DE102005008843A1

DE102005008843A1 - Schwenkende Windhaube für Höhenbau

Info

Publication number: DE102005008843A1
Application number: DE200510008843
Authority: DE
Inventors: Jouri Selski
Original assignee: Selski Jouri Dr Ing
Current assignee: Selski Jouri Dr Ing
Priority date: 2005-02-26
Filing date: 2005-02-26
Publication date: 2005-09-01

Abstract

Schwenkwindhaube als stromlinienförmige, rotierende um runden Höhenbau 1 Konstruktion schwenkt unter Wirkung von Winddruck und orientiert sich entlang der Windrichtung, wobei bei Umströmen die Windbelastung wesentlich sinkt (Fig.). Man betrachtet verschiedene Varianten von Ausführungen: Schwenkring 7 mit Profilpaaren 5, 6 oder zylindrische Zargen 2 mit Laschen 3 und Bolzen 4, wobei Fertigplatten 9, 10 oder Tragluftkonstruktion als Außenhaut benutzt werden.
Verwendungslösungen für Televisionsturm, Wolkenkratzer, Wind- oder Solarkraftanlagen werden schematisch vorgestellt.

Description

Zur Zeit werden die Türmen und Wolkenkrätzer mit Höhe 500 m und mehr aus Stahl und bewehrten Beton aufgebaut, wobei sowohl runde als auch rechteckige in Schnitt Konstruktionen nicht rationelle aerodynamische Beiwerte haben. Man entwickelt die Verwendung von superleichten Sandwich- und Lufttragkonstruktionen. Wegen intensiver Nutzbarmachung und Erschöpfung von Bodenschätzen und daraus folgenden ökologischen Problemen erschließt man alternative Energiequellen.

KRITIK DES STANDES DER TECHNIK

Hauptmangel von heutigen Zustand in Bauwesen besteht darin, dass alle Bauwerke als unveränderte Strukturen ohne Anpassung auf kurzfristige Belastungen und ihre Richtungen (Maximale Wind, Erdbeben, ungünstige Verkehrlast auf irgendeiner Etage usw.) unwirtschaftlich projektiert und berechnet werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Türmen oder Gebäuden mit Höhe in mehrere hundert Meter oder sogar Kilometer Höhe zu schaffen, welche sich mehrmals wenigen Windbelastungen als für runde oder rechteckige Durchschnitt unterziehen. Außerdem wird durch ähnlicher Weise die Aufgabe von Errichtung großflächigen Bauwerken gleicher Höhe für stärkere als herkömmliche Wind- oder Solarkraftwerke hinzugefügt.

LÖSUNG DER AUFGABE

Wind als meteorologische Erscheinung trifft hauptsächlich als Gradientenwind in einer Richtung und Turbulenzen als Böigkeitsfaktor auf, wobei die Änderung der Windgeschwindigkeit im Rahmen der allgemeinen Luftumwälzung setzt sich verhältnismäßig langsam, im Laufe von Stunden oder Tagen durch.

Schwenkwindhaube ist stromlinienförmige, rotierende um runder Höhenbau 1 Konstruktion (1).

Der besteht aus Schwenkelementen auf jeder Etage (oder eine Paar of Etagen) – einem Ring 7 mit vorderen und hinterem gegen Wind ungleichen Pfeilen 5, 6 und horizontalen Rippen 8, zu denen Außenbaut aus Fertigplatten 9, 10 befestigt wird (1a, 1b).

Andere Konstruktion von Schwenkwindhaube (1c) ist rotierender Rohr aus montierenden aufeinander zylindrischen Zargen 14 mit geschweißten Laschen 15 und Laschenbolzen 16 mit Splintbohrungen. Geschraubten zu den Zargen 14 Fertigplatten 9, 10 formieren dadurch stromlinienförmige Flache von Schwenkwindhaube.

Man kann bei langen Pfeilen 5, 6 die Außenhaut 9, 10 durch innere vertikale Rippen 24 für Stabilität verstärken (4, Detail A-A).

Gebogene auf bestimmter Radius Blechstreifen 7, 14 und fest verbundene mit diesen Ring Profilen als Skeletten für Schwankkonstruktion benutzt, wobei die Rotation zwischen Schwankring 7 (Schwenkrohr) und kontaktierenden Oberflächen 1, 11 bei vorgegebenem Auswahl von Stoffen und Kontaktrauhigkeit ständig und ohne Problem funktioniert.

Zwei Arten von Schwenkwindhaube 2 werden verwendet: Gleit- (1a) und Anbauwindhaube (1b).

Rotierender um hohen runder Bebauung 1 (Turm, Wolkenkrätzer, Wind- oder Sonnenkraftanlage) dreidimensionale Windhaube nimmt natürlicherweise durch Differenz in Winddruck bestimmte Position entlang Windrichtung und leistet wesentlich weniger Widerstand für ungestörten Windstrom, als diese Bebauung ohne ihm selbst. Geschaffene dadurch Konstruktion von Gleitwindspalter hat gerade in Windrichtung erhöhte Steifigkeit bei Stützung auf Fundament.

Der Höhe entlang besteht die Bebauung aus verschiedenen Abschnitten (meistens stufenweise). Jeder Abschnitt (mit Ausschließung von kurzem unteren, auf einem Fundament stehenden) kann eigene Windhaube ähnlicher Form und entsprechenden Ausmaßen haben.

Wirtschaftliche Rotation aus unstabilen bezüglich Windrichtung in stabile Zustand passiert, wenn noch ziemlich kleine Windlast die Reibungskraft zwischen schwenkbaren Ring 7 und äußerer Bebauungsflache 1 (oder ihr zugehörte unbeweglichen Ring) überschreitet.

Man verwendet verschiedene Typen von Windhauben: von kurzem, mit wenigen Eigengewicht, Baukosten und wenigen Hindernissen zu natürlicher Illumination und Ventilation, aber beschränkter Windlastverminderung (2b) bis idealer von letzten Standpunkt Konstruktion mit großer maximalem Dimension (4a).

Gelagerter von bestimmter Höhe Windhaube braucht nicht zusätzlichen Grundstück für Höhenbau und kann sich über anderen Gebäuden, Straßen usw. befinden.

Die vorgeschlagene in letzte Zeit für Praxis neue leichte Bauplatten mit Schaumstoffkern oder Tragluftkonstruktionen ermöglichen Schaffung diesen großen Windspalter mit winzigen Widerstandsbeiwert und vernachlässig kleinem im Vergleich mit Bebauung Eigengewicht.

Die beidseitige Rippe 8 ist Bedienungsplatz für Anhängen von spalterformierenden Platten 9, 10 oder Luftträgern. Der Hauptturm 1 und umgegebenes Teil werden gleichzeitig errichtet, um Aufnahme von Windbelastung jederzeit zu bewahren.

Wenn die Windgeschwindigkeit nicht überschreitet vorgegebenen Wert , man kann kurzzeitig (sekundenlang) die Rotierung synchronisch auf allen Ringen 7 abbremsen, um durch Aufzug und danach eine Tür in Turm 1 auf jeder Etage Zugang zu Bedienungs- oder Reparierungsplatz zu gewährleisten.

Auf bestimmten wenigen (sogar einem Etagen) ist notwendig ununterbrochen Stromleitung zwischen rotierender Teil und unbeweglichen Turm 1 zu verlegen. Das geschieht bei Rotation durch An- oder Abwicklung von Leitung aus Kabeltrommel, positionierenden auf Bedienungsplatz 8 in einen Nut auf Turm 1. Wegen großen Ausmaßen ist andere Lösung durch Gleitkontakte zwischen Rohren 7 und 1 mehr problematisch. Wenn der große Freiraum um Höhengebäude für Positionierung der Abspannseilen steht nicht zur Verfügung, diese Lösung für Höhe bis 1 km und mehr hat möglicherweise keine wirtschaftliche Alternative.

ERZIELBARE VORTEILE

1. Erhebliche Erleichterung von Errichtungen und horizontalen Durchbiegungen durch mehrmalige (bis 20-malige und mehr) Verminderung von aerodynamischen Koeffizienten und Windlast
2. Windrichtung entlang orientierte maximale Steifigkeit.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

1. Man betrachtet in erstem Ausführungsbeispiel einen Televisionsturm, der über unbeweglichen Bedienungsraum 3 und unten Antennesteil 4 enthielt Windhauben 2 für Hauptrohren 1.

Schwenkwindhaube besteht aus rotierenden Elementen auf jeder Etage (oder eine Paar of Etagen) – einem Ring 7 mit vorderen und hinterem gegen Wind Pfeilen 5, 6 und horizontalen Rippen 8, zu denen Außenhaut aus Fertigplatten 9, 10 befestigt wird (1). Das Unterteil von Gleitwindhaube besteht aus fest verbundenem (durch Schweißen, Bolzen usw.) zu Fertigplatten Gleitplatte 12 (1a), die nicht nur gleitet gegen Reibungskräften bezüglich oberer Flache 13, aber während fixierender Windrichtung übergibt elastisch Druckspannung auf Fundament. Bei folgender Drehung die Form vorher kontaktierender Teil von Flache 13 und ihre Reibungseigenschaften werden völlig wiederhergestellt.
Bei wesentlich weniger im Vergleich zu unbeweglicher Konstruktion Eigengewicht charakterisiert sich andere Lösung als Anbauwindspalter durch Beanspruchung auf Eigengewicht über hervorragende aus Turm 1 Ringe 11 nur für Hauptturm 1 bis zu unteren Element (1b) ohne Gleitscheibe 13.
Horizontale Rippen 8 werden bei Montage für Verbindung zwischen beiden Platten 5 oder beiden Platten 6 auf Spitzenden und nach Errichtung für Reparierung benutzt.

2. Tragluftkonstruktion als wesentliches Teil von Windhaube wird in zweitem Ausführungsbeispiel vorgestellt (2a). Außerdem enthielt Windhaube auf jedem Etage Schwankring 7 mit fest verbundenen zu ihm vier Kragteilen 17, 18 als Skelett für Anhängen der Paneelen 22 für Außenhaut und Balken 21 als Übergeber von Belastung von aufgeblasener Konstruktion auf horizontale Rippen 8 und dann von Schwenkring 7 auf unbewegliche Rohr 1.

Das Tragluftwerk besteht von beiden Seiten aus aufeinander liegenden aufblasenden technischen Geweben Jedes Gewebe besteht aus Zylinder- 19 und Torusteil 20 (2).
Die horizontale Auftriebskräfte F₁ und F₂ wirken nach außen auf beiden Enden von Tragluftteilen 20 und garantieren Formstabilität unter Wirkung umströmendes Windes.
Auf Rippen 8 befinden sich Bedienungsplätze für Aufpumpen von technischen Gewebe, Geräte für Prüfung von Druckverlusten, mögliche Austausch usw.

3. Der Wolkenkrätzer mit unteren Teil, gezeigten auf 2b, werden üblich innerhalb Umgebung aus anderen mehrstockigen Gebäuden positioniert. Die untere Etage auf rechteckigen Plan bis einem Niveau haben deshalb keine Windhaube. Wegen erhöhten Anforderungen für natürliches Licht für bewohnbare oder bedienbare Räume verwendet man von runden Form obere Teil mit verhältnismäßig kleinem, verkürzter Windhaube mit Elementen 5, 6, 7, 8, 9, 10.
4. Benutzung von super hohen leichten Türmen mit beschränkter Durchbiegung, vermindertem gesamter Windbelastung vergrößert wesentlich die Möglichkeiten für Windanlagen mit mehreren Generatoren, vorwiegend durch Windrad-Ausführungen auf Widerstand nutzendem Prinzip.

Auf 3a werden Statoren 28 und Rotoren 27 mit Windblättern 24 für 4 Generatoren gezeigt. Sie verbinden mit Windhaube und rotieren zusammen solange bis die Blättern 24 in Windrichtungsflache liegen Die Leitungen 25 werden in Stromkreis verbunden und gelangen zu Wandler (Transformator) 23 in Bedienungsraum.

5. Das obere unbewegliche Rohr 1 von beschränkter Diameter kann als Stator für Windkraftanlage benutzt werden, womit die Windblätter 24 auf Lagern 26 um vertikaler Achse rotieren. Diesmal Windkraftanlage und Windhaube funktionieren unabhängig und fällt außerdem die Probleme für Elektroleitung zwischen Schwenkteil und Turm 1 aus (3b).
6. Richtungsorientierende Windhaube (4a) selbst ist einzigartige unbewohnte Schwenkkonstruktion für technischen Zwecken, die bei großen linearen Ausmaßen auf beliebige Höhe ausbreiten werden kann. Versteifende durch innere Skelett 29 für Orten mit vorwiegend östlichen oder westlichen Wind kann diese Konstruktion mit angehängten auf Süd orientierenden Solarbatterien 30 als Solarkraftwerk von großen Kapazität funktionieren.

Die Konstruktion beansprucht obere Platte von unterliegenden Raum 3 (4b) hauptsächlich auf ungleichmäßige Druckspannungen. Wenn aber an Teilen von Kontaktflache 13 erscheint einen Spalt zwischen Platte 12 und 13, kann man voller Kontakt zu bewahren durch ausgedehnten Blech 31 durch Ringschlitz 33 zu Anker 32 auf Decke von Raum 3 zu bewahren (4b).

Claims

Schwenkwindhaube als stromlinienförmige, rotierende um runder Höhenbau 1 Konstruktion dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Wirkung von Winddruck schwenkt und orientiert sich entlang Windrichtung, wobei bei Umströmen Windbelastung wesentlich sinkt.
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie auf jeden Etage aus einem Schwenkring 7 und verbundenen zu ihm Profilespaaren 5 und 6 und horizontalen Rippen 8 besteht. Zu diesen Gerippen werden Außenhaut aus Fertigplatten 9, 10 befestigt (1a, 1b).
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie aus rotierenden Zargen 14 mit geschweißten oder geschraubten auf Elemente 15, 16 Fertigplatten 9, 10 besteht (1c).
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie entweder mit unterer Platte 12 gegen unbeweglicher unterliegender Flache 13 (1a) oder völlig auf unbewegliche Rohr 1 angehängt (1b) schwenkt.
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ihre wesentlicher Teil zu Tragluftkonstruktion 19, 20 gehört, wobei zu Schwenkring auch Kragrippen 17, 18 verbunden werden. In vertikaler Richtung wird diese Konstruktion mit Balken 21 und Fertigplatten 22 fortgesetzt.
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie über einen Niveau von umgebener Bebauung und unbewegliche untere Konstruktion liegt (2b). Deshalb kann er sich bei großen Ausmaßen über anderen Gebäuden, Verkehrswegen usw. befinden. Für Wohn- und Bürogebäude kann er kleine Ausmaßen haben, um natürliches Licht bei Schwenkung weniger beeinträchtigen.
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie Schaffung von Windkraftanlagen mit mehreren Generatoren begünstigt. Das gilt für Widerstand nutzende Windkraftanlage mit horizontaler (3a) oder vertikaler Achse (3b).
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie durch innere Rippen 29 versteifen werden kann und als großflächige Konstruktion zu Anhängen von Sonnenbatterien 30 für Solarkraftwerk benutzen (4a).
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht nur Druckspannungen auf Kontaktflache 13, aber auch Zugspannungen durch Blech 31, schwenkenden in Rundschlitz 33 auf Anker 32 und dann unten übergeben werden kann (4b).
Schwenkwindhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Schwenkkonstruktion braucht besondere Vorrichtungen zu Bremsen für vorläufig errichtete Teile, Elektroleitungen und Türe für Übergang aus unbeweglicher Rohr 1