网格框架的节点结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网格框架的节点结构并且涉及用于装配该节点结构的方法。
【背景技术】
[0002]网格框架包括细长构件(通常为管)，所述细长构件位于交叉的纵向轴线上并且可以通过节点结构接合起来，那些轴线在所述节点结构处交叉。这样的节点结构可以一体铸造成，或者可以由多个零件通过焊接制成。
[0003]网格框架的实施例为风轮机或者其它离岸结构的“导管架”(jacket)底部结构，该“导管架”底部结构将用在后面的说明书中对本发明进行举例说明。导管架已在石油和天然气工业中用了很多年；最近它们在离岸风轮机应用中也已获得青睐，在离岸风轮机应用中超过约二十米的水深使得使用传统的单桩或基于重力的底部结构不切实际。
[0004]图1中示出离岸风轮机的导管架。图1中示出的导管架10为反映了现有技术的常规总体形状，但包括根据本发明的多个节点结构12、14，所述节点结构将在后面具体参照图3至图9进行描述。
[0005]在图1中示出的实施例中，导管架10包括四个向上会聚的管状腿部16，所述管状腿部共同地限定具有正方形水平横截面的四棱台。具有三角架建造的三棱锥也是可能的，在此情况下，所述三棱锥具有三角形的水平横截面。
[0006]导管架10的腿部16将安置在预先堆砌的基础结构(未示出)中，所述基础结构固定至海床，该海床在水中的深度可能超过三十米。导管架10足够高以伸出水面，以使管状风轮机塔架可以安装在顶部，不接触水。为此，如图2中示出的过渡件20跨过导管架10，所述过渡件用于支撑风轮机塔架并且用于在其基部周围提供工作平台。
[0007]图1示出了棱锥形导管架10的每面包括布置在上、下水平支柱24之间的向下尺寸增大的一系列十字X形支架22，所述上、下水平支柱在相邻一对腿部16之间延伸。每个X形支架22包括四个管状斜支柱26，所述斜支柱向内会聚以在中心X形节点结构12处连接并且朝各个K形节点结构14向外岔开，每个K形节点结构将导管架10的一面的两个斜支柱26连接至腿部16。在K形节点结构14将四个斜支柱26连接至关联腿部16 ( S卩，两个支柱26均来自导管架10的相邻面)的情况下，K形节点结构14可以被描述为双K形节点结构。
[0008]在每个腿部16上的最上和最下节点可以被视为Y形节点结构28，因为它们将仅一个斜支柱26连接至关联腿部16，不过在来自导管架10的相邻面的两个斜支柱26连接至关联腿部16的情况下，Y形节点结构也可以被描述为双Y形节点结构。然而，Y形节点结构28类似于K形节点结构14，因为Y形节点结构也将水平支柱24连接至腿部16。
[0009]对网格框架的节点结构来说，重要的是使应力集中最小。还期望节点结构紧凑以具有低材料成本并且期望节点结构使得对因波浪和潮汐而引起的水运动的阻力最小，所述水运动对导管架结构产生横向载荷。
[0010]如果要装配节点结构，期望节点结构易于在世界各地由易得到的材料装配成并且具有最小的模具成本。然而，虽然本发明的优选方面涉及装配式节点结构，但是其他方面涉及独立于制造方式的形状特征并且因此可以在非装配式节点(诸如铸造节点)中实现。
【发明内容】
[0011]从一个方面，本发明在于一种节点结构，所述节点结构包括:间隔开的一对相对的面，这一对面是基本平面的并且基本相互平行；具有各自的中心纵向轴线的至少一对根部成形件，所述一对根部成形件之间限定内角，这些轴线向外岔开以与所述网格框架的对应构件对准并且向内会聚在所述面之间；以及内连接壁，所述内连接壁布置在所述一对或每对根部成形件之间，所述内连接壁连接所述面的凹形弯曲内边缘并且围绕所述内角以凹形曲面形式延伸以接合所述一对根部成形件。
[0012]在X形节点结构12的情况下，X形支架22的四个斜支柱26中任意两个(或三个)斜支柱可以视为网格框架的两个或多个会聚构件，在这种情况下，该X形支架22的四个斜支柱26中的其余两个(或一个)斜支柱可以视为网格框架的一个或多个其他构件。在K形节点结构14或Y形节点结构28的情况下，任意两个或更多个水平支柱24和/或斜支柱26可以视为网格框架的两个或更多个会聚构件，在这种情况下，腿部16可以视为网格框架的一个其他构件。
[0013]本发明构思扩展到一种装配网格框架的节点结构的方法，所述方法包括将间隔开的一对相对的面与凹形弯曲的连接壁通过将所述连接壁接合至所述面的凹形弯曲边缘而连接。
[0014]本发明还包括:一种网格框架，所述网格框架包括本发明的至少一个节点结构，或者包括根据本发明的方法制造的至少一个节点结构；一种风轮机设施，所述风轮机设施包括这样的网格框架；以及一种风电场，所述风电场包括一个或多个这样的风轮机设施。
[0015]在其他方面中列出了本发明的多个可选特征。
[0016]根据本发明的节点结构是紧凑的从而具有低的水阻力，并且易于由容易得到的材料装配成从而最小化模具需求。它们的形状有效地分配载荷、优化重量并且提供更大的焊接面积从而不会对焊接耐受性过度敏感。具体地，在导管架腿部上的大的焊接区域有助于降低腿部的厚度并因而整体上降低导管架的重量和成本。
【附图说明】
[0017]为了可以更容易地理解本发明，现将以举例的方式参照附图，在所述附图中:
[0018]图1是离岸风轮机的网格型导管架底部结构的立体图，所述底部结构具有其关联的基础结构，所述导管架包括根据本发明的各种节点结构，其中两个节点结构在图1中放大示出并且在图3至图9中进一步示出；
[0019]图2是在图1的导管架顶上的过渡件的立体图；
[0020]图3是根据本发明的X形节点结构和K形节点结构的立体图，所述X形节点结构和K形节点结构为图1的导管架的一部分；
[0021]图4A、图4B以及图4C为与图3中示出的K形节点结构类似的K形节点结构的一组视图；
[0022]图5A、图5B、图5C以及图为图4中示出的K形节点结构的适合用作Y形节点的变体的一组视图；
[0023]图6是图4A、图4B以及图4C的K形节点结构的分解立体图，示出了该K形节点结构的组成部件；
[0024]图7是对应于图6中示出的K形节点结构的K形节点结构的分解立体图，但示出了某些部件可以如何集成；
[0025]图8A、图8B、图8C以及图8D为与图3中示出的K形节点结构类似的K形节点结构的一组视图；
[0026]图9是图8A、图8B、图8C以及图8D的X形节点结构的分解立体图，示出了该X形节点结构的组成部件；
[0027]图10至图12为一连串示意性侧视图，示出一根管，所述管围绕成形件、模具或芯轴弯曲，然后沿其中心轴线纵向分割成半圆形段；
[0028]图13是示出半圆形段的立体图，所述半圆形段又分割成适合用于装配图9中以分解形式示出的X形节点结构的四分之一圆形段；
[0029]图14A、图14B、图14C、图14D以及图14E为图9中以分解形式示出的X形节点结构的管形过渡段与用来热锻该过渡段的横截面形状的模具连接在一起的一组视图；
[0030]图15A和图15B为示意平面图，分别示出了为本发明构思内的变体的X形节点结构和K形节点结构；
[0031]图16A和图16B为示意平面图，分别示出了为本发明构思内的另一变体的X形节点结构和K形节点结构。
【具体实施方式】
[0032]为了把本发明置于背景中，已参照了图1和图2。然后，接下来参照附图中的图3，该图示出图1中示出的网格框架导管架10的K形节点结构14和X形节点结构12。
[0033]K形节点结构14连接导管架10的管状腿部16至图1中示出的X形支架22的两个管状斜支柱26。将参照附图中的图4至图7描述K形节点结构14和类似的Y形节点结构28。相反，X形节点结构12以十字形布置连接X形支架22的四个斜支柱26，而没有将那些支柱26连接至导管架10的腿部16。将参照图8至图14描述X形节点结构12。将参照图15和图16描述其他的K形节点和X形节点变体。
[0034]图3中示出的以