходник 9 мачты ветроэнергетической установки. Соединение окружных секций 2’ и 3’ базового кольца 2 и монтажного кольца 3, выполненных в виде предварительно изготовленных монолитных бетонных элементов, осуществляют с помощью фланцев 10 и пластин 11, которые привинчивают болтами 12. Между опорными элементами 5 базового кольца на соответствующих выступах 13 установлены и привинчены фундаментные плиты 14.
Теперь на фиг. 2 еще более отчетливо видно, что окружная секция 2’ базы состоит главным образом из опорного элемента 5 и части 4 кольца, причем часть 4 кольца опирается на опорный элемент 5 первичным ребром 6 жесткости. Часть 7 кольца окружной секции 3’ монтажного кольца 3 опирается в соответствии с изобретением на первичное ребро 6 жесткости вторичным ребром 8 жесткости. Ссылочным номером 10 опять же обозначены фланцы для приема болтов, не изображенных на фиг. 2. На частях 4 и 7 кольца во фланцах 10 выполнено множество отверстий, которые служат для свинчивания между собой соответствующих частей 4 и 7 кольца.
На фиг. 3 видно, что монтажное кольцо 3 может иметь высоту, которая превышает высоту базового кольца 2. Таким образом, переходник 9 мачты может быть соответствующим образом приподнят для достижения желаемой высоты расположения ротора.