风力涡轮机的最优化制造技术

公开了风力涡轮机的最优化。涉及使风力涡轮机（8a、8b）的基础（1a、1b）的构造最优化的方法。从而，分析构造位置的局部负荷环境情况（LES），其导致局部负荷相关环境数据（ED），基于此生成构造指令（CI）。这些进一步基于一组预定义规则（R），用于处理局部负荷相关环境数据（ED），使得沿着塔架（6a、6b）的圆周在基础（1a、1b）的第一所选区域（15a、15b）中和/或在底座（4）的第一所选区域中，与所选横截面中的基础（1a、1b）的第二区域（13a、13b）相比，相对于可能的最大负荷，基础（1a、1b）的承载结构（2a、2b）在至少一个所选水平横截面中被削弱。还涉及风力涡轮机的基础（1a、1b）和用于使基础（1a、1b）的构造最优化的系统（35）。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机的最优化
本专利技术涉及一种使至少包括塔架(tower)和塔架停留在其上面的底座（foundation）的风力涡轮机的基础的构造最优化的方法，所述塔架和所述底座两者每个包括承载结构。其还涉及用于此类目的的系统和风力涡轮机的此类基础。
技术介绍
现在的风力涡轮机包括基于构造轮廓的塔架，这意指在任何水平横截面处能够找到本质上圆的形状，即圆形形状。“本质上圆的”意指塔架可以完全是圆形的，如例如浇铸混凝土塔架的情况可能的那样。然而，其还可以由沿着周界对准且沿着圆定向的普通元件构成。换言之，在两种情况下，圆是赋予形状的几何图形，水平横截面形状基于该几何图形。此类轮廓意味着塔架能够耐受来自任何方向的相同负荷，即在相同程度上来自风力涡轮机的上方或来自其任何侧面。此类构造意味着实现了塔架的周界周围的相等强度的元件和/或相等强度的设计。此强度是由计算或另外预测的最大负荷定义的。此负荷越高，承载结构的强度越大。那还意味着用于构造的工作量、时间、材料和资金方面的成本因此越高。关于塔架的底座，其是基础的一部分，这可以是人工底座，诸如混凝土底座，或者其可能是天然底座，诸如岩石。还可以实现其组合；根据现有技术，此类底座已被设计为在任何水平横截面处是相等强度的，因为另外塔架中的负荷分布将满足底座中的不相等负荷分布。因此，目的始终是使塔架能够抵抗的负荷分布与底座能够抵抗的负荷分布匹配。实质上，可以作出结论，情况始终是底座提供遍及其水平横截面抵抗相等负荷的结构。再次地，根据可能的最大负荷，此类底座的构造就工作量、时间、材料和资金而言可能是非常昂贵的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供上述种类的风力涡轮机的基础的最优化构造。由根据本专利技术的各个实施例的方法、由风力涡轮机的基础并由根据本专利技术的各个实施例的系统来满足此目的。因此，依照本专利技术，上述种类的方法包括至少以下步骤：—分析将在那里构建风力涡轮机的构造位置的局部负荷环境状况并从该分析导出局部负荷相关环境数据，—创建用于构造基础的构造指令，由此，该构造指令是基于局部负荷相关环境数据和一组预定义规则，该组预定义规则用于处理局部负荷相关环境数据，使得与所选横截面中的基础的第二区域相比，相对于可能的最大负荷而言，在至少一个所选水平横截面中，在沿着塔架的圆周的基础的第一所选区域中和/或在底座的第一所选区域中基础的承载结构被减弱，即故意地使其更弱，—输出构造指令以用于进一步的处理。本专利技术利用局部环境状况的分析并可以例如包括关于风力影响以及其它的参数值（参见下文）。根据此分析，得到所谓的局部负荷相关环境数据。这些环境数据以优选地非常详细的方式来表示局部负荷环境状况。特别地，它们优选地表示对风力涡轮机的基础的预测负荷分布具有最大影响的局部负荷环境的那些特征。因此优选的是负荷环境数据包括参数值，其影响总计为对风力涡轮机的基础的负荷分布的总影响的至少50%，最优选的是70%。将这些局部负荷环境数据考虑在内，导出、即产生构造指令。可以将此类构造指令视为构造指南，其包括用于给出所有相关信息的一组参数和/或命令，基于其能够构建风力涡轮机的基础。此类构造指令可以基于标准类型的预定义指令集，其能够被用作一种模板，该模板的某些或所有参数值能够被更改以便达到在本专利技术的上下文内期望的构造轮廓。此外，可以由建筑师或土木工程师实现用户输入的（例如某些偏好的）使用。另外，实现一组预定义规则的使用，其能够例如被存储在存储器中，即从数据库导出。基于这些规则，根据以上列出的输入来设计风力涡轮机的基础。因此，实质上，该预定义规则包含使基础的特定设计成为可能的标准：此设计使得在沿着塔架圆周的基础的第一所选区域中和/或在底座的第一所选区域中，在至少一个所选水平横截面中将基础的承载结构设计得较弱。优选地，针对多个所选水平横截面、更优选地超过50%且最优选地所有水平横截面规划此类减弱。特别地，如果该规则适用于塔架的下半部中的至少50%、优选地所有水平横截面，则是有利的。换言之，基础的某些区域与其它的相比明确地被减弱或者—反之亦然—使得某些区域比其它的更强。遍及本说明，始终对区域的减弱而不是加强进行参考，因为对于在本专利技术的上下文中希望得到的效果是材料和工作量是安全的而不是增加。因此，与现有技术风力涡轮机基础相比，某些区域与之前相比更弱而不是更强。结果是构造指令，其被实现为使得如果实现了该构造指令，则将构建非均匀基础—底座和/或塔架。最后，本专利技术的一般思想是基于根据负荷的方向来适配塔架的强度，即其抵抗负荷的能力—该基础因此能够处理比来自其它所选方向更多的来自所选方向的负荷。关于考虑在内的最大负荷，这些负荷可以直接来自基础上方和/或来自基础的任何侧面。实质上，这些负荷最终将全部被指引到底座中且正常地被塔架或其部分传递。它们可以是由风、波（在离岸条件下）或其它因素引发的。例如，如果在具有山的区域中构建风力涡轮机，则地面的表面可以在一侧上升而在另一侧下降（即是倾斜的）。因此，可以预期在表面下降的一侧处被指引到基础的力或负荷可能相当大地高于在相对侧处被指引到其中的此类力或负荷，由此，需要对其施加应力，这是一般不适用的一般化。例如，此类负荷分布可能由于风力条件而不同。当生成了构造指令时，它们被输出以进行进一步处理，例如通过打印出规划和/或为构造程序馈给构造指令所包括的命令和/或参数值。必须注意的是遍及本说明，在本专利技术的上下文中，将一个实际上相当可忽略的因素完全排除在考虑之外：基础的“承载结构”被定义为使得并不明确地用于减弱承载结构的门、窗或任何其它开口将不会被考虑在内。相反，对承载结构进行建模，如同其不根本不包含此类开口一样。通常，一个人可以说塔架的这些开口区域中的承载结构正常地被框架等加强，因此无论如何，在其上下文中，一个人不能论及承载结构的减弱而宁可是加强。根据本专利技术的方法的一个效果是能够通过例如在风力涡轮机的基础的某个区域中以其它方式减少材料和/或减弱部分和/或材料来节省材料、工作量和最后的成本。以某种方式，一个人能够论及基于修整的基础，其将预期负荷在基础上的取决于其影响方向的分布考虑在内，同时还仍考虑来自其它方向的可能峰值（或最大值）负荷。因此能够预期的是能够预期基于借助于根据本专利技术的方法生成的构造指令产生的风力涡轮机的基础与现有技术基础相比产生少了约20至30%的工作量（材料、构造时间和费用）。根据本专利技术，一种用于使至少包括塔架和塔架停靠在其上面的底座的风力涡轮机的基础的构造最优化的上述种类的系统，所述塔架和所述底座两者每个包括承载结构，至少包括：—输入接口，其用于表示其中将构建风力涡轮机的构造位置的局部负荷环境状况的数据，—分析单元，其被实现为分析局部负荷环境状况并从该分析导出局部负荷相关环境数据，—规则数据库，其在操作中供应用于处理局部负荷相关环境数据的一组预定义规则，—指令单元，其在操作中产生用于对基础进行结构化的构造指令，该构造指令是基于局部负荷相关环境数据和所述组预定义规则，使得在沿着塔架的圆周的基础的第一所选区域中和/或在底座的第一所选区域中，与在所选横截面中的基础的第二区域相比，相对于可能最大负荷而言，在至少一个所选水平横截面中，基础的承载结构被减弱，—输出单元，其用于输出构造指令以进行进一步处理。该系统可以是包括上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
使风力涡轮机（8a、8b）的基础（1a、1b）的构造最优化的方法，风力涡轮机（8a、8b）至少包括塔架（6a、6b）和塔架（6a、6b）停靠在其上面的底座（4），塔架（6a、6b）和底座（4）两者每个包括承载结构（2a、2b），具有以下步骤：—分析（A）其中将构建风力涡轮机（8a、8b）的构造位置的局部负荷环境情况（LES）并从该分析导出局部负荷相关环境数据（ED），—产生（B）用于对基础（1a、1b）进行结构化的构造指令（CI），由此，构造指令（CI）是基于局部负荷相关环境数据（ED）和一组预定义规则（R），其用于处理局部负荷相关环境数据（ED），使得沿着塔架（6a、6b）的圆周在基础（1a、1b）的第一所选区域（15a、15b）中和/或在底座（4）的第一所选区域中，与所选横截面中的基础（1a、1b）的第二区域（13a、13b）相比，相对于可能的最大负荷，基础（1a、1b）的承载结构（2a、2b）在至少一个所选水平横截面中被削弱，—输出（C）构造指令（CI）以进行进一步处理。

【技术特征摘要】
2011.07.27 EP 11175585.61.使风力涡轮机（8a、8b）的基础（1a、1b）的构造最优化的方法，风力涡轮机（8a、8b）至少包括塔架（6a、6b）和塔架（6a、6b）停靠在其上面的底座（4），塔架（6a、6b）和底座（4）两者每个包括承载结构（2a、2b），具有以下步骤：—分析（A）其中将构建风力涡轮机（8a、8b）的构造位置的局部负荷环境情况（LES）并从该分析导出局部负荷相关环境数据（ED），—产生（B）用于对基础（1a、1b）进行结构化的构造指令（CI），由此，构造指令（CI）是基于局部负荷相关环境数据（ED）和一组预定义规则（R），其用于处理局部负荷相关环境数据（ED），使得沿着塔架（6a、6b）的圆周在基础（1a、1b）的第一所选区域（15a、15b）中和/或在底座（4）的第一所选区域中，与所选水平横截面中的基础（1a、1b）的第二区域（13a、13b）相比，相对于可能的最大负荷，基础（1a、1b）的承载结构（2a、2b）在至少一个所选水平横截面中被削弱，—输出（C）构造指令（CI）以进行进一步处理。2.根据权利要求1所述的方法，由此，根据构造指令（CI）来构建（D）风力涡轮机（8a、8b）。3.根据权利要求1或2所述的方法，由此，基础（1a、1b）相对于可能的最大疲劳负荷被局部地削弱。4.根据权利要求1或2所述的方法，由此，预定义规则（R）使得基础（1a、1b）在沿着所选水平横截面中的塔架（6a、6b）的圆周彼此相对地定位的至少两个第一所选区域（15a、15b）中被削弱。5.根据权利要求1或2所述的方法，由此，所考虑的局部负荷相关环境数据（ED）选自以下各项中的至少一个：—关于构造位置中的盛行风的风数据（WD），—关于构造位置中的地表面的表面数据，—关于构造位置中的离岸应用中的波浪的预期方向和/或强度的波浪性质数据，并且由此，预定义规则(R）使得根据局部负荷相关环境数据（ED）来选择第一所选区域（15a、15b）。6.根据权利要求1所述的方法，由此，预定义规则（R）使得塔架（6a、6b）在第一所选区域（15a、15b）中被局部地削弱。7.根据权利要求6所述的方法，由此，预定义规则（R）使得塔架（6a、6b）包括一组构造元件（19、21、23）群组，由此，至少第一群组的构造元件（21）与该组第二群组的构造元件（19）相比被削弱。8.根据权利要求7所述的方法，由此，第一群组的构造元件（21）具有与第二群组的构造元件（19）不同的构造元件（21）的尺寸和/或形状和/或量。9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，由此，预定义规则（R）使得通过局部地减小塔架（6a、6b）...

【专利技术属性】
技术研发人员：H劳尔贝格，AN拉斯姆森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：