专利名称：用于海上构造的套管结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于海上构造的套管结构，特别是用于海上风力涡轮机的套管结构，其包括多个第一和第二型面，其中第一型面包括轴向对准的杆，第二型面包括相对于第一型面有角度地对准的杆；以及多个节点部件。
背景技术：
用于待安装在海中的不同结构的海上构造通常是必须的，特别是对风力发电设备即风力涡轮机而言，并且由于相应的结构必须通过适当的基座被竖立在海床上，因此提出了构造上的挑战。例如，多种不同类型的基座，例如单桩式、三桩式、三脚架式或重力式 基座是本领域已知的。此外，套管结构是众所周知的，因为它们代表了一种构造简单的原理，其特别地是因高的硬度-材料使用比而具有良好的机械特性，因此适于被竖立在具有高波浪负荷的现场。而且，套管结构是相对节约成本的。EP 2 067 914 Al公开了一种已知的套管结构，包括轴向地或有角度地对准的多个杆形型面和多个节点型连接部件，其中，杆形型面和节点型部件的连接是通过焊接实现的。然而，焊接代表了一种用于建立套管结构相应部件稳定连接的相对复杂的连接方法。此外，所使用的材料必须是可焊接的，这被认为是在选择套管结构可能的适用材料时的一个明显限制。总而言之，用于套管结构的焊接接头在规划和实现上是相当复杂的。
发明内容
因此，本发明的目标是要提供一种具有改进的连接原理的用于海上构造的套管结构。这是通过上文所述的用于海上构造的套管结构来实现的，其中，对准的型面和/或对准的型面及节点部件的连接是通过连接装置建立的，该连接装置包括至少两个紧固点和在所述紧固点之间延伸的至少一个伸长的张力元件，其中，所述张力元件至少部分地穿过待连接的相应对准型面和/或对准型面及节点部件。本发明提供了一种新颖的用于套管结构的连接原理，该套管结构例如代表了海上构造(例如海上风力涡轮机)设施的一个必要部分。因此，相应对准型面和/或节点部件(即轴向对准的第一型面和/或节点部件，以及额外地或替代性地，相对于第一型面有角度地对准的第二型面和/或节点部件)的牢固和可靠的连接或支撑是通过基本在紧固点之间延伸的张力元件来提供的，其中，相应型面和/或节点部件像珠子穿在线上似的布置在张力元件上，因为张力元件至少部分地穿过相应型面和/或节点部件。以这种方式，本发明的套管结构提供了高度的构造灵活性，因为相应型面和/或节点部件可被个别地和独立地布置在(一个或多个)张力元件上，即套管结构的定制式设计是可行的。因此，为了被稳定地安装，本发明的套管结构并不需要高级、复杂的技术(如型面和/或节点部件的三维焊接或灌浆)。此外，如下情形是可能的，即由不同材料(例如为混凝土和金属组件)制成的型面和/或节点部件可被容易地、牢固地彼此附连，因为通过纵向穿过相应对准型面和/或节点部件内相应对准的钻孔、通孔、通道或类似物的张力元件，这些型面和/或节点部件可被牢固地保持就位。基本上，关于(一个或多个)张力兀件的延伸方向，存在两种不同的可能性。一方面，张力元件可在相邻设置的第一型面和/或节点部件和/或锚定到海底的接地桩之间沿轴向方向延伸，因此代表了套管结构到海床的连接。此实施例用作相应第一型面和/或节点部件的轴向连接，因此建立了套管结构到海底的牢固连接的接地桩也可以是该连接的一部分。另一方面，张力元件可在相邻设置的第二型面和/或节点部件之间相对于所述第一型面在一有角度的方向上延伸。此实施例用作有角度地对准的第二型面的连接。因此，第二型面通过本发明的连接装置被连接在节点部件的两个连接部分之间。当然，如下情形是可能的，即相应张力元件可在轴向或有角度的方向上延伸，使得整个套管结构通过张力元件被牢固地保持。张力元件的长度主要取决于待连接的相应型面和/或节点部件的尺寸和数目。 紧固点可与第一型面和/或第二型面和/或节点部件和/或锚定到海底地的接地桩一体地制成或与其连接，或者所述紧固点可与所述张力元件的至少一部分一体地制成。如果紧固点配置有第一型面和/或第二型面和/或节点部件和/或接地桩，则它们可被机械稱连到套管结构的相应组件，因此在套管结构本身提供的相应紧固点中，张力元件接合。因此，紧固点被有利地与套管结构的相应部件一体地制成。额外地或替代性地，紧固点可配置有至少一部分，其优选是(一个或多个)张力元件的自由端。此实施例提供了将(一个或多个)张力元件附连到套管结构相应组件的一种简便方式，因为套管结构本身并不需要提供允许使用标准化组件的紧固点。优选的是，张力元件包括拉索或拉杆。在安装或装配相应型面和/或节点部件的过程中，拉索和/或拉杆可以相对较松，这在将它们引导通过相应型面和/或节点部件所配有的管状开口、通道或类似物方面是有利的，因此，它们随后可被拉紧，以便建立相应型面和/或节点部件的适当连接。因此，沿它们的外直径通常包括螺纹或螺纹部分的拉索、线缆或类似物以及拉杆在装配和操纵方面是有利的装置。在本发明的另一实施例中，所述第一型面和/或第二型面在它们相应的自由端可包括至少一个连接部分，所述连接部分支持与另一第一型面和/或第二型面和/或节点部件的连接。连接部分用作相应被连接的第一型面和/或第二型面和/或节点部件的支撑，也就是说，它们确保了它们被保持就位且保持彼此关联，特别是在紧固(例如向相应的(一个或多个)张力元件施加张力)过程中。连接部分优选配置在第一和/或第二型面的自由端，但是沿相应型面的周界的其它位置也是可考虑的。因此，所述连接部分优选或者是环圈、或者是相应的环状凹槽。以这种方式，可通过增加或降低相应连接部分的相应外直径或内直径，给相邻设置的第一型面和相邻设置的第二型面的相应端部分别提供轻度重叠。第一和/或第二型面可配置有类似的连接部分，即环圈或相应的环状凹槽可被设置在相应的相对自由端；或者替代性地，第一和/或第二型面可在相对的自由端处配置有不同的连接部分，即一个自由端包括环圈，而相对的自由端包括环状凹槽。这同样适用于形状不同于环圈或相应环状凹槽的连接部分。
所述第一型面和/或第二型面和/或节点部件可由金属特别是铁基金属制成，或者由混凝土特别是加强混凝土制成。这些材料包括优良的机械特性和进一步的抗腐蚀特性，对海上应用而言这是必须的特征。尤其是在第一型面和/或第二型面和/或节点部件由金属制成的情况下，抗腐蚀涂层、清漆或类似物可能是有利的，以便提高抗腐蚀的耐久性。同样，混凝土可被配置有相应的抗腐蚀涂层或抗腐蚀添加剂。因此，第一型面和节点部件可以由可焊金属特别是铸铁制成，而所述第二型面由混凝土制成。以这种方式，第一型面可被焊接到节点部件，由此焊接接头仅在各自相邻设置的型面和/或节点部件的预对准方面提供支撑。因此，焊接接头并不包括任何支撑特性，因此并不代表套管结构的支撑结构的一部分。除铸铁外，也可使用其它可焊金属。替代性地，第一型面和第二型面可由混凝土制成，而节点部件可由可焊金属特别是铸铁制成。以这种方式，相邻设置的节点部件可根据预对准被焊接。相应地，焊接接头并 不包括任何支撑特性，而是仅允许有相应节点部件进行预对准。除铸铁外，也可使用其它可焊金属。此外，本发明涉及一种包括前面所述套管结构的风力涡轮机。
下文将参照附图详细描述本发明，附图中
图I示出了根据本发明第一示例性实施例的本发明套管结构的原理性剖切视 图2示出了根据本发明第二示例性实施例的本发明套管结构的原理性剖切视 图3示出了根据本发明第一示例性实施例的本发明套管结构的节点部件的原理 图4示出了根据本发明第二示例性实施例的本发明套管结构的节点部件的原理图；和 图5示出了根据本发明第三示例性实施例的本发明套管结构的节点部件的原理图。
具体实施例方式图I示出了根据本发明第一示例性实施例的本发明套管结构I的原理性剖切视图。套管结构I包括多个第一型面2、第二型面3和节点部件4。节点部件4包括两个连接部位5，用于互连另外的节点部件4和/或第一型面2，即轴向延伸的杆，由此连接部位5设置在节点部件4的轴向端。节点部件4进一步包括至少一个连接侧面6，其设置在节点部件4的周界以互连第二型面3，所述第二型面是相对于第一型面2以角度α延伸的杆。整个套管结构I被优选用作海上风力涡轮机的基座(未示出)。如可观察到的，被设置于相邻设置的节点部件4之间的对准的第二型面3的连接是通过连接装置建立的，连接装置包括两个紧固点7和一个伸长的张力元件8，该张力元件在紧固点7之间延伸，因此穿过对准的第二型面3提供的通道。紧固点7包括与张力元件8的自由端一体制成的锚，由此紧固点7在张力元件8的突出部分中被稳定地锁定到节点部件4上配置的相应连接部位6。在相应的第二型面3的布置结构中，锚可从张力元件8上拆开。张力元件8可以是拉索、螺纹拉杆或类似物。由于本发明新颖的连接原理，使得本发明的套管结构I允许分离的型面2，3(对于图I而言，即第二型面3)具有个性化的、定制的布置结构，可将其与珠子穿在线上的布置结构进行比较。
以这种方式，甚至可使用由不同材料制成的型面2，3和/或节点部件4，而这些材料可能是通过现有技术已知的原理(例如通过焊接或灌浆)几乎不能连接或难以连接的。图2示出了根据本发明第二示例性实施例的本发明套管结构I的原理性剖切视图。这里，图2描绘了本发明的连接原理还可适用于垂直互连的第一型面2和/或节点部件4。这里，被牢固地附连到海床的接地桩9可包括用于张力元件8的紧固点7，即张力元件8的一端被牢固地附连到接地桩9，而张力元件8的相对端包括有根据图I所示的锚的紧固点7。应理解的是，图I和图2所示的本发明的实施例可以被合并，使得本发明的套管结构I包括沿轴向方向以及相对于第一型面2有角度的方向延伸的张力元件8。根据本发明，套管结构I的组件，即第一型面2、第二型面3和节点部件4分别可由例如金属或混凝土制成。也可使用其它材料。
图3示出了根据本发明第一示例性实施例的本发明套管结构I的节点部件4的原理图。这里，可观察到张力元件8的自由端可包括关于锚的紧固点7，其提供张力元件8在节点部件4内的适当附连。图4示出了根据本发明第二示例性实施例的本发明套管结构I的节点部件4的原理图。这里，节点部件4包括另一连接部分10，连接部分10设置在连接部位6或张力元件8的突出部分，其中连接部分10包括张力元件8可从中穿过的钻孔，由此张力元件8 (在此实施例中优选螺纹杆)的可靠固定是通过与张力元件8接合并在其上施加特定张力的相应螺母11提供的。当然，形状为张力线缆或拉索的张力元件8还可通过适当的固定装置，如适当的紧固件(未示出)被固定在连接部分10。图5示出了根据本发明第三示例性实施例的本发明套管结构I的节点部件4的原理图。这里，可通过焊接接头12来实现连接部位6与节点部件4的其余部分以及与待连接到连接部位6的自由端的另一第二型面2的预对准。这同样适用于第一型面2到节点部件4的相应连接部位5的布置结构。焊接接头12不包括任何支撑特性，而是仅仅用作用于对套管结构I的相应组件进行预对准的装置。以这种方式，套管结构I的所有组件(即主要是具有其相应连接部位5，6的节点部件4、第一型面2和第二型面3)由可焊金属，特别是铸铁制成。以下情况是可能的，即第一型面2和/或第二型面3包括至少一个连接部分，所述连接部分位于其相应的自由端，支持与形状为环圈或环状凹槽的另一第一型面2和/或第二型面3和/或节点部件4的连接，即它们基本通过增加或降低第一型面2和/或第二型面3和/或节点部件4的相应自由端的内直径或外直径来制造。以这种方式，套管结构的相应组件在被连接时，特别是在张力被施加到张力元件8时，被牢固地保持就位并保持彼此关联。
权利要求
1.用于海上构造的套管结构(1)，特别是用于海上风力涡轮机的套管结构(1)，其包括多个第一和第二型面(2，3)，其中所述第一型面(2)包括轴向对准的杆，所述第二型面(3)包括相对于所述第一型面(2)有角度地对准的杆；以及多个节点部件(4)，其中，对准型面(2，3 )和/或对准型面(2，3 )及节点部件(4 )的连接是通过连接装置建立的，所述连接装置包括至少两个紧固点(7)和在所述紧固点(7)之间延伸的至少一个伸长的张力元件(8)，其中，所述张力元件(8)至少部分地穿过待连接的相应对准型面(2，3)和/或对准型面(2，3)和/或节点部件(4)。
2.根据权利要求I所述的套管结构(I)，其中，所述张力元件在相邻设置的第一型面(2)和/或节点部件(4)和/或被锚定到海底的接地桩(9)之间沿轴向方向延伸。
3.根据权利要求I或2所述的套管结构(1)，其中，所述张力元件(8)在相邻设置的第二型面(3)和/或节点部件(4)之间沿相对于所述第一型面(2)有角度的方向延伸。
4.根据前述权利要求之一所述的套管结构(1)，其中，所述紧固点(7)与第一型面(2)和/或第二型面(3)和/或节点部件(4)和/或被锚定到海底的接地桩(9)被一体地制成或与其连接，或者所述紧固点(7)与所述张力元件(8)的至少一部分被一体地制成。
5.根据前述权利要求之一所述的套管结构(1)，其中，所述张力元件(8)包括拉索或拉杆。
6.根据前述权利要求之一所述的套管结构(I)，其中，所述第一型面(2)和/或第二型面(3)在其相应的自由端包括至少一个连接部分，该连接部分支持与另一第一型面(2)和/或第二型面(3)和/或节点部件(4)的连接。
7.根据权利要求6所述的套管结构(I)，其中，所述连接部分或者是环圈，或者是相应的环状凹槽。
8.根据前述权利要求之一所述的套管结构(I)，其中，所述第一型面(2)和/或第二型面(3)和/或节点部件(4)由金属特别是铁基金属制成，或者由混凝土特别是加强混凝土制成。
9.根据权利要求8所述的套管结构(1)，其中，所述第一型面(2)和节点部件(4)由可焊金属特别是铸铁制成，而所述第二型面(3)由混凝土制成。
10.根据权利要求9所述的套管结构(1)，其中，所述第一型面(2)和/或第二型面(3)被焊接用于预对准。
11.根据权利要求8所述的套管结构(1)，其中，所述第一型面(2)和第二型面(3)由混凝土制成，而所述节点部件(4)由可焊金属特别是铸铁制成。
12.风力涡轮机，其包括根据前述权利要求之一所述的套管结构(I)。
全文摘要
用于海上构造的套管结构(1)，特别是用于海上风力涡轮机的套管结构(1)，包括多个第一和第二型面(2，3)，其中第一型面(2)包括轴向对准的杆，第二型面(3)包括相对于第一型面(2)有角度地对准的杆；以及多个节点部件(4)，其中对准的型面(2，3)和/或对准的型面(2，3)和节点部件(4)的连接是通过连接装置建立的，连接装置包括至少两个紧固点(7)和在紧固点(7)之间延伸的至少一个伸长的张力元件(8)，其中，张力元件(8)至少部分地穿过待连接的相应对准型面(2，3)和/或对准型面(2，3)和/或节点部件(4)。
文档编号E04H12/10GK102906338SQ201080067002
公开日2013年1月30日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年5月25日
发明者H.施蒂斯达尔 申请人:西门子公司