Bauforschung Auslegung, Konstruktion und Bau eines Turmes mit variabler Geometrie und Eigenfrequenz für eine Experimental-Windturbine T 2038 1 Fraunhofer IRB Verlag
T 2038 Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druck qualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung ge stellt wurde. by Fraunhofer IRB Verlag Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach 80 04 69 70504 Stuttgart Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Telefon (07 11) 9 70-25 00 Telefax (07 11) 9 70-25 08 E-Mail irb@irb.fraunhofer.de www.baufachinformation.de
I INSTITUT FOR COMPUTER ANWENDUNGEN UNIVERSITÄT STUTTGART DIREKTOR: em. Prof. Dr. Dr. h.c.mult. J.ARGYRIS J. Röer Statik und Dynamik Forschungsgesellschaft m.b.h. AUSLEGUNG, KONSTRUKTION UND BAU EINES TURMES MIT VARIABLER GEOMETRIE UND EIGENFREQUENZ FÜR EINE EXPERIMENTAL - WINDTURBINE Dieser Bericht entstand im Rahmen des Forschungsvorhabens " O P T I W A - Optimierung großer Windenergieanlagen, Phase II ", das unter der Projektleitung Energieforschung der KFA Jülich vom BMFT (03E 8054 A7) gefördert wurde. ISSN 0177-3038 ICA - BERICHT Nr. 4 STUTTGART, 1985
Inhaltsverzeichnis Seite Zusammenfassung, Abstract Einleitung ix x 1. Geforderte Eigenschaften des Mastes 1 1.1 Veränderbare Mast-Eigenfrequenzen 2 1.2 Umlegbarer Mast 3 1.3 Rotorbetrieb mit unterschiedlicher Mastneigung 3 1.4 Gierantrieb und Gierbremse 3 1.5 Einfacher Auf- und Abbau 4 2. Auswahl eines Turmkonzeptes 5 2.1 Stuttgarter Turm 6 2.2 Vier-Bein-Version 7 2.3 Drei-Bein-Version mit freitragendem Mastfuß 7 2.4 Drei-Bein-Version mit vertikal abgestütztem 8 Mastfuß 3. Konstruktive Möglichkeiten für die weiche 9 Turmversion 3.1 Abschätzung der Kenngröße für die Federelemente 9 3.1.1 Federweg 9 3.1.2 Federsteifigkeit 10 3.2 Tellerfedern 10 3.3 Druckfedern 11 3.4 Torsionsfedern 11 3.5 Biegefeder 12 3.6 GFK-Federelemente 12 4. Lastannahmen 14 4.1 Nennbetrieb 14 4.2 Orkan 15 4.2.1 Orkan auf stehende Anlage 15 4.2.2 Orkan auf gekippte Anlage 15 4.3 Mast umlegen 16 4.4 Queranströmung 16 4.5 Eisansatz 17
- iv - Seite 5. Fundamentstern 18 5.1 Auslegung 18 5.2 Ballastkästen 19 6. Turmrohr 20 6.1 Rohrauswahl 20 6.2 Fertigung 21 6.3 Lagerung 22 6.3.1 Turmfußlager 22 6.3.2 Stützringlager 23 7. Turmabstützung 24 7.1 Stützring 25 7.2 Stützrohre 26 7.3 Stützhebel 26 8. Giervorrichtung 30 8.1 Konzept 30 8.2 Konstruktion 31 8.2.1 Gierantrieb, Gierdämpfung 31 8.2.2 Gierbremse 32 8.2.3 Kabeleinführung 35 9. Kipp- und Nickmechanismus 36 9.1 Kippvorrichtung 36 9.1.1 Optimierung der Kippgeometrie 36 9.1.2 Turmwinkel-Arretierung 40 9.2 Nickvorrichtung 41 10. Hydraulikanlage 42 10.1 Aggregat 42 10.2 Turmfunktionen 43 10.2.1 Gieren 43 10.2.2 Kippen, Nicken 45 10.3 Nabenfunktionen 46 10.4 Triebstrangfunktionen 46
- v Seite 11. Funktionstest 48 11.1 Kippmechanismus 48 11.2 Probeaufstellung 49 11.3 Giervorrichtung 49 12. Standsicherheitsnachweis 50 12.1 Sicherheit gegen Gleiten 50 12.2 Sicherheit gegen Kippen 50 12.3 Sicherheit gegen Abheben eines Stützfußes 51 13. Freilandaufstellung 53 Literaturliste 54 DIN-Normen 56 Abbildungen, Tabellen 57 Anhang 120