DE102012203883B4

DE102012203883B4 - Verfahren zur Errichtung eines Turms

Info

Publication number: DE102012203883B4
Application number: DE102012203883.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: DE102012203883A1

Abstract

Verfahren zur Errichtung eines Turms umfassendeinen eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschaft undein den Turmschaft umgreifendes Element, wobeian der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet ist, unddas Element so in das Außengewinde eingreift, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, mit den folgenden Schritten:- Errichten des eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschafts, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet wird,- Fertigen des den Turmschaft umgreifenden Elements, wobei das Fertigen zumindest weitgehend am Boden erfolgt, wobei das Element so um das Außengewinde angeordnet wird, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, und- Nach-oben-Bewegen des Elements durch Drehen des Elements im Verhältnis zum Außengewinde, wobei das Element eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse umfasst, wobei die Windkraftanlage bereits während des Nach-oben-Bewegens oder davor in Betrieb gesetzt wird, wobei ein horizontal drehender Rotor durch seine Masse den Turm vertikal stabilisiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Errichtung eines Turms.
Nach dem Stand der Technik sind Türme für Windkraftanlagen bekannt, an deren oberen Ende ein Windrad angebracht wird. Nach dem Errichten eines derartigen Turms wird dazu das Windrad mit Hilfe eines oben am Turm oder separat davon angeordneten Krans zum oberen Ende des Turms gezogen und dort befestigt. Dieses Verfahren ist sehr aufwändig. Weiterhin ist es aus räumlichen Gründen kaum anwendbar, wenn am selben Turm ein weiteres Windrad, insbesondere ein Windrad mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse angebracht werden soll.
DE 28 23 525 C2 offenbart einen Turm, umfassend einen eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschaft und ein den Turmschaft umgreifendes Element, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet ist und wobei das Element so in das Außengewinde eingreift, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann. Weiterhin offenbart das Dokument ein Verfahren zur Errichtung eines Turms mit den folgenden Schritten:

- Errichten eines eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschafts, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet wird,
- Fertigen eines den Turmschaft umgreifenden Elements, wobei das Fertigen zumindest weitgehend am Boden erfolgt, wobei das Element so um das Außengewinde angeordnet wird, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, und
- Nach-oben-Bewegen des Elements durch Drehen des Elements im Verhältnis zum Außengewinde.

Die notwendige Stabilität für hohe Windbelastungen erhält der Turm durch Abspannseile aus Stahl.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Errichtung eines verhältnismäßig einfach zu errichtenden alternativen Turms anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Errichtung eines Turms vorgesehen, umfassend
einen eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschaft und
ein den Turmschaft umgreifendes Element, wobei
an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet ist, und
das Element so in das Außengewinde eingreift, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, mit den folgenden Schritten:

- Errichten des eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschafts, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet wird,
- Fertigen des den Turmschaft umgreifenden Elements, wobei das Fertigen zumindest weitgehend am Boden erfolgt, wobei das Element so um das Außengewinde angeordnet wird, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, und
- Nach-oben-Bewegen des Elements durch Drehen des Elements im Verhältnis zum Außengewinde, wobei das Element eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse umfasst, wobei die Windkraftanlage bereits während des Nach-oben-Bewegens oder davor in Betrieb gesetzt wird, wobei ein horizontal drehender Rotor durch seine Masse den Turm vertikal stabilisiert.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtende Turm umfasst einen eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschaft und ein den Turmschaft umgreifendes Element. An der äußeren Oberfläche des Turmschafts ist ein Außengewinde angeordnet. Das Element greift so in das Außengewinde ein, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann. Vorzugsweise greift das Element in das Außengewinde mittels eines zu diesem passenden Innengewindes ein.
Ein Vorteil des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms besteht darin, dass die für eine Bewegung des Elements aufzubringende Kraft wesentlich geringer als die Gewichtskraft des Elements ist, welche beispielsweise im Fall des Anhebens durch Kräne aufgebracht werden müsste. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Turm durch das an der äußeren Oberfläche des Turmschafts angeordnete Außengewinde stabilisiert wird. Weiterhin kann eine Vielzahl von kleinen Antrieben zum Bewegen des Elements vorgesehen werden. Die Kosten für die Antriebe können dadurch gering gehalten werden. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass der Aufwand der Errichtung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms bei einer großen Höhe, wie etwa 400 bis 500 m, verhältnismäßig gering ist. Ein derartiger Turm umfasst vorteilhafterweise eine Windkraftanlage. Im Turmschaft kann eine Aufzuganlage für Personen- und/oder Materialtransport untergebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine sich am Außengewinde entlang bewegende Kabine zum Personen- und/oder Materialtransport an der Außenseite des Turmschafts vorgesehen sein.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtende Turm kann vergleichsweise einfach errichtet werden. Die Errichtung des Turmschafts kann mittels Stahlbeton und dafür üblichen Verfahren erfolgen. Die Möglichkeit, das Element zumindest weitgehend am Boden zu fertigen, bringt große Vorteile mit sich. Das Element kann ohne die bei einer Errichtung in großer Höhe üblichen Probleme, die durch angreifende Windkräfte und statische Probleme bei der Errichtung von Schalungen bedingt sind, gefertigt werden. Das ermöglicht es, das Element mit verhältnismäßig großen Ausmaßen, beispielsweise einem Durchmesser von etwa 100 m, z. B. aus Stahlbeton oder Metallelementen, wie Stahlträgern, zu fertigen. Weiterhin kann das Element am Boden witterungsgeschützt in einer Montagehalle um den Turmschaft herum aufgebaut werden. Es greift dabei in einen unteren Abschnitt des am Turmschaft angeordneten Außengewindes ein. Das Element kann bereits am Boden zumindest weitgehend mit allen mechanischen und elektrischen Komponenten bestückt und verschaltet werden. Die mechanischen und elektrischen Systeme des Elements können noch in der Montagehalle auf ihre einwandfreie Funktion geprüft werden. Das Element kann daraufhin oder bereits während der Fertigung im Verhältnis zum Außengewinde, z. B. in Abhängigkeit vom Grad der Fertigstellung, schubweise oder kontinuierlich bewegt und dadurch entlang des Turmschafts nach oben geschraubt werden. Die vertikale Geschwindigkeitskomponente liegt beispielsweise bei etwa 0,05 m/h. Nach Erreichen einer Endposition kann das Element fest mit dem Turmschaft, z. B. mittels Beton, verbunden werden. Das vorgeschlagene Verfahren kann insbesondere ohne die Verwendung aufwändiger Krananlagen auskommen. Die Montagehalle kann beispielsweise als Zelt oder als Traglufthalle ausgebildet sein.
Vorzugsweise wird der Turmschaft aus Abschnitten errichtet, wobei die Abschnitte sequentiell, insbesondere mittels Beton, hergestellt werden.
Dabei ist es auch möglich, dass der Turmschaft während der Fertigung des Elements die Höhe des Elements noch nicht wesentlich überragt, so dass die Montagehalle in diesem Stadium noch ein komplett geschlossenes Dach aufweisen kann. Im Laufe des weiteren sequentiellen Herstellens des Turmschafts kann im Dach der Montagehalle eine erste Öffnung für den Turmschaft vorgesehen werden. Um das Element nach oben schrauben zu können, kann im Dach der Montagehalle eine zweite Öffnung vorgesehen werden, wobei die zweite Öffnung die erste Öffnung umfasst und größer ist als die erste Öffnung. Sobald sich eine Unterkante des Elements oberhalb des Dachs der Montagehalle befindet, kann das Dach wieder soweit geschlossen werden, dass es nur mehr die erste Öffnung aufweist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein den Turmschaft umgreifendes weiteres Element vorhanden ist, welches so in das Außengewinde eingreift, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde am Turmschaft entlang bewegt werden kann. Das weitere Element kann in das Außengewinde mittels eines zu diesem passenden Innengewindes eingreifen. Das Fertigen des weiteren Elements kann zumindest weitgehend am Boden erfolgen nachdem das Element oder ein zuvor gefertigtes weiteres Element einer Mehrzahl der weiteren Elemente weit genug nach oben bewegt worden ist, um ausreichend Raum für das Fertigen des weiteren Elements zu lassen. Das weitere Element wird dabei so um das Außengewinde angeordnet, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde am Turmschaft entlang bewegt werden kann. Das weitere Element wird dann durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde nach oben bewegt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das weitere Element mit dem Element oder einem zuvor gefertigten weiteren Element einer Mehrzahl der weiteren Elemente mittels Versorgungs- und/oder Entsorgungsleitungen und/oder Pneumatikleitungen verbunden wird. Auch dies erfolgt vorzugsweise noch während sich das weitere Element am Boden oder nahe am Boden befindet.
Das weitere Element kann mit dem zuletzt gefertigten Element bzw. weiteren Element sowohl elektrisch als auch hydraulisch bzw. pneumatisch verbunden werden. Die elektrische Verbindung kann mittels elektrischer Leitungen mit Kupplungsstecker erfolgen. Die hydraulische bzw. pneumatische Verbindung kann mittels Schläuchen, insbesondere mit Schnellkupplungen, oder Rohren erfolgen.
Die weiteren Elemente können im Verhältnis zueinander und zu dem Element verschiedene Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise weisen später gefertigte weitere Elemente einen größeren Durchmesser auf als zuvor gefertigte der weiteren Elemente. Da die später gefertigten weiteren Elemente im Turm tiefer angeordnet sind, sind sie weniger Wind ausgesetzt. Ihr größerer Durchmesser beeinflusst daher die Stabilität des Turms geringer als ein größerer Durchmesser der zuvor gefertigten weiteren Elemente. Darüber hinaus liegt bei dieser Bauweise der Schwerpunkt des Turms tiefer, was sich ebenfalls positiv auf die Stabilität des Turms auswirkt. Weiterhin kann durch diese Bauweise der obere Teil des Turmschafts weniger tragfähig und dafür elastischer als der untere Teil des Turms ausgebildet werden. Der Turm wird dadurch insgesamt leichter und kann durch Schwingungen daran angreifende Kräfte ausgleichen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweils ein Antriebsmittel zum Erzeugen einer Bewegung des Elements und/oder des weiteren Elements und/oder von zumindest einem der weiteren Elemente einer Mehrzahl der weiteren Elemente im Verhältnis zum Außengewinde vorhanden ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können das Element und das weitere Element oder die weiteren Elemente, insbesondere mittels des jeweils vorhandenen Antriebsmittels, jeweils eigenständig am Turmschaft entlang bewegt werden. Es ist auch möglich, dass das Element und das weitere Element oder die weiteren Elemente in ihrer Bewegung gekoppelt sind und synchron zueinander bewegt werden. Am oder im Außengewinde kann eine Verzahnung angeordnet sein. Das Antriebsmittel umfasst in diesem Fall Zahnräder, welche in die Verzahnung eingreifen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass ein hydraulisches Antriebsmittel vorgesehen ist, der das Element abschnittsweise im Verhältnis zum Außengewinde dreht. Durch ein hydraulisches Antriebsmittel kann insbesondere die Überwindung des Anfangswiderstands beim Beginn des Drehens erfolgen. Der weitere Antrieb kann dann mittels Elektromotoren, die Zahnräder antreiben, die in die Verzahnung eingreifen, erfolgen.
Vorteilhafterweise erstreckt sich das Außengewinde zumindest über den größten Teil der Länge des Turmschafts, insbesondere mindestens über 5/6, insbesondere mindestens über 4/5, insbesondere mindestens über 3/4, der Länge des Turmschafts.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms ist vorgesehen, dass das Element und/oder das weitere Element jeweils unabhängig voneinander eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse und eine, insbesondere als Aussichtsplattform, Gastronomieplattform oder Sportfläche ausgestaltete, Plattform umfasst. Bei der Windkraftanlage kann es sich um eine Windkraftanlage handeln, wie sie in der DE 10 2009 026 595 A1 offenbart ist.
Die jeweilige Ausgestaltung des Elements und des weiteren Elements oder der weiteren Elemente ist unabhängig voneinander wählbar. Zusätzlich zum Element kann auch eine Mehrzahl der weiteren Elemente als Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse ausgestaltet sein.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens sind Verbindungen, die von außen auf den Turm wirkenden Kräften ausgesetzt sind, durch elastische und/oder bewegliche und/oder austauschbare Verbindungselemente gebildet. Durch elastische und/oder bewegliche Verbindungselemente können z. B. durch angreifenden Wind bedingte Belastungen zumindest teilweise durch Bewegungen ausgeglichen werden. Die Austauschbarkeit der Verbindungselemente ermöglicht im Falle eines Defekts oder Verschleißes eine einfache Reparatur.
Die Funktionsprüfung der Windkraftanlage mit im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse kann zumindest weitgehend am Boden erfolgen. Zur Funktionsprüfung kann der Rotor der Windkraftanlage durch Fremdeinspeisung von Kraft, z. B. mittels eines Elektromotors oder mehrerer Elektromotoren, auf Drehzahl gebracht werden. Dabei können der Lauf in den Lagern des Rotors und die Auswuchtung überprüft und ggf. korrigiert werden.
Mit Fortschreiten des Verfahrens kann sich eine immer größere Anzahl betriebsbereiter Windkraftanlagen auf ihre jeweilige Endposition zubewegen. Es ist möglich, dass bereits Windkraftanlagen, welche eine vorgegebene Höhe erreicht haben, den Betrieb aufnehmen, während noch weitere Elemente gefertigt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst/umfassen das Element und/oder das weitere Element jeweils unabhängig voneinander eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse, wobei die Windkraftanlage bereits während des Nach-oben-Bewegens oder davor in Betrieb gesetzt wird. Ein horizontal drehender Rotor wirkt dabei durch seine Masse vertikal stabilisierend auf den Turm. Die stabilisierende Wirkung eines sich horizontal drehenden Rotors einer Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse kann auch zur Stabilisierung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms eingesetzt werden. Dazu kann beispielsweise bei starkem Wind die Drehzahl des Rotors erhöht werden. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Entziehen von Energie reduziert oder vollständig eingestellt wird, z. B. indem mindestens ein stromerzeugender Generator oder Druckluft erzeugender Kompressor vom Rotor abgekoppelt wird oder von mindestens einem stromerzeugenden Generator kein Strom entzogen wird oder dadurch, dass dem Rotor, z. B. durch einen Elektromotor, Energie zugeführt wird.
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms,
2 eine schematische Darstellung eines in Bau befindlichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Längsschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms,
4 eine schematische Darstellung eines größeren Ausschnitts aus dem Längsschnitt des in 3 dargestellten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms,
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Querschnitt des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms gemäß 4 entlang der Linie A-A',
6a eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Längsschnitt einer weiteren Ausgestaltung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms,
6b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Querschnitt des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms gemäß 6a entlang der Linie B-B' in 6a und
7 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einer weiteren Ausgestaltung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms.

1 zeigt schematisch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turm. Der Turm weist einen zylinderförmigen Turmschaft 20 auf. Der Turmschaft 20 erstreckt sich von einem Boden 30 aus in vertikaler Richtung. Der Turmschaft 20 erreicht dabei eine Höhe zwischen 100 m und 1000 m, vorzugsweise zwischen etwa 400 m und etwa 500 m. Der Durchmesser des Turmschafts 20 beträgt vorzugsweise etwa 20 m. Der Turmschaft 20 weist ein hier nicht dargestelltes Außengewinde 21 auf. Das Außengewinde 21 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Turmschafts 20. Der Turmschaft 20 mit dem Außengewinde 21 ähnelt dabei einer feststehenden Schraube, bei der das Element 100 und die weiteren Elemente 101 dazu korrespondierenden Muttern entsprechen. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der der Turm bis zu zwanzig der weiteren Elemente 101 umfasst. Der Abstand zwischen einer Unterkante des Elements 100 und einer Unterkante des ersten weiteren Elements 101 beträgt bevorzugt etwa 20 m. Der Abstand zwischen den Unterkanten zweier benachbarter weiterer Elemente 101 beträgt ebenso vorzugsweise etwa 20 m. Der Abstand zwischen der Unterkante des letzten weiteren Elements 101 und dem Boden 30 beträgt vorzugsweise etwa 50 m. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Element 100 als Aussichtsplattform mit Gastronomiebetrieb 102 und Sportfläche 103 ausgestaltet. Die Sportfläche 103 kann insbesondere für die Nutzung von Fall- bzw. Gleitschirmen, Hängegleitern, Segelflugzeugen oder ähnlichen Sportgeräten ausgelegt sein. Die weiteren Elemente 101 umfassen jeweils eine Plattform mit einer Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung angeordneten Rotationsachse. Die Drehachsen dieser Windkraftanlagen stimmen mit der Symmetrieachse des Turmschafts 20 überein. Eine Rotation der Rotoren der Windkraftanlagen bewirkt dadurch eine Stabilisierung des Turms.
Der Außendurchmesser des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 kann vorzugsweise jeweils zwischen 50 m und 150 m betragen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außendurchmesser zwischen etwa 70 m und etwa 100 m, insbesondere etwa 80 m beträgt. Das Element 100 und die weiteren Elemente 101 können auch beliebige, voneinander abweichende Außendurchmesser aufweisen. So kann beispielsweise das als Aussichtsplattform mit Gastronomiebetrieb 102 und Sportfläche 103 ausgestaltete Element 100 einen größeren Außendurchmesser als eines, mehrere oder alle der weiteren Elemente 101 aufweisen. Es können auch später gefertigte weitere Elemente 101 sukzessive jeweils einen größeren Außendurchmesser als zuvor gefertigte weitere Elemente 101 aufweisen.
Zumindest ein Aufzug kann vertikal im Inneren des Turmschafts 20 zum Element 100 und den weiteren Elementen 101 führen. Ein derartiger Aufzug kann der Wartung der Windkraftanlagen, dem Personenverkehr, der Versorgung beispielsweise mit Lebensmitteln und/oder der Beförderung von Sportgeräten dienen.
2 zeigt schematisch einen in Bau befindlichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turm. Der Turmschaft 20 weist noch nicht seine endgültige Höhe auf. An einem oberen Ende des Turmschafts 20 ist schematisch ein Bereich 23 dargestellt, in welchem ein neuer Abschnitt des Turmschafts 20 betoniert wird. Die für das Betonieren verwendete Verschalung 22 wird nach dem Fertigstellen des Abschnitts nach oben gesetzt, um einen weiteren Abschnitt betonieren zu können. Dieses Vorgehen wird so lange wiederholt bis die gewünschte Höhe des Turmschafts 20 erreicht ist. Im Bereich des unterhalb der Verschalung 22 bereits fertiggestellten Turmschafts 20 greift das Element 100 in das Außengewinde 21 ein. Das Element 100 ist in der bevorzugten Ausführungsform als Aussichtsplattform mit Gastronomiebetrieb 102 und Sportfläche 103 ausgestaltet. Das Element 100 wird kontinuierlich oder schubweise entlang des Außengewindes 21 bis zu seiner geplanten Endposition nach oben bewegt. Weiterhin zeigt 2 zwei weitere Elemente 101, die bereits fertiggestellt worden sind und kontinuierlich oder schubweise entlang des Außengewindes 21 bis zu ihren jeweils geplanten Endpositionen nach oben bewegt werden. Die weiteren Elemente 101 sind jeweils als eine eine Windkraftanlage umfassende Plattform ausgestaltet. Ein weiteres weiteres Element 101 befindet sich in einem unmittelbar an den Boden 30 angrenzenden Bereich in einer Halle 24 in der Fertigung. Nach der Fertigstellung wird die Halle 24 oben geöffnet und das weitere weitere Element 101 kontinuierlich oder schubweise entlang des Gewindes nach oben bewegt. Es nähert sich dann zusammen mit dem Element 100 und den weiteren Elementen 101 in einer synchronen oder asynchronen Bewegung seiner geplanten Endposition. Nachdem das weitere weitere Element 101 den unmittelbar an den Boden 30 angrenzenden Bereich verlassen hat, kann in der Halle 24 ein neues weiteres Element 101 gefertigt werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Längsschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms. Im Bereich des dargestellten Ausschnitts verläuft eine Windung 104 des Außengewindes 21. Auf einer Oberseite des Außengewindes 21 ist eine Verzahnung 1 angeordnet. Die Verzahnung 1 besteht vorzugsweise aus mehreren zusammengeschweißten Segmenten aus Stahl und verläuft zumindest weitgehend entlang des gesamten Außengewindes 21. Ein hydraulischer Antrieb 2 kann beispielsweise mit Hilfe eines Zahnrads in die Verzahnung 1 eingreifen. Der hydraulische Antrieb 2 kann aus einer Vielzahl kleiner hydraulischer Antriebe bestehen. Die hydraulischen Antriebe sind so ausgelegt, dass die Summe ihrer Antriebsmomente die Summe aus dem Beharrungsmoment und dem Drehmoment des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 übertrifft. Das Drehmoment resultiert dabei aus der Gewichtskraft des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 unter Vermittlung des Außengewindes 21. Somit ergibt sich eine Bewegung entgegen der Gewichtskraft. Der hydraulische Antrieb 2 wird von einem Träger 3 getragen. Der Träger 3 ist aus mehreren Segmenten zusammengesetzt und verläuft im Bereich des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 zumindest weitgehend entlang des Außengewindes 21. Der Träger 3 ist mittels vertikal am Außenumfang des Trägers 3 entlanglaufenden Stabilisierungsstangen 4, welche hier nicht im Längsschnitt dargestellt sind, stabilisiert. Die Stabilisierungsstangen 4 weisen vorzugsweise einen Abstand von etwa 4 m von der Außenwand des Turmschafts 20 auf. Die Stabilisierungsstangen 4 überspannen in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform den Bereich des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 und halten den Träger 3 wie ein Korsett dicht am Außengewinde 21. Die Stabilisierungsstangen 4 können aus Stahl bestehen und nach und nach nach Fertigstellung jedes weiteren Elements 101 durch Verschweißen zusammengesetzt werden. Eine Bewegung des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 ist dadurch nur noch synchron möglich.
Die hydraulischen Antriebe 2 können nach der Positionierung des Elements 100 und der weiteren Elemente 101 an ihren jeweiligen Endpositionen ausgebaut und einem neuen Verwendungszweck zugeführt werden. Der zwischen der Verzahnung 1 und dem Träger 3 dadurch freiwerdende Leerraum kann daraufhin, z. B. mit Beton, ausgegossen werden.
Wie in 3 gezeigt kann unterhalb der Windung 104 des Außengewindes 21 eine weitere Verzahnung 5 am Träger 3 angeordnet sein. Ein weiterer Antrieb 6 einer Kabine 7 kann in die weitere Verzahnung 5 eingreifen. Die Kabine 7 kann unterhalb der Windung 104 des Außengewindes 21 um den Turmschaft 20 herum am Turm auf- oder absteigen und zum Transport sowohl von Personen als auch von Material dienen. Für die Kabine 7 kann im Bereich jeder Plattform eine Halteposition vorgesehen sein.
4 zeigt einen größeren Ausschnitt aus dem Längsschnitt des in 3 dargestellten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms in einer schematischen Darstellung. Der Ausschnitt umfasst mehrere Windungen 104 des Außengewindes 21. Die Kabine 7 ist hier nicht dargestellt. An den Stabilisierungsstangen 4 sind Stützringe 8 befestigt. Sie dienen der Befestigung von Plattformen als Bestandteile des Elements 100 und der weiteren Elemente 101.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Querschnitt des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms gemäß 4 entlang der Linie A-A' in 4. 5 veranschaulicht die Anordnung des Trägers 3 um das Außengewinde 21 des Turmschafts 20, der Stabilisierungsstangen 4 um den Träger 3 sowie des Stützrings 8 um die Stabilisierungsstangen 4. Der Träger 3 weist in der hier dargestellten Ausführungsform Öffnungen 9 auf, welche einen Zugang zu den hydraulischen Antrieben 2 ermöglichen. Dieser Zugang kann sowohl der Wartung als auch dem Auf-, Ein-, Aus- oder Abbau der hydraulischen Antriebe 2 dienen.
6a zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Längsschnitt einer weiteren Ausgestaltung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms, wobei der Turmschaft 20 und das Außengewinde 21 hier nicht dargestellt sind. Die Verbindungselemente 26 sind elastisch und/oder beweglich, insbesondere leicht beweglich, ausgestaltet, so dass dadurch, z. B. durch angreifenden Wind bedingte Belastungen des weiteren Trägers 11, zumindest teilweise durch Bewegungen ausgeglichen werden können. Die Verbindungselemente 26 sind bevorzugt austauschbar ausgestaltet, um im Falle eines Defekts oder Verschleißes eine einfache Reparatur zu ermöglichen. Derartige Verbindungselemente 26 können bei allen Ausgestaltungen des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms an allen Verbindungen, die von außen auf den Turm wirkenden Kräften ausgesetzt sind, vorgesehen sein. 6b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Querschnitt des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms gemäß 6a entlang der Linie B-B' in 6a.
Am mittleren der Stützringe 8 gemäß 6a sind sternförmig mehrere weitere Träger 11 befestigt. Auf der Oberseite der weiteren Träger 11 sind begehbare Gitterroste 12 angebracht, welche einen Luftaustritt aus einer darauf ggf. anzuordnenden Windkraftanlage und gleichzeitig eine horizontale Versteifung ermöglichen. Die Gitterroste 12 können durch hier nicht dargestellte Platten an den Stellen verstärkt werden, an denen mechanische und/oder elektrische Einheiten befestigt werden. Jeder der weiteren Träger 11 ist mittels einer Stütze 13 am darunter angeordneten Stützring 8 abgestützt. Die Stützen 13 dienen der Verstärkung gegen den Einfluss vertikal wirkender Kräfte, welche beispielsweise aus dem Eigengewicht der Elemente 100 oder weiteren Elemente 101 oder aus dem Einfluss des Windes resultieren.
Als zusätzliche Verstärkung zur Aufnahme vertikal wirkender Kräfte ist an den äußeren Enden der weiteren Träger 11 jeweils eine Verbindungsstange 15 und daran ein Spannseil 14 angeordnet, welches zum oberen Stützring 8 gespannt ist. Das Spannseil 14 weist einen verhältnismäßig geringen Luftwiderstand auf, so dass durch daran angreifenden Wind nur verhältnismäßig geringe Kräfte in den Turm eingeleitet werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einer weiteren Ausgestaltung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms. An den den Stützringen 8 abgewandten Enden der weiteren Träger 11 mit darauf angeordneten Gitterrosten 12 sind jeweils weitere Spannseile 16 angebracht. Die Spannseile 16 sind dabei bevorzugt über hier nicht dargestellte weitere Verbindungselemente mit den weiteren Trägern 11 verbunden. Die weiteren Verbindungselemente können elastisch und/oder beweglich, insbesondere leicht beweglich, und austauschbar ausgestaltet sein. Dadurch können z. B. durch angreifenden Wind bedingte Belastungen des weiteren Trägers 11 zumindest teilweise durch Bewegungen ausgeglichen werden und im Falle eines Defekts oder Verschleißes ist eine einfache Reparatur durch Austausch möglich. Die weiteren Spannseile 16 verlaufen mit einem spitzen Winkel gegenüber der vertikalen Richtung. Dieser Winkel beträgt vorzugsweise etwa 30°. Vorzugsweise gibt es eine erste Gruppe der weiteren Spannseile 16, die einen positiven spitzen Winkel gegenüber der vertikalen Richtung aufweisen, und eine zweite Gruppe der weiteren Spannseile 16, die einen negativen spitzen Winkel gegenüber der vertikalen Richtung aufweisen. Vorzugsweise ist an jedem der weiteren Träger 11 sowohl ein weiteres Spannseil 16 der ersten Gruppe als auch ein weiteres Spannseil 16 der zweiten Gruppe befestigt. Vorzugsweise verbinden die weiteren Spannseile 16 das Element 100 und alle weiteren Elemente 101 miteinander. Die jeweils untersten Enden der weiteren Spannseile 16 am Turm und/oder die jeweils obersten Enden der weiteren Spannseile 16 am Turm können direkt am Turmschaft 20 befestigt sein. Die weiteren Spannseile 16 erhöhen die Stabilität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu errichtenden Turms.
Bezugszeichenliste

1: Verzahnung
2: Antrieb
3: Träger
4: Stabilisierungsstange
5: weitere Verzahnung
6: weiterer Antrieb
7: Kabine
8: Stützring
9: Öffnung
11: weiterer Träger
12: Gitterrost
13: Stütze
14: Spannseil
15: Verbindungsstange
16: weiteres Spannseil
20: Turmschaft
21: Außengewinde
22: Verschalung
23: Bereich
24: Halle
26: Verbindungselement
30: Boden
100: Element
101: weiteres Element
102: Gastronomiebetrieb
103: Sportfläche
104: Windung

Claims

Verfahren zur Errichtung eines Turms umfassend einen eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschaft und ein den Turmschaft umgreifendes Element, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet ist, und das Element so in das Außengewinde eingreift, dass es durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, mit den folgenden Schritten: - Errichten des eine zylinderförmige äußere Oberfläche aufweisenden Turmschafts, wobei an der äußeren Oberfläche des Turmschafts ein Außengewinde angeordnet wird, - Fertigen des den Turmschaft umgreifenden Elements, wobei das Fertigen zumindest weitgehend am Boden erfolgt, wobei das Element so um das Außengewinde angeordnet wird, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde und damit am Turmschaft entlang bewegt werden kann, und - Nach-oben-Bewegen des Elements durch Drehen des Elements im Verhältnis zum Außengewinde, wobei das Element eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse umfasst, wobei die Windkraftanlage bereits während des Nach-oben-Bewegens oder davor in Betrieb gesetzt wird, wobei ein horizontal drehender Rotor durch seine Masse den Turm vertikal stabilisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Turmschaft aus Abschnitten errichtet wird, wobei die Abschnitte sequentiell, insbesondere mittels Beton, hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein den Turmschaft umgreifendes weiteres Element gefertigt wird, wobei das Fertigen des weiteren Elements zumindest weitgehend am Boden erfolgt, nachdem das Element oder ein zuvor gefertigtes weiteres Element einer Mehrzahl der weiteren Elemente weit genug nach oben bewegt worden ist, um ausreichend Raum für das Fertigen des weiteren Elements zu lassen, wobei das weitere Element so um das Außengewinde angeordnet wird, dass es in das Außengewinde eingreift und durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde am Turmschaft entlang bewegt werden kann, wobei das weitere Element durch Drehen im Verhältnis zum Außengewinde nach oben bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das weitere Element mit dem Element oder einem zuvor gefertigten weiteren Element einer Mehrzahl der weiteren Elemente mittels Versorgungs- und/oder Entsorgungsleitungen und/oder Pneumatikleitungen verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Element und das weitere Element oder die weiteren Elemente jeweils eigenständig am Turmschaft entlang bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Element und das weitere Element jeweils unabhängig voneinander eine Windkraftanlage mit einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Windrichtung stehenden Drehachse umfassen, wobei die Windkraftanlage bereits während des Nach-oben-Bewegens oder davor in Betrieb gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein Antriebsmittel zum Erzeugen einer Bewegung des Elements und/oder des weiteren Elements und/oder von zumindest einem der weiteren Elemente einer Mehrzahl der weiteren Elemente im Verhältnis zum Außengewinde vorhanden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Außengewinde zumindest über den größten Teil der Länge des Turmschafts, insbesondere mindestens über 5/6, insbesondere mindestens über 4/5, insbesondere mindestens über 3/4, der Länge des Turmschafts, erstreckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element und/oder das weitere Element in das Außengewinde jeweils mittels eines zu diesem passenden Innengewindes eingreift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Verbindungen, die von außen auf den Turm wirkenden Kräften ausgesetzt sind, durch elastische und/oder bewegliche und/oder austauschbare Verbindungselemente gebildet werden.