ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ
SUPPORT STRUCTURE FOR WIND POWER GENERATORS

Цель изобретения
Настоящее изобретение относится к опорной конструкции в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды для ветровых электрогенераторов, которое выполнено из нескольких сборных бетонных панелей, имеющих одинаковые размеры, при отсутствии горизонтальных связей между панелями, поскольку высота каждой из них равна общей высоте указанной опорной конструкции. Эти панели выполнены таким образом, что их вертикальные связи имеют просвет в верхней части больше, чем в нижней части, чтобы обеспечить возможность получения различной ширины секций в верхней части данной конструкции. Для достижения данной цели на одной из панелей, образующей часть конструкции согласно настоящему изобретению, закреплена регулируемая по высоте платформа, которая, в свою очередь, служит в качестве направляющей для правильного и легкого позиционирования остальных панелей.
Еще одной целью настоящего изобретения является форма, с помощью которой могут быть изготовлены указанные опорные конструкции.
После того как изготовлена опорная конструкция согласно настоящему изобретению, на ней может быть непосредственно закреплена ветровая турбина, либо, с целью увеличения высоты, на ней может быть закреплена дополнительная металлическая башня.
Настоящее изобретение ставит целью значительное уменьшение затрат на изготовление таких конструкций, значительное сокращение срока изготовления и обеспечение возможности получения различной ширины секций, что необходимо для простого, эффективного и экономичного размещения ветровых турбин от различных производителей.
Кроме того, решена проблема дороговизны и сложности выполнения горизонтальных связей для сборных бетонных панелей других систем, присутствующих на рынке на сегодняшний день, и таким образом еще более облегчена возможность получения конструкции с высокой конструкционной жесткостью.
Необходимо также отметить, что всего лишь одной формы достаточно для изготовления опорной конструкции любой высоты согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение относится к строительной области и, более конкретно, к изготовлению опорных конструкций для ветровых электрогенераторов.
Уровень техники
В настоящее время существуют различные опорные системы для ветровых электрогенераторов в зависимости от типа материала, используемого для изготовления этих систем, такого как древесина, сталь или бетон.
Деревянные опорные конструкции имеют предел по высоте порядка 20 м.
Наиболее широко используемые опорные башни для электрогенераторов представляют собой металлические башни с решетчатой структурой или в виде полого усеченного конуса или в виде цилиндра. Такие башни имеют ряд недостатков, таких как необходимость в постоянном техобслуживании и антикоррозионной обработке, а также короткий срок службы из-за износа материала, вызванного усталостью (в результате постоянного действия циклов натяжения и сжатия, обусловленных ветровой нагрузкой, которую приходится выдерживать башням).
Кроме того, существует еще один недостаток, состоящий в том, что данные башни могут использоваться, как по техническим, так и по экономическим причинам, лишь для высот менее 100 м из-за высокой цены изготовления секций диаметром более 4,5 м в основании, поскольку эти секции не могут транспортироваться по дорогам с завода на ветровую электростанцию из-за невозможности их прохождения под многими мостами.
Таким образом, диапазон использования указанных металлических конструкций составляет от 20 м до 100 м.
В настоящее время существуют различные варианты железобетонных опорных конструкций для ветровых электрогенераторов, однако ни одно из них не может конкурировать с вышеуказанными металлическими конструкциями по цене и простоте сборки. Такие конструкции имеют недостаток, состоящий в необходимости выполнения нескольких горизонтальных связей между панелями, образующими конструкцию, что требует весьма дорогих форм для изготовления панелей, а также сложных процедур соединения всех панелей друг с другом с помощью натяжных тросов на месте работ.
Из-за высокой цены железобетонных опорных конструкций они используются для высот, которые не могут быть достигнуты при разумной или конкурентоспособной цене с помощью металлических конструкций, т.е. 100 м и выше.
Бетонные опорные конструкции для ветровых электрогенераторов согласно настоящему изобретению имеют ряд преимуществ над существующими конструкциями, что обеспечивает их конкурентоспособность и более высокую экономическую эффективность по сравнению металлическими конструкциями в диапазоне высот от 20 до 100 м. Кроме того, путем установки простой переходной части обеспечивается возможность увеличения высоты.
Заявитель осведомлен о существовании других опорных конструкций, таких как объект, описанный в публикации № EP 1474570, которая раскрывает конструкцию с несколькими сегментами по высоте; все образовавшиеся горизонтальные связи должны быть зафиксированы; последующее натяжение арматуры на бетон выполнено на месте работ путем крепления всех панелей с помощью тросов по всей высоте и при этом всегда с внешней стороны бетонной секции; панели имеют различную геометрию, причем необходимо изготовить несколько форм.
Патент №2326010 раскрывает конструкцию, которая фактически идентична предыдущей конструкции; она также образована по меньшей мере двумя сегментами по высоте вместе с понижающейся секцией, причем требуется более чем одна форма для изготовления панелей.
Патент № US 2009307998 раскрывает нестандартный вариант опорной конструкции, образованной кольцевым фундаментом, связанным с двумя бетонными сегментами. Отличительной особенностью данной конструкции является то, что она имеет практически такую же ширину, что и фундамент, на который она опирается, причем количество бетона и стали в конструкции значительно возросло и, как следствие, увеличилась цена.
Немецкая компания ENERCON осуществляет продажу и производство конструкций, изготавливаемых из бетонных колец, которые подвергаются натяжению вертикально на месте работ с закреплением нескольких кольцевых сегментов за один прием с помощью тросов. Данное решение очень сильно замедляет процесс сборки из-за большого количества горизонтальных связей, подлежащих выполнению.
Патент № EP 2420639 раскрывает решение, в котором все бетонные элементы вместе с переходной частью получены путем непрерывного натяжения арматуры на бетон на месте работ, с закреплением тросов на фундаменте. Тросы для натяжения арматуры на бетон располагаются с внешней стороны бетонной секции. Данный патент подробно описывает переходную часть, однако не указывает, каким образом формируется бетонный сегмент. Тот же автор в патенте № EP 2402529 раскрывает рифленую бетонную секцию, которая очень сложна в изготовлении.
Настоящее изобретение раскрывает опорную конструкцию в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды для ветровых электрогенераторов, которая собрана из нескольких сборных бетонных панелей, имеющих одинаковые размеры, и не имеет горизонтальных связей между панелями, поскольку высота каждой из них равна общей высоте указанной опорной конструкции. Эти панели выполнены таким образом, что вертикальные связи имеют просвет большего размера в верхней части, чем в нижней части, благодаря чему обеспечивается возможность получения различной ширины секций в верхней части конструкции.
Преимущества конструкции согласно настоящему изобретению над существующими бетонными конструкциями состоят в следующем:
- отсутствие горизонтальных связей и, как следствие, сокращение времени сборки и затрат;
- возможность получения различной ширины секций в верхней части конструкции с тем, чтобы обеспечить возможность регулирования для адаптации к различным размерам турбин от различных производителей;
- все панели имеют одинаковые размеры, что снижает затраты на формы. Данное преимущество, вместе с перечисленными выше, обеспечивает возможность использования единой формы для всех значений высоты и ширины;
- не требуется натяжение арматуры на бетон по всей высоте на месте работ с целью крепления к фундаменту, что сокращает время сборки и затраты;
- тросы натяжения арматуры на бетон ни при каких условиях не располагаются с внешней стороны бетонной секции, что резко сокращает необходимость в техобслуживании по сравнению с решениями, предполагающими использование внешних тросов.
Описание изобретения
Опорная конструкция для ветровых электрогенераторов согласно настоящему изобретению собрана из нескольких сборных бетонных панелей, образующих конструкцию в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды.
Все панели, образующие конструкцию, имеют одинаковые размеры, причем в одну из них может быть встроен дверной или оконный проем, а высота каждой панели равна общей высоте опорной конструкции, так что горизонтальные связи между панелями отсутствуют.
Панели выполнены таким образом, что вертикальные связи, формируемые при соединении двух смежных панелей, имеют просвет большего размера в верхней части опорной конструкции, чем в нижней части, что обеспечивает возможность легкой адаптации к различным конфигурациям ветровых турбин от различных производителей.
Для регулирования просвета с целью получения желаемой ширины секции применяется регулируемая по высоте платформа, которая крепится к первой панели, образующей часть опорной конструкции согласно настоящему изобретению, и, в свою очередь, служит в качестве направляющей для правильного и легкого позиционирования остальных панелей, поскольку она имеет постоянную геометрическую форму, концентричную с желаемой секцией. Эта платформа отсоединяется, как только будут размещены на своих местах все панели, образующие опорную конструкцию.
Бетонные панели могут быть предварительно изготовлены на стационарном оборудовании или на месте работ и подвергаются натяжению арматуры на бетон перед их размещением в конструкции, причем не требуется никаких дополнительных натяжных тросов на месте работ. Панели большой высоты предпочтительно должны изготавливаться на месте работ.
Панели изготавливаются в единой форме, имеющей постоянную геометрию, что обеспечивает возможность сборки опорных конструкций с одинаковыми углами между вертикалью и образующей (в случае конфигурации в виде усеченного конуса) или апофемой (в случае конфигурации в виде усеченной пирамиды), независимо от высоты целевой конструкции, путем простого размещения разделителей на этой форме для ограничения общей высоты панели.
Закрепление опорной конструкции согласно настоящему изобретению на фундаменте выполняется локально в нижней части панелей через двухкомпонентную конструкцию с пассивной и активной стальными частями; пассивная стальная часть выступает непосредственно из сборной панели и крепится к фундаменту, в то время как активная стальная часть выполнена из резьбовых арматурных стержней, выступающих из фундамента, и крепится в нижней части сборного бетонного элемента. Для этой цели панели имеют утолщение в нижней части, так что напряжения сжатия, создаваемые активным стальным элементом, концентрируются в области, контактирующей с фундаментом.
Описанная конструкция не требует использования никаких дополнительных тросов на месте работ, при этом тросы ни при каких условиях не располагаются с внешней стороны бетонной секции, что резко сокращает объем техобслуживания по сравнению с решениями, предусматривающими использование внешних тросов.
Стальная башня может быть закреплена на опорной конструкции согласно настоящему изобретению посредством переходной части из смешанного железобетонного материала с целью увеличения высоты.
Эта переходная часть имеет полую цилиндрическую форму, и ее высота меньше половины внешнего диаметра, а толщина ее стенки по меньшей мере в два раза больше минимальной толщины сборных панелей, образующих опорную конструкцию.
Еще одной целью настоящего изобретения является форма для изготовления указанных панелей; это изготовление осуществляется в единой форме, имеющей постоянную геометрию, и таким образом обеспечивается возможность сборки опорных конструкций с одинаковым углом между вертикалью и образующей, независимо от целевой высоты башни, посредством простого размещения разделителей на этой форме для ограничения общей высоты панели.
Краткое описание чертежей
Для того чтобы помочь лучше понять отличительные особенности настоящего изобретения, данное описание дополнено группой чертежей, которые носят иллюстративный неограничивающий характер и на которых изображено следующее:
Фиг. 1 показывает перспективный вид собранной опорной конструкции.
Фиг. 2 подробно показывает двойное крепление к фундаменту.
Фиг. 3 показывает перспективный вид верхней сборочной платформы.
Фиг. 4 показывает перспективный вид формы для изготовления панелей.
Предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения
Опорная конструкция для ветровых электрогенераторов согласно настоящему изобретению собрана из несколько сборных бетонных панелей (1), образующих конструкцию в виде усеченного конуса.
Все панели (1), образующие опорную конструкцию, имеют одинаковые размеры, и высота каждой из них равна общей высоте указанного опорной конструкции, так что горизонтальные связи между панелями отсутствуют.
Панели выполнены таким образом, что вертикальные связи (2), формируемые при соединении двух смежных панелей, имеют просвет большего размера в верхней части, чем в нижней части, чтобы обеспечить возможность получения различной ширины секций в верхней части опорной конструкции, благодаря чему обеспечивается легкая адаптация к различным конфигурациям ветровых турбин от различных производителей.
Для регулирования просвета и получения желаемой ширины секции устанавливается регулируемая платформа (3), прикрепляемая к первой панели, образующей часть башенной опорной конструкции согласно настоящему изобретению, и, в свою очередь, служащая в качестве направляющей для правильного и легкого позиционирования остальных панелей (1), поскольку она имеет постоянную геометрию, концентричную целевой секции.
Бетонные панели могут быть изготовлены на стационарном оборудовании или на месте работ и перед своим размещением подвергаются предварительному напряжению или натяжению арматуры на бетон, что не требует никаких дополнительных натяжных тросов на месте работ.
Панели изготавливаются в единой форме (4), имеющей постоянную геометрию, благодаря чему обеспечивается возможность сборки опорных конструкций с одинаковым углом (5) между вертикалью и образующей, независимо от целевой высоты башни, путем простого размещения разделителей (6) на этой форме с целью ограничения общей высоты панели.
Закрепление опорной конструкции согласно настоящему изобретению на фундаменте (9) осуществляется в утолщенной нижней части (10) панелей через двухкомпонентную структуру с пассивной (7) и активной (8) стальными частями; пассивная стальная часть (7) выступает непосредственно из сборной панели (1) и крепится на фундаменте (9), а активная стальная часть (8) выполнена из резьбовых арматурных стержней, выступающих из фундамента, и крепится на нижней части сборного бетонного элемента. Такая конструкция не требует никаких дополнительных тросов на месте работ для закрепления панелей на фундаменте.
Стальная башня может быть закреплена на опорной конструкции согласно настоящему изобретению посредством переходной части из смешанного железобетонного материала для увеличения высоты. С этой целью панели имеют утолщение в верхней части.
Эта переходная часть имеет полую цилиндрическую форму, и ее высота меньше половины ее внешнего диаметра, а толщина ее стенки по меньшей мере в два раза больше минимальной толщины сборных панелей, образующих опорную конструкцию.