CN102892958B - 用于海上构造的套管结构 - Google Patents

Abstract

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）有角度对准的杆；以及多个节点构件（4），所述节点构件提供用于所述第二型面（3）的连接部位，其中所述节点构件（4）被连接到所述第一型面（2）和/或至少一个适配器型面（9），所述适配器型面通过螺栓连接而被连接到所述套管结构（1）的至少一个第一型面（2）。

Description

用于海上构造的套管结构

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，包括多个以轴向或有角度对准的型面和多个节点构件。

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。

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，因为它们构造简单，特别是由于高的硬度-材料使用比而具有良好的机械性质，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 A1公开了一种套管结构，包括以轴向或有角度对准的多个杆形型面和多个节点构件，其中，杆形型面和节点构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节点构件和套管结构相应部件（最重要的是套管结构的型面）的稳定连接的相对复杂的连接方法。因此，所使用的材料必须是可焊接的，其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连接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在节点构件方面连接原理有所改进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，其中节点构件被连接到套管结构和/或至少一个适配器（或称转接器）型面，所述适配器型面通过螺栓连接而被连接到套管结构的至少一个第一型面。

因此，本发明使用了螺栓连接来代替焊接连接，用于提供节点构件和套管结构的相应第一型面的连接，所述相应第一型面即相应的轴向延伸的杆和/或被连接到套管结构至少一个第一型面的至少一个适配器型面。螺栓连接是可分离的，其一般性地代表了一种将套管结构机械稳定地连接或安装成一整体的构造简单且快速的方式。因而，套管结构可被容易地和快速地竖立在相应地点。螺栓连接可通过使用配置有连接部件的螺纹而被改善，从而使得诸如螺栓或类似物的连接装置可被更稳定地接合。

额外地或替代性地，套管结构可包括至少一个适配器型面，该适配器型面连接到套管结构的至少一个第一型面，由此至少一个节点构件被连接到适配器型面。以这种方式，适配器型面和节点构件优选地构成预组装组件，其包括节点构件与适配器型面的螺栓连接。因此，适配器型面可被认为是一个独立部件，其用来建立节点构件和套管结构的至少一个第一型面之间的连接。

因此，适配器型面包括至少两个不同的连接部分，即一个用来通过本发明的螺栓连接与节点构件相连接，至少第二个用来与相邻的轴向设置的套管结构的第一型面相连接，由此，在后一种情况下，不仅可以使用螺栓连接，同样也可以使用例如焊接连接等不同类型的连接。

以这种方式，本发明的套管结构易于覆盖，即能够在“现场”被覆盖。同样，负荷计算的复杂性被降低，以及用本发明的套管结构，不需要进行费用高昂的焊接连接的检查，提供了一种容易的、成本低的连接原理。而且，本发明的套管结构在相应型面和/或节点构件的直径、壁厚、角度等方面允许有更高的灵活性。

套管结构的第一、第二型面通常是至少部分地中空的或实心的杆。第一、第二型面和节点构件的横截面分别地优选是圆形或椭圆形的，然而其它形状也是可行的。套管结构的所有部件是由能够用在海上应用而且特别地包括良好机械和抗腐蚀性质的材料构建而成的。适当的材料可以是例如不锈钢。抗腐蚀涂层或清漆可被施加到套管结构各部件的表面。

优选地，节点构件包括基板和至少一个连接构件，所述连接构件延伸出基板，用于与第二型面相连接。因此，节点构件实质上包括两个不同的连接部分，由此基板分别与轴向第一型面或适配器型面相关联，连接构件与相应的有角度的第二型面相关联。基板和连接构件稳定地彼此连接，优选是不可分离地彼此连接。因此，基板和连接构件可以被一体形成或表示独立的稳定连接组件，因此通过例如焊接或类似方法可实现牢固连接。

在本发明的另一实施例中，基板包括用于将节点构件与第一型面或适配器型面连接的连接部分。以这种方式，所规定的节点构件与套管结构的第一型面或适配器型面的连接可通过分配给该节点构件基板的连接部分而实现。

因此，优选的是，节点构件的连接部分包括多个钻孔，由此螺栓穿过钻孔，从而将节点构件连接到第一型面或适配器型面。因此，节点构件的螺栓连接可由穿过设置于基板内的钻孔或通孔进一步地分别接合到给第一型面或适配器型面配置的相应连接部分的螺栓来实现。螺纹可能是适用的，即钻孔和螺栓可在它们各自的直径上配置相应的螺纹，这增大了螺栓连接的强度。

钻孔被优选周向地设置在基板的边缘处。钻孔的这种布置提供了本发明螺栓连接的良好稳定性。然而，在例外情况下，钻孔可被额外地或替代性地设置在基板的不同部位。钻孔的具体数目和布置可不同，这主要取决于本发明套管结构的构造设计和负荷。

至少一个额外的连接构件可以延伸出该连接构件。因此，与节点构件相连接的潜在可连接的第二型面的数目可通过连接构件的分支结构而增加。要理解的是，连接构件和其相应的至少一个另一连接构件分支之间的连接是机械稳定的，因此优选地，连接构件与相应的另一连接构件的整体式设计是有利的。因此，例如焊接连接或类似连接也是可行的。

此外，本发明涉及一种前面描述的套管结构的节点布置结构，包括至少一个节点构件，所述节点构件通过螺栓连接被连接到适配器型面，由此适配器型面可连接到或被连接到套管结构的第一型面。节点布置结构实质上代表了这样一种组件，即准备好通过适配器型面与套管结构的第一型面相连接，并且进一步通过节点构件与套管结构的第二型面相连接的组件，这将在下文进行描述。节点构件和适配器型面之间的螺栓连接有助于节点构件与适配器型面的快速、牢固连接。

节点构件优选包括基板和至少一个连接构件，该连接构件延伸出基板。因此，连接构件可提供与第二型面的连接，第二型面是相对于第一型面的轴向对准而言有角度地对准的杆。换言之，基板与轴向延伸的型面关联，连接构件与套管结构的有角度延伸的型面关联。

优选的是，基板包括连接部分。连接部分适于提供基板与适配器型面的适当连接。

以这种方式，连接部分可包括多个钻孔，由此每个钻孔适于容纳螺栓。因此，节点构件的基板和适配器型面的连接可由穿过钻孔进入到适配器型面的适当连接部分中的螺栓来获得。如果需要，钻孔和螺栓可提供有相应的螺纹。

钻孔优选被周向地设置在基板的边缘处。当然，钻孔的其它布置结构也是适用的。

进一步地，至少一个额外的连接构件可延伸出所述连接构件。以这种方式，可能被附连的第二型面的数目相对于单节点布置结构而言可被增加。

附图说明

下文将参照附图详细描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的套管结构的原理性剖切视图；

图2示出了根据本发明第二示例性实施例的节点布置结构的原理性剖切视图；

图3示出了根据本发明第三示例性实施例的节点布置结构的原理性剖切视图；

图4示出了根据本发明第四示例性实施例的节点布置结构的原理性剖切视图；和

图5示出了根据本发明第二示例性实施例的套管结构的原理性剖切视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的套管结构1的原理性剖切视图，在此仅绘出了基本部件，即图1仅包含本发明套管结构1的代表性部分。套管结构1包括形状为轴向延伸的钢杆（第一型面2）以及形状为相对于第一型面2有角度对准的钢杆（第二型面3）的第一和第二型面2，3（虚线）。套管结构1进一步包括按规则布置结构布置的多个节点构件4，这里图1仅示出了一个代表性示例。套管结构1优选用于海上风力涡轮机。

如从图1可观察到的，节点构件4通过延伸出基板6的连接构件5提供了一个用于第二型面3的连接部位，其中连接构件5和基板6都表示节点构件4的基本部件。节点构件4包括连接部分，其形状为设置于基板6的周向分布的钻孔7。螺栓8通过钻孔7接合，以便接合在轴向延伸的适配器型面9的相应开口中。因此，就节点布置结构10而言，节点构件4即基板6和适配器型面9可被认为是一个预组装组件（参见图2-4）。

通过本发明的螺栓连接，可实现以简单、快速的方式将套管结构1的节点构件4附连到适配器型面9，或者从适配器型面9拆开，这在维护和/或修理套管结构1或其相应部件方面是特别有利的。

图2示出了根据本发明一个示例性实施例的本发明节点布置结构10。图2所示节点布置结构与图1所示节点布置结构的主要不同在于节点构件4包括指向不同方向即指向基本上相对置方向的两个独立的连接构件5。以这种方式，节点布置结构10或节点构件4分别可与套管结构1的两个第二型面3相连接。

图3示出了根据本发明另一示例性实施例的本发明节点布置结构10的替代性实施例。在该例中，节点布置结构10包括分支连接构件5，即一个额外的连接构件11延伸出连接构件5。因此，连接构件5细分成进一步的连接构件，对于本实施例而言即进一步的连接构件11。当然，进一步的连接构件11可延伸出连接构件5。要理解的是，进一步的连接构件还可延伸出连接构件11。以这种方式，可增加第二型面3到节点布置结构10即连接构件5，11的可能的布置结构的数目。

图4示出了本发明节点布置结构10的第三实施例，其特征在于适配器型面9与图1所示的两个独立的节点构件4相连。

以这种方式，节点布置结构10还可与本发明套管结构1的独立的第二型面3相连，由此，在根据图4的实施例中，每个节点构件4可通过相应的连接构件5独立地与相应的第二型面3（未示出）相连。

所有的节点布置结构10，即图1-4所示的节点布置结构，包括轴向连接部分12，其被设置于适配器型面9的自由轴向端，使得适配器型面9和节点布置结构10可作为一个整体通过例如焊接或螺栓连接而被连接到套管结构1（未示出）的相邻设置的第一型面2。

图5示出了根据本发明第二实施例的套管结构1。在该例中，节点构件4通过螺栓连接直接连接到套管结构1的第一型面2，其中该螺栓连接即螺栓8穿过节点构件4的基板6的钻孔7进入到第一型面2内的相应开口中。因此，根据图5的实施例表示了本发明的一种基本原理，因此螺栓连接提供了节点构件4与套管结构1即套管结构1的第一型面2的可分离的但机械稳定的连接。

Claims (15)

1.用于海上构造的套管结构（1），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）有角度对准的杆；以及多个节点构件（4），所述节点构件提供了用于所述第二型面（3）的连接部位，其中所述节点构件（4）被连接到所述第一型面（2）和/或至少一个适配器型面（9），所述适配器型面通过螺栓连接而被连接到所述套管结构（1）的至少一个第一型面（2）。

2.根据权利要求1所述的套管结构（1），其中，所述适配器型面（9）和所述节点构件（4）构建成一个预组装组件。

3.根据权利要求1或2所述的套管结构（1），其中，所述节点构件（4）包括基板（6）和延伸出所述基板（6）的、用于与第二型面（3）相连的至少一个连接构件（5）。

4.根据权利要求3所述的套管结构（1），其中，所述基板（6）包括连接部分，所述连接部分用于将所述节点构件（4）与第一型面（2）或所述适配器型面（9）连接。

5.根据权利要求4所述的套管结构（1），其中，所述节点构件（4）的连接部分包括多个钻孔（7），由此螺栓（8）穿过所述钻孔（7），从而将所述节点构件（4）连接到所述第一型面（2）或所述适配器型面（9）。

6.根据权利要求5所述的套管结构（1），其中，所述钻孔（7）被周向地设置在所述基板（6）的边缘处。

7.根据权利要求3所述的套管结构（1），其中，至少一个额外的连接构件（11）延伸出所述连接构件（5）。

8.根据权利要求4-6之一所述的套管结构（1），其中，至少一个额外的连接构件（11）延伸出所述连接构件（5）。

9.根据权利要求1所述的套管结构（1），其中，所述海上构造是海上风力涡轮机。

10.用于根据权利要求1-9之一所述的套管结构（1）的节点布置结构（10），包括至少一个节点构件（4），所述节点构件通过螺栓连接而被连接到适配器型面（9），由此所述适配器型面（9）能连接到或被连接到所述套管结构（1）的第一型面（2）。

11.根据权利要求10所述的节点布置结构（10），其中，所述节点构件（4）包括基板（6）和至少一个延伸出所述基板（6）的连接构件（5）。

12.根据权利要求11所述的节点布置结构（10），其中，所述基板（6）包括连接部分。

13.根据权利要求12所述的节点布置结构（10），其中，所述连接部分包括多个钻孔（7），由此每个钻孔（7）适于容纳螺栓（8）。

14.根据权利要求13所述的节点布置结构（10），其中，所述钻孔（7）被周向地设置在所述基板（6）的边缘处。

15.根据权利要求11-14之一所述的节点布置结构（10），其中，至少一个额外的连接构件（11）延伸出所述连接构件（5）。