[发明专利]由复合柱与撑杆所构成的风塔结构及利用它的风塔的施工方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种风塔(wind tower)，更具体地说，本发明涉及一种能够解决现有技术下列问题的新风塔结构及利用它的风塔的施工方法，现有单一柱所构成的风塔结构由具备大口径的一个柱构成而在针对弯曲负荷进行安全设计时容易造成轴向负荷方面的过度设计，使得制造成本上升而降低经济性。 

而且，本发明涉及一种由复合柱与撑杆所构成的风塔结构及利用它的风塔的施工方法，其在各柱之间以撑杆(bracing)连接而得以抵抗翘曲与扭转分量并针对性态主导负荷(Behavior Dominant Load)进行优化设计，可制作各塔单元后组装并通过快速施工节约工程费地构成。 

【背景技术】

风塔通常由平均高度为100m以上的大型结构物构成，其支持重量较大的涡轮机与叶片，该风塔必须针对风施加到叶片(blade)而发生的巨大横向力确保安全性。 

而且，如前所述的风塔的现有技术例可以举出韩国公开专利公报第10-2011-0077657号(2011.07.07.)所揭示的“高强度钢风塔”。 

更具体地说，前述公开专利公报第10-2011-0077657号的高强度钢风塔是一种适用高强度钢而实现结构体轻量化的高强度钢风塔。 

为此，前述公开专利第10-2011-0077657号所揭示的高强度钢风塔安装了风力发电用 叶片，风塔本身适用420到460级高强度钢而让直径增加并减少厚度7～28％。 

而且，如前所述的风塔的其它现有技术例可举出美国专利申请US 12/045,489(2008.03.10.)所揭示的“风力涡轮机塔”。 

更具体地说，前述US 12/045,489的风力涡轮机塔利用感应钎焊(induction brazing)组装以至少形成一个风力涡轮机塔节之间的接头(joint)。 

为此，前述US 12/045,489揭示了一种包括第一塔节(tower section)、第二塔节、结合上述第一塔节与上述第二塔节的感应钎焊接头(an induction brazed joint)的风力涡轮机塔。 

如前所述地，目前的风塔主要是钢材塔，该钢材塔由于材料的局限性而难以形成更大更长的塔(纵桁深度120m以上)，而且由于使用其强度高于混凝土的高强度材料，因此该结构体适合于减少塔厚时不受轴向力的主导而由力矩主导的性态，但其存在振动及屈曲等问题。 

更进一步地，如前所述的钢材塔不适合逐渐大型化的风力涡轮机，因此为了解决该问题而使得大型风塔的最近趋势转变成开发混合式风塔与合成结构的风塔。 

在此，如前所述的合成结构风塔的现有技术例可以举出诸如韩国公开专利第10-2009-0132539号(2009.12.30.)所揭示的“利用复合材料的风塔及其制造方法”。 

更具体地说，前述公开专利第10-2009-0132539号的“利用复合材料的风塔及其制造方法”是一种适用了由复合纤维与复合材料或聚氨酯制成的芯材后构成的夹层形态的风塔及其制造方法。 

为此，前述公开专利第10-2009-0132539号揭示了一种夹层(sandwicg)形态的复合材料风塔及其制造方法，其包括下列步骤：沿着可分离的圆锥形心轴的周缘面把浸渍了树脂的复合纤维初步缠绕一定厚度而形成内部复合纤维层；沿着内部复合纤维层的周 缘面把利用复合材料或聚氨酯所制成的多个芯材加以接合，多个芯材则在内部复合纤维层的长度方向排列接合而形成芯材层；在芯材层的周缘面把浸渍了树脂的复合纤维再次缠绕一定厚度而形成外部复合纤维层；及在常温加以硬化后让心轴分离而完成；其重量小于现有金属材质风塔并具备优异的耐腐蚀性与耐久性，还能承受较大负荷而具备了结构安全性。 

如前所述，虽然至今为止揭示了各种形态的风塔结构，但前述现有风塔结构在其结构上具有下列问题。 

亦即主导风塔性态的负荷以弯曲力矩为主导而轴向负荷与该弯曲力矩相比则非常小，但前述现有风塔都采取了由具备大口径的一个柱构成的结构，因此针对弯曲负荷进行安全设计时将容易造成轴向负荷方面的过度设计，其结果导致制造成本的上升而降低了风塔的经济性。 

而且，最近为了克服该单一柱所构成的现有风塔的局限性而开发了多柱型柱，但该多柱型柱基本上也是由纯钢材构成的塔结构，因此也和前述现有风塔一样地存在问题。