Демпфирование колебаний башни ветроэнергетической установки - RU2019136080A
Код документа: RU2019136080A
Формула
1. Соединительный элемент (32), предназначенный для крепления между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни ветроэнергетической установки (100) для оказания влияния на относительное движение между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни и, тем самым, влияния на вибрационную характеристику башни, содержащий:
– первый крепежный участок для крепления на колебательном элементе (12) и
– второй крепежный участок для крепления на стенке (4) башни,
для создания посредством соединительного элемента (32) механической связи между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни, причем:
– эта связь допускает относительное движение между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни, причем это относительное движение имеет:
– первое направление движения, при котором первый и второй крепежные участки движутся друг к другу, и
– второе направление движения, при котором первый и второй крепежные участки удаляются друг от друга, причем соединительный элемент (32) имеет:
– упругое средство для упругой связи между первым и вторым крепежными участками, причем эта упругая связь описывается через упругое действие, при этом упругое средство выполнено так, что
– упругое действие для первого и второго направлений движения, по существу, одинаково, и, кроме того, или альтернативно упругое средство выполнено так, что:
– движение в первом направлении движения в упругом средстве ведет к сжатию первого упругого участка и к распрямлению второго упругого участка, а
– движение во втором направлении движения в упругом средстве ведет к распрямлению первого упругого участка и к сжатию второго упругого участка,
для выравнивания, тем самым, друг с другом упругого действия для первого и второго направлений движения,
причем соединительный элемент имеет:
– первый и второй анкерные участки (41, 42), которые жестко соединены друг с другом, а также
– средний участок (38), расположенный между первым и вторым анкерными участками (41, 42) и подвижный относительно первого и второго анкерных участков (41, 42), причем:
– первый или второй анкерный участок (41, 42) жестко соединен с вторым крепежным участком, и
– средний участок (38) жестко соединен с первым крепежным участком, так что указанное относительное движение соответствует движению среднего участка (38) между анкерными участками (41, 42).
2. Соединительный элемент (32) по п. 1, отличающийся тем, что соединительный элемент (32) выполнен как пружинный демпфирующий элемент и имеет:
– демпфирующий участок (64) для демпфирующей связи между первым и вторым крепежными участками, причем эта демпфирующая связь описывается посредством демпфирующего действия, и причем
– демпфирующее действие для первого и второго направлений движения, по существу, одинаково.
3. Соединительный элемент (32) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что:
– упругое действие является линейным, и, кроме того, или альтернативно
– указанное демпфирующее действие является линейным.
4. Соединительный элемент (32) по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упругого средства:
– установлена первая пружина (61) между средним участком (38) и первым анкерным участком (41), и
– установлена вторая пружина (62) между средним участком (38) и вторым анкерным участком (42), причем первая пружина (61) образует первый упругий участок, а вторая пружина (62) образует второй упругий участок, и обе пружины (61, 62) предпочтительно идентичны.
5. Соединительный элемент (32) по п. 4, отличающийся тем, что первая и вторая пружины (61, 62) предварительно напряжены, так что ни одна из обеих пружин при движении соединительного элемента не достигает состояния снятия напряжения или не переходит состояние снятия напряжения.
6. Соединительный элемент (32) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что расстояние между первым и вторым анкерными участками (41, 42) является регулируемым для настройки предварительного напряжения.
7. Башня (102) ветроэнергетической установки (100) с центральной осью (24) башни, стенкой (4) башни и вибрационным устройством для оказания влияния на вибрацию башни (102), причем вибрационное устройство имеет:
– подвешенный в башне (102) на расстоянии от стенки (4) башни колебательный элемент (12) и
– по меньшей мере один закрепленный между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни соединительный элемент по любому из пп. 1-6 для оказания влияния на относительное движение между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни, причем
– колебательный элемент (12) вдоль вертикальной центральной оси (26) элемента выполнен полым.
8. Башня (102) по п. 7, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) выполнен, по существу, как полый усеченный конус или полый цилиндр, и опционально имеет вертикальный разрыв (50) в боковой оболочке для создания места для башенной лестницы (52), расположенной внутри на стенке (4) башни, так что обслуживающий персонал по этой башенной лестницы (52) в башне (102) может подниматься и спускаться с возможностью проходить через колебательный элемент в области разрыва.
9. Башня (102) по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) имеет вокруг центральной оси (26) окружную стенку колебательного элемента, при этом толщина стенки в окружном направлении варьируется таким образом, что центр тяжести колебательного элемента (12) находится на центральной оси (26), причем центральная ось (26) соответствует геометрическому центру колебательного элемента (12) и/или в состоянии покоя колебательного элемента (12) совпадает с центральной осью (24) башни.
10. Башня (102) по любому из пп. 7–9, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) подвешен на среднем расстоянии от стенки (4) башни по центру, причем расстояние от стенки в каждом случае меньше 1/4 внутреннего диаметра башни в рассматриваемой области, в частности в каждом случае меньше чем 1/8 внутреннего диаметра башни.
11. Башня (102) по любому из пп. 7–10, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) посредством маятниковых штанг (10) подвешен на крепежном участке, в частности на фланце (6) головной части башни, причем предусмотрено предпочтительно три, четыре или более маятниковых штанг (10), так что колебательный элемент ограничивается возвратно–поступательными движениями или, соответственно, движениями без наклона, причем маятниковые штанги предпочтительно с обеих сторон снабжены сферическими шарнирными головками или карданной подвеской, так что допускается движение во всех горизонтальных направлениях.
12. Башня (102) по любому из пп. 7–11, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) выполнен из материала с большей или с такой же плотностью, что и у воды, в частности с плотностью, по меньшей мере вдвое большей, чем плотность воды, причем, в частности, в качестве материала используется бетон, в частности колебательный элемент изготовлен, по существу, из железобетона.
13. Башня (102) по любому из пп. 7–12, отличающаяся тем, что между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни установлено несколько соединительных элементов (32), которые в окружном направлении распределены вокруг колебательного элемента (12) и соответственно закреплены на колебательном элементе (12) и стенке (4) башни, для создания механической связи между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни, причем эта связь допускает горизонтальное относительное движение между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни.
14. Башня (102) по любому из пп. 7–13, отличающаяся тем, что предусмотрено четное число соединительных элементов, в частности шесть соединительных элементов.
15. Башня (102) по любому из пп. 7–14, отличающаяся тем, что указанные несколько соединительных элементов (32) или, соответственно, некоторые из них расположены над колебательным элементом (12) и, кроме того, или альтернативно под колебательным элементом (12).
16. Башня (102) по любому из пп. 7–15, отличающаяся тем, что колебательный элемент (12) имеет центр тяжести масс, причем колебательный элемент подвешен в башне (102) на такой высоте, что центр тяжести масс находится в верхней половине, в частности в верхних 3/5 башни (102), и, кроме того, или альтернативно он подвешен на крепежном участке, который расположен на фланце (6) головной части башни или вблизи него.
17. Вибрационное устройство, предназначенное для применения в башне (102) ветроэнергетической установки (100) для оказания влияния на вибрацию башни (102), причем вибрационное устройство имеет:
– колебательный элемент (12), подвешиваемый в башне (102) на расстоянии от стенки (4) башни, и
– по меньшей мере один соединительный элемент (32) по любому из пп. 1-6 для крепления между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни для оказания влияния на относительное движение между колебательным элементом (12) и стенкой (4) башни, причем:
– колебательный элемент (12) вдоль вертикальной центральной оси (26) выполнен полым, и, кроме того, или альтернативно
– каждый соединительный элемент (32) обладает упругим действием, причем упругое действие для первого направления движения и для второго направление движения, противоположного первому направлению движения, по существу, одинаково.
18. Вибрационное устройство по п. 17, отличающееся тем, что оно предназначено для применения в башне (102) по любому из пп. 7–16.
19. Способ воздействия на вибрацию башни или на собственную частоту башни (102) ветроэнергетической установки (100), причем башня (102) имеет вибрационное устройство с несколькими соединительными элементами (102) по любому из пп. 1-6, включающий в себя следующие этапы:
– определение собственной частоты башни или амплитуды вибрации башни,
– задание желаемого значения собственной частоты демпфера или значения желаемой максимальной амплитуды вибрации башни, и
– настройку соединительных элементов на собственную частоту демпфера или, соответственно, так, чтобы амплитуда вибрации башни оставалась ниже желаемой максимальной амплитуды вибрации башни, причем
– эти этапы при необходимости повторяют.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что его используют вместе с по меньшей мере одним устройством, которое выбирают из группы, включающей в себя:
– башню (102) по любому из пп. 7–16 и
– вибрационное устройство по любому из пп. 17, 18.
21. Ветроэнергетическая установка (100) с гондолой (104) с аэродинамическим ротором (106) и башней (102) с центральной осью (24) башни, стенкой (4) башни и вибрационным устройством для оказания влияния на вибрацию башни (102), причем ветроэнергетическая установка (100) отличается по меньшей мере одним из признаков, выбранных из группы, включающей в себя то, что:
– вибрационное устройство содержит соединительные элементы (32) по любому из пп. 1–6, и
– ветроэнергетическая установка (100) имеет управляющее устройство, которое предназначено для осуществления способа по п. 19 или 20.
22. Колебательный элемент вибрационного устройства по п. 17 или 18.
