本发明涉及一种风力涡轮机,其包括基本管状的塔结构和一个或多个振动阻尼系统,所述一个或多个振动阻尼系统中的至少一个包括多个支架元件和阻尼元件,所述支架元件中的一个连接到所述塔结构,所述支架元件和阻尼元件链接成使得塔结构的局部位移增加了阻尼器沿着其纵向轴线的位移。本发明还提供一种使用一个或多个肘节支架振动阻尼系统衰减风力涡轮机塔中的振动的方法以及肘节支架振动阻尼系统用于衰减风力涡轮机中的振动的用途。
1.一种风力涡轮机,其包括基本管状的塔结构,所述基本管状的塔结构包括多个基本管状的分段和中间结构,在所述中间结构处两个分段连结起来,其特征在于,所述风力涡轮机包括:一个或多个肘节支架振动阻尼系统,所述肘节支架振动阻尼系统包括多个支架元件和阻尼元件,所述支架元件中的一个连接到所述塔结构,所述支架元件和阻尼元件链接成使得所述塔结构的局部位移引起所述阻尼器沿着其纵向轴线的增大的位移,其中所述多个支架元件和阻尼元件中的至少一个元件被支撑在所述中间结构处。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件和具有两个支架元件的肘节,所述支架元件在其相应的第一端部处安装在所述风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接,所述阻尼元件在其第一端部处安装在所述风力涡轮机内并且在其第二端部处连接到所述支架元件的相应的第二端部。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件和具有两个支架元件的肘节,所述支架元件在其相应的第一端部处安装在所述风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接,所述阻尼元件在其第一端部处安装在所述风力涡轮机内并且在其第二端部处垂直地连接到所述支架元件中的一个。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件以及第一肘节和第二肘节,每个肘节都具有两个支架元件,所述第一肘节的所述两个支架元件在其相应的第一端部处安装在所述风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接,所述第二肘节的所述两个支架元件在其相应的第一端部处安装在所述风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接,所述阻尼元件在其第一端部处连接到所述第一肘节的支架元件的相应的第二端部,并且在其第二端部处连接到所述第二肘节的支架元件的相应的第二端部。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述振动阻尼系统中的至少一个的所述支架元件在其第一端部处铰接地安装。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机,其中,所述支架元件在其第一端部处使用球面轴承元件铰接地安装。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述至少一个振动阻尼系统的所述支架元件在其第二端部处铰接地连接。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,在基本定位在所述基本管状的结构的中心轴线处的区域中,多个振动阻尼系统彼此联接。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机,其中,所述多个振动阻尼系统通过摩擦钟摆轴承系统联接起来。
10.根据权利要求8所述的风力涡轮机,其中,至少三个振动阻尼系统彼此联接。
11.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述至少一个振动阻尼系统的阻尼器是粘性流体阻尼器。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机,其中,所述粘性流体阻尼器是可控的磁流变阻尼器。
13.根据权利要求1所述的风力涡轮机,其中,所述基本管状的分段中的至少两个包括至少一个振动阻尼系统。
14.一个或多个肘节支架振动阻尼系统的用于衰减根据权利要求1所述的风力涡轮机中的振动的用途。
15.根据权利要求14所述的用途,包括:使用多个肘节支架振动阻尼系统。
16.根据权利要求14所述的用途,其中,至少一个肘节支架振动阻尼系统用于衰减第一振动模式,并且至少一个其它的振动阻尼系统用于衰减另一种振动模式。
17.根据权利要求14所述的用途,其中,至少一个肘节支架振动阻尼系统用于衰减第一塔分段中的振动,并且至少一个其它的振动阻尼系统用于衰减另一个塔分段中的振动。技术领域
本发明涉及一种用于衰减风力涡轮机塔中的振动的方法和系统。
背景技术
现代风力涡轮机通常用于将电力供给到电网中。这种风力涡轮机通常包括转子,其具有转子毂和多个叶片。转子在风力影响叶片的情况下进行转动。转子轴的转动直接驱动发电机转子或者通过使用变速箱驱动发电机转子。毂、变速箱(如果存在的话)、发电机和其它系统通常安装在风力涡轮机塔的顶部上的机舱中。已知多种风力涡轮机塔构造。最新式的风力涡轮机包括管状塔结构。所述管状结构可以由钢和/或者混凝土制成,并且可以由单个分段制成,或者可以包括多个分段。其它风力涡轮机塔由桁架结构制成。此外,已知混合风力涡轮机塔,所述混合风力涡轮机塔包括上述塔概念的组合。在风力涡轮机的操作期间,在风力涡轮机塔结构中会产生不期望的振动。振动在该方面意味着包括任何振幅(较大的振幅或者较小的振幅)的和任何频率(较高的频率或者较低的频率,恒定的频率或者变化的频率)的、沿着任何方向(横向方向、纵向方向或者超环面的方向)的摆动或者重复的位移中的任一种。这些振动会由于不同的因素导致,例如,作用在塔上的风、沿着塔经过塔且局部地干扰风向的叶片、从变速箱传递到塔的振动、转子运动、机舱不平衡、从毂传递到塔的振动等。如果在延长的时间周期期间塔受到这样的振动,则会产生疲劳损伤。疲劳损伤会使风力涡轮机塔和/或其部件缩短使用寿命。此外,当振动在风力涡轮机塔中引起共振时会存在危险,这可能会危险地增大振动。又一个复杂因素是风力涡轮机(转子、机舱、塔等)的尺寸持续增大。随着塔变得越来越大和越来越薄弱,塔也变得对所引入的振动越来越敏感。而且,未来,风力涡轮机将日益设置在海上或者近岸区。不管风力涡轮机塔是浮动地布置(在海上)还是布置在海床中的地基上(在近岸区),海浪都会形成风力涡轮机塔中的另一个振动源。另外,设置在海上或者近岸区的风力涡轮机的设计叶尖速度通常高于设置在海岸上的风力涡轮机的设计叶尖速度。毂从而将以较高的速度转动。叶片经过塔的频率也因而增大。达到风力涡轮机塔的共振频率的振动的危险性也随之增大。因而,显然需要提供一种用于衰减风力涡轮机塔中的振动的方法和系统。在现有技术中,已经提出若干系统。例如,已知主动地控制转子叶片的倾角或者风力涡轮机的转速以限制风力涡轮机塔中的振动。然而,这意味着有时风力涡轮机在不最优的条件下操作,并且由风力涡轮机所产生的电力在其潜能以下,以便限制塔中的振动。另外,如果例如使用桨距控制来限制振动,则更加密集地使用桨距马达(或多个桨距马达),这样会缩短桨距马达的使用寿命。还可以提出简单地增大风力涡轮机塔的厚度。然而,增加塔中的材料当然也将增加风力涡轮机的成本,并且会甚至使塔(塔分段)运输到设置位置变得复杂。还已知提供一种悬置在机舱下的质量的形式的已调节质量的阻尼器以抵抗1^st前后和1^st左右塔模式。在塔的顶部处悬置质量会减小在塔的顶部处的可用空间(其中,可用空间已经非常有限)。另外,该已调节质量的阻尼器仅可以用于衰减单一频率的振动。在某些其它现有技术的实施例中,在塔中质量被悬置得低一点以衰减2^nd前后和2^nd左右模式。而且在该情况下,在塔中用于其它系统的可用空间被显著地减少。EPxa01677033公开了一种风力涡轮机,其包括布置在塔处或者机舱处的振动载荷减小系统。振动载荷减小系统包括:基部;从基部延伸的至少两个柱;以及位于基部和至少两个柱内的可流动的质量。该现有技术的解决方案因而增加了在塔的顶部处的质量,这就其本身来说不是期望的。WOxa02008/000265公开了一种风力涡轮机塔以及控制装置和载荷改变装置,所述控制装置用于在风力涡轮机中建立起摆动控制值,所述载荷改变装置用于响应于来自控制装置的值优化塔本征频率。所述载荷改变装置可以包括例如布置在风力涡轮机塔内侧的钢丝或者杆。EPxa01811171公开了一种用于衰减风力涡轮机塔的位移的系统,所述系统包括多个减震器和多个梁,所述多个梁斜对角布置在风力涡轮机塔内。该布置本质上具有有限的衰减振动的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于衰减风力涡轮机塔中的振动的系统和方法,所述系统和方法至少部分地减少了现有技术的解决方案的上述缺点。所述目的通过根据权利要求1所述的风力涡轮机塔、根据权利要求16所述的方法以及根据权利要求19所述的用途来实现。在第一方面中,本发明提供一种风力涡轮机,所述风力涡轮机包括基本管状的塔结构和一个或多个振动阻尼系统,所述一个或多个振动阻尼系统中的至少一个包括多个支架元件和阻尼器,所述支架元件中的一个连接到所述塔结构,并且所述支架元件和阻尼器链接成使得塔结构的局部位移引起阻尼器沿着其纵向轴线的增大的位移。为了较好地衰减振动,期望的是甚至较小的位移导致较高的阻尼力。阻尼系统中所产生的阻尼力并不直接取决于结构的局部位移(或“漂移”),而是取决于由该漂移所导致的阻尼器沿着阻尼器的轴线的相对位移。通常:u_D=f·uxa0xa0xa0xa0方程式1在该方程式中,u_D是阻尼器沿着阻尼器的轴线的相对位移,f是放大系数,并且u是沿着风力涡轮机塔的局部位移。类似地,由阻尼器施加在结构上的力(F)与沿着阻尼器的轴线的力(F_D)成比例,倍数为同一个放大系数f:F=f·F_Dxa0xa0xa0xa0方程式2根据本发明的第一方面,提供多个支架元件和阻尼器。支架元件在该方面解释为这样的任何结构元件,即,所述任何结构元件使周围的结构稳定、加强周围的结构或者加固周围的结构。支架元件可以例如由梁(任何横截面的梁)、硬杆或者管等形成。在本发明的所述第一方面中,支架元件和阻尼器链接成使得基本管状的结构的局部位移增加了阻尼器沿着其纵向轴线的位移(放大系数f>1)。风力涡轮机塔结构的较小的局部位移从而导致了阻尼器的较大的位移,所述阻尼器的较大的位移导致较高的阻尼力。这将参照图1a至1c进一步解释。在图1中,示出第一塔状结构1。结构1会在(振动的)载荷下变形,如由虚线所指示。参照图1a,用于直支架的放大系数(如在方程式1中所使用)等于1。参照图1b,对于斜对角布置的支架而言,放大系数等于cosθ。对于肘节支架(toggle-brace)阻尼系统(例如图1c中正好示意性地示出的系统)而言,所述放大系数可以达到值2或者甚至高达3.6(依据所选择的角θ₁和θ₂)。而且,对于如图1d中所示的具有弯曲梁(例如,玻璃纤维的弯曲梁)的布置而言,或者对于如图1e中所示的某一混合布置而言,放大系数可以大于1。就如图1f中所示的包括摇杆在内的另一个布置而言,放大系数也可以大于1。振动阻尼系统不需要大量的空间(与某一现有技术的解决方案相反,该解决方案从机舱向下沿着塔悬置质量)并且可以布置在沿着风力涡轮机塔的多种位置处。风力涡轮机塔将从而仍然具有足够的可用空间,所述可用空间例如用于塔内的电缆、阶梯或者升降机。此外,甚至多个振动阻尼系统可以沿着塔布置(而仍然不占据大量的空间)。多个振动阻尼系统可以用于衰减多种振动模式。在本发明的某些实施例中,所述一个或多个振动阻尼系统中的至少一个是肘节支架振动阻尼系统。肘节支架振动阻尼系统由至少一个肘节(其包括两个支架元件,所述两个支架元件端部对端部地连结在一起,但不共线)和连接到所述至少一个肘节的阻尼元件形成。在某些实施例中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件和具有两个支架元件的肘节,所述支架元件在其相应的第一端部处安装在风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接起来,所述阻尼元件在其第一端部处安装在风力涡轮机内并且在其第二端部处连接到所述支架元件的相应的第二端部。这些肘节支架振动阻尼系统通常称为下肘节支架振动阻尼系统(其中,阻尼元件在两个支架元件连接的位置处连接并且布置在肘节下方)或者上肘节支架振动阻尼系统(其中,阻尼元件在两个支架元件连接的位置处连接并且布置在肘节上方)。在其它实施例中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件和具有两个支架元件的肘节,所述支架元件在其相应的第一端部处安装在风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接起来,所述阻尼元件在其第一端部处安装在风力涡轮机内并且在其第二端部处垂直地连接到所述支架元件中的一个。这些肘节支架振动阻尼系统通常称为翻转的肘节支架振动阻尼系统(阻尼元件在两个支架元件连接的位置处连接并且结果布置在肘节的基本侧边)。在又一些实施例中,所述肘节支架振动阻尼系统包括阻尼元件以及第一肘节和第二肘节,每个肘节都具有两个支架元件,所述第一肘节的所述两个支架元件在其相应的第一端部处安装在风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接起来,所述第二肘节的所述两个支架元件在其相应的第一端部处安装在风力涡轮机塔内并且在其相应的第二端部处彼此连接起来,所述阻尼元件在其第一端部处连接到所述第一肘节的支架元件的相应的第二端部,并且在其第二端部处连接到所述第二肘节的支架元件的相应的第二端部。该构造通常称为剪式千斤顶振动阻尼系统。肘节支架振动阻尼系统的所有所述类型可以提供较好的阻尼。可替代的解决方案之间的选择取决于例如可用空间、需要的阻尼量等。在本发明的方面中,所述振动阻尼系统中的至少一个的所述支架元件在其第一端部处铰接地安装。在其它实施例中,支架元件可以在其第一端部处被焊接或者以其它方式“被刚性地固定”。铰接地安装支架的优点在于可以减小在支架连接到风力涡轮机塔的位置处的疲劳损伤。在某些实施例中,所述支架元件借助球面轴承元件在其第一端部处铰接地安装。任选的粘弹性的接头可以进一步帮助将载荷转移到结构。在本发明的另一方面中,所述至少一个振动阻尼系统的所述支架元件在其第二端部处铰接地连接。在其第二端部处设置铰接连接,则会进一步减小疲劳损伤。然而,在本发明的范围内,能够有可替代的构造:支架元件可以例如被焊接或者螺栓接在一起。在本发明的又一个方面中,在基本定位在基本管状的结构的中心轴线处的区域中,多个振动阻尼系统彼此联接起来。优选地,所述多个振动阻尼系统通过摩擦钟摆轴承系统联接起来。摩擦钟摆轴承系统基本隔离开在阻尼系统中产生的振动,以便使这些振动在较小的程度上转移到周围的结构。在根据该方面的实施例中的某些实施例中,至少三个振动阻尼系统彼此联接起来。通过径向地设置至少三个振动阻尼系统,可以适当地减少由于非对称的载荷(例如,转子不平衡)所产生的振动。在本发明的某些实施例中,至少一个振动阻尼系统的阻尼器是粘性流体阻尼器。也可以在本发明的范围内使用任何其它的阻尼器。在某些实施例中,粘性流体阻尼器是可控的磁流变阻尼器。该特征允许改变粘性流体的阻尼系统以将阻尼特性调节成改变的条件。可以使用的其它阻尼器是例如电流变阻尼器、转动惯量阻尼器或者固体摩擦阻尼器。在本发明的又一个方面中,风力涡轮机塔的基本管状的结构包括多个基本管状的分段,该塔还包括中间结构,在所述中间结构处两个分段连结起来,所述至少阻尼系统的至少一个支架元件被支撑在所述中间结构处。风力涡轮机塔可以是较高的。由于多种原因(例如,运输,制造),许多风力涡轮机塔现在包括多种分段,所述多种分段在其端部处连结起来。为了将适当的载荷从一个分段转移到另一个分段,通常某一形式的加强结构设置成将两个分段连结在一起。可以有利的是将阻尼系统的支架元件中的一个安装在所述加强结构处。这样,可以避免塔中其它的加强结构。在本发明的方面中,其中塔包括多种分段,所述基本管状的分段中的至少两个包括至少一个振动阻尼系统。沿着塔的高度,阻尼要求会改变。可以采用不同数量的和不同种类的振动阻尼系统以适应单独的塔的需要。在另一方面中,本发明提供一种使用一个或多个肘节支架振动阻尼系统衰减风力涡轮机塔中的振动的方法。在本发明的某些实施例中,肘节支架阻尼系统可以被主动地或者半主动地控制以衰减不同的振动模式。在本发明的其它实施例中,肘节支架阻尼系统是被动的。优选地,如果阻尼系统是被动的,则肘节支架阻尼系统布置成使得尤其风力涡轮机的(1^st前后和1^st左右)第一阻尼模式被有效地衰减。在本发明的另一方面中,提供一种阻尼系统的混合控制:多个阻尼系统可以包括纯被动的阻尼器,并且至少一个阻尼系统可以被积极地控制;在正常操作期间,阻尼系统是纯被动的,但是在骤加载荷时(所述载荷超过某一阈值),主动的阻尼器被激活以立刻抑制不期望的载荷。在另一方面中,本发明提供肘节支架振动阻尼系统用于衰减风力涡轮机中的振动的用途。在某些实施例中,可以使用多个肘节支架振动阻尼系统。在这些实施例中的某些实施例中,至少一个肘节支架振动阻尼系统可以用于衰减第一振动模式,而至少一个其它的振动阻尼系统用于衰减另一种振动模式。还预见到至少一个肘节支架振动阻尼系统可以用于衰减第一塔分段中的振动,并且至少一个其它的振动阻尼系统可以用于衰减另一个塔分段中的振动。
附图说明
以下将参照附图仅以非限制性的示例的方式说明本发明的特定实施例,其中:图1示出风力涡轮机塔结构的局部位移与由此引起的阻尼器沿着其纵向轴线的位移之间的关系,图1c至1f是本发明的可能的实施例;图2a至2d将用于示出在本发明的某些实施例中的风力涡轮机塔的局部位移与由此引起的阻尼器沿着其纵向轴线的位移之间的数学关系;图3a至3f示出根据本发明的风力涡轮机塔的实施例;图4a至4d示出根据本发明的风力涡轮机塔的另一个实施例;图5示出根据本发明的风力涡轮机塔的又一个实施例;图6a和6b示出根据本发明的风力涡轮机的又一个实施例;图7示出其中可以有利地使用本发明的风力涡轮机塔;图8a至8c示出衰减根据本发明的风力涡轮机塔中的振动的某些方法;以及图9至12使用一些等距视图和剖视图示出本发明的某些实施例。
具体实施方式
图2a示出本发明的第一实施例,两个下肘节支架阻尼器系统布置在风力涡轮机塔的管状结构内。下肘节支架阻尼器系统包括肘节(其具有两个支架元件)和与肘节彼此链接在一起的阻尼元件,阻尼元件基本布置在肘节下方。如上所述,阻尼系统中所产生的阻尼力并不直接取决于结构的局部位移,而是取决于由该漂移所导致的阻尼器沿着阻尼器的轴线的相对位移。通常:u_D=f·uxa0xa0xa0xa0方程式1在该方程式中,u_D是阻尼器沿着阻尼器的轴线的相对位移,f是放大系数,并且u是沿着风力涡轮机塔的局部位移。类似地,由阻尼器施加在结构上的力(F)与沿着阻尼器的轴线的力(F_D)成比例,倍数为同一个放大系数f:F=f·F_Dxa0xa0xa0xa0方程式2图2a中所示的肘节支架阻尼器构造的放大系数可以通过以下方程式确定,即: f L = sin θ 2 sin ( θ 1 + θ 3 ) cos ( θ 1 + θ 2 ) ]]>方程式3将注意到,在假定有较小的变形并且没有考虑到支架的轴向弹性的情况下推导出放大系数。为了更加详细地推导出放大系数,读者参照例如【Constantinou,M.C.,Tsopelas,P.,Hammel,W.,和Sigaher,A.(2001)Toggle-brace-damperxa0seismicxa0energyxa0dissipationxa0systems,“Journalxa0ofxa0Structuralxa0Engineering”127(2):105-112】(在本说明的其余部分中称为“Constantinouxa02001”)。详细的推导在本专利申请的范围以外。由阻尼器所贡献的侧向阻尼力F_T还可以如下确定: F T = cos ( θ 2 - θ 3 ) cos ( θ 1 + θ 2 ) F D ]]>方程式4其中,F_D是阻尼力。用于确定适当的角θ₁、θ₂和θ₃的实际非限制的方法可以从【Hwang,J-S,Huang,Y-N,和Hung,Y-H(2005),Analyticalxa0andxa0Experimentalxa0Studyxa0ofxa0Toggle-brace-damperxa0Systems,“Journalxa0ofxa0Structuralxa0Engineering”127(2):1035-1043】(在本申请的其余部分中称为“Hwangxa02005”):三个无量纲几何参数θ₁、L₁/D和H/D可以用于限定角θ₂和θ₃。 θ 2 = tan - 1 ( 1 - ( L 1 / D ) cos ( θ 1 ) ( H / D ) - ( L 1 / D ) sin ( θ 1 ) ) ]]>方程式5 θ 3 = tan - 1 ( ( L 1 / D ) sin ( θ 1 ) 1 - ( L 1 / D ) cos ( θ 1 ) ) ]]>方程式6当所述三个无量纲参数已经确定时,可以使用方程式3计算放大系数。根据该方法,需要考虑到以下从肘节支架阻尼器系统的几何构造得到的约束条件:θ₁≤tan^-1(H/D)xa0xa0xa0xa0方程式7如果已经选择θ₁,则L₁应当小于D/cos(θ₁),如方程式8中所示: L 1 / D ≤ 1 cos ( θ 1 ) ]]>方程式8为了在极端情况下保护肘节支架阻尼器机构,连接阻尼器的支架的总长度应当大于由两个支架的横向摆动运动所产生的总对角线长度。基于该约束条件,可以得到以下不等式: u / H ≤ [ L 1 / D + ( ( H / D ) - ( L 1 / D ) sin ( θ 1 ) cos ( θ 2 ) ) - ( H / D ) 2 + 1 ] 1 + ( D / H ) 2 ]]>方程式9值得注意的是方程式9的左侧,u/H,确切地是“漂移率”。因此,为了保护肘节支架机构,可能的最大漂移率应当满足方程式9以防止肘节支架阻尼器系统的两个支架变成直线或者甚至咬合在一起(snappingxa0through)。基于上述约束条件,借助振动阻尼系统设计参数H/D,可以使用以下步骤建立起肘节支架阻尼器系统的几何布局与放大系数f之间的关系:1.确定θ₁的范围满足方程式7的约束条件;2.观察方程式8的约束条件确定L₁/D的范围;3.确定满足与特定的u/H对应的方程式9的θ₁和L₁/D组合的适当的范围;以及4.得到放大系数f与对应于不同的L₁/D值的倾角θ₁之间的关系;5.一旦已经确定所述无量纲参数,则可以使用方程式5和方程式6确定设计的所有参数。此处所述的方法是基于【Hwangxa02005】的,并且已经仅仅是说明为给出一种适当的且实际的设计在根据本发明的风力涡轮机中使用的振动阻尼系统的方式。图2b示出本发明的第二实施例,两个上肘节支架阻尼器系统布置在风力涡轮机塔的管状结构内。上肘节支架阻尼器系统包括肘节(其具有两个支架元件)和与肘节彼此链接在一起的阻尼元件,阻尼元件基本布置在肘节上方。上肘节支架系统遵循如在先前的下肘节机构中所示的类似的运动学设计。上肘节支架阻尼器系统的放大系数可以如下确定(参见【Constantinou,2001】): f L = sin θ 2 cos ( θ 1 + θ 2 ) + sin θ 1 ]]>方程式10作为示例,如果θ₁=31.9°并且θ₂=43.2°,则放大系数f=3.191。并且由阻尼器所贡献的侧向阻尼力可以如下确定: F T = cos ( θ 2 - θ 3 ) cos ( θ 1 + θ 2 ) F D ]]>方程式11其中,F_D是阻尼力。为了帮助设计处理,可以使用与先前所述的从【Hwangxa02005】得到的用于下肘节支架阻尼系统的有理化程序类似的有理化程序。相同的无量纲几何参数θ₁,L₁/D和H/D可以用于表示角θ₂、θ₃。图2c示出本发明的第三实施例,两个剪式千斤顶支架阻尼器系统布置在风力涡轮机塔的管状结构内。根据【Lee,S-H.,Min,K-W,Chung,L.,Lee,S-K,Lee,M-K,Hwang,J-S,Choi,S-B,Lee,H-G,Bracingxa0Systemsxa0forxa0Installationxa0ofxa0MRxa0Damperxa0inxa0axa0Buildingxa0Structure,“Journalxa0ofxa0Intelligentxa0Materialxa0Systemsxa0andxa0Structure”,Vol.2007年11月18日,p.1111-1120】,得到用于放大系数f的公式: f = cos θ tan ψ ]]>方程式12作为示例,在θ=45°并且ψ=20°的情况下,放大系数f=1.94。图2d示出翻转肘节支架阻尼系统。翻转肘节支架系统包括肘节(其具有两个支架元件)和阻尼元件。阻尼元件被连接到所述支架元件中的一个(不是两个支架元件联接在一起的位置)。阻尼元件从而稍微布置在肘节的侧边,如可以参见图2d。参照【Constantinou,2001】,放大系数f可以如下确定: f = α cos θ 1 cos ( θ 1 + θ 2 ) - cos θ 2 ]]>方程式13在θ₁=30°,θ₂=49°,并且α=0.7的情况下,放大系数f=2.521。因而已经如此示出使用不同的肘节支架构造,风力涡轮机塔结构的局部位移引起阻尼器沿着其纵向轴线的增大的位移。从而,先前示出的构造原则上非常适于有效地衰减振动:甚至较小的位移可以导致较高的阻尼力。图3a至3f示出根据本发明的风力涡轮机塔的实施例。在图3a中,示出单个振动阻尼系统的剖视图。该实施例中的风力涡轮机塔10包括至少两个管状塔分段11和12。塔分段11和12的法兰通过多个螺栓17彼此连接起来。此外,该实施例中的中间结构15包括从塔的一侧延伸到另一侧的至少一个梁16。振动阻尼系统100包括三个元件110、120和130。阻尼元件110包括阻尼器111。支架112被支撑在安装在支撑件14上的摩擦钟摆轴承系统115中。支架元件120被铰接地连接到塔附装件125上。安装在中间结构116上的附装件135铰接地支撑支架元件130。支架元件120和130形成所谓的“支架-肘节”:由端部对端部地连结在一起但不共线的两个支架构成的装置。这种肘节的特征在于,如果向肘节施加力以使该肘节变直,则压力将施加在与支架的外部端部相邻的部件上或者将施加在固定到支架的外部端部的部件上(即,在该情况下,所述部件为附装件125和135并且从而风力涡轮机塔分段11)。虽然肘节支架在这里说明为不共线的两个支架,但是应当注意到,在使用中并且在极端加载下,支架120、130可能会暂时地共线。支架元件110、120和阻尼元件130借助销彼此铰接地连接在一起。元件110、120、130在其第一端部110A、120A、130A处(通过附装件115、125和135)安装在风力涡轮机塔内,并且在其第二端部110B、120B、130B处彼此连接起来。在图3b中,示出在同一个风力涡轮机塔中的两个振动阻尼系统。第一振动阻尼系统100包括阻尼元件110和肘节120和130,并且第二振动阻尼系统200包括阻尼元件210和肘节220和230。两个振动阻尼系统通过附装件类似地布置到梁16并且布置到塔分段11的管状结构。两个阻尼系统100和200在摩擦钟摆轴承系统115处彼此联接起来,所述摩擦钟摆轴承系统115位于塔结构的中心轴线上。通过将两个阻尼系统彼此联接起来,一个阻尼系统的力转移到另一个阻尼系统。同样,这样,多个阻尼系统可以安装在单个点处:在图3(b)中,仅有一个在梁16处的安装点。在本发明的范围内,以这种方式彼此链接起来的阻尼系统的数量可以改变。图3f示出本发明的实施例,其中三个阻尼系统100、200和300在摩擦钟摆轴承系统115处链接起来(应当注意到,图3f没有示出图3b的实施例的俯视图,图3f示出的是可替代的实施例)。图3f中的三个阻尼系统径向地布置,允许三个阻尼系统之间有120°的角。图3f还示出用于例如升降机或者阶梯的空间90和用于例如电缆的空间80。从而,图3f还示出多个阻尼系统可以布置在沿着塔的同一高度处并且在塔内将仍然有足够的空间来用于辅助系统。在本发明的范围内,代替三个阻尼系统,可以使用任何其它数量的阻尼系统,例如一个阻尼系统、两个阻尼系统、四个阻尼系统或者五个阻尼系统。在本发明的范围内,还可以沿着塔的高度布置不同数量的阻尼系统。在一种高度处,例如,三个阻尼系统可以彼此链接起来,而在第二高度处,设置有四个阻尼系统。在同一高度处设置三个或者更多个阻尼系统,则允许沿着任何期望的方向衰减,并且例如允许衰减由机舱不平衡或者转子运动所导致的非对称的振动。图3c、3d和3e着重示出了图3a中所示的振动阻尼系统100的某些细节。图3c着重示出了销105,所述销105将元件110、120和130在其第二端部处连接起来。在本发明的方面中,所述销可以由例如不锈钢或者加强的钢制成。这些元件从而相对于彼此铰接地布置。图3d着重示出了在支架元件120的第一端部处的附装件125。球面轴承126借助附粘弹性的接头127布置在装件125中。图3e示出摩擦钟摆轴承系统115,所述摩擦钟摆轴承系统115联接阻尼元件110和210(已经通过附图标记111和211指示其相应的阻尼器)。元件210的支架212借助球面轴承216布置。粘弹性的接头217布置在球面轴承216和联接元件113之间。联接元件113是阻尼系统100和200之间的链接件并且将元件111和211联接到滑动器118。粘弹性的接头尤其适用于将载荷转移到轴承。然而,在本发明的范围内,这种粘弹性的接头可以省去或者用任何其它适当的接头代替。图3e中所示的摩擦钟摆轴承系统115如下起作用:当塔振动时,阻尼系统的元件将运动,这将导致联接元件借助滑动器118在三维的凹面119内滑动。摩擦钟摆轴承系统用于隔离开结构中的振动。由于滑动器118可以在凹面119内运动的事实,轴承运动,但是支撑轴承的结构运动得少得多。用于滑动器118的适当的材料可以是特氟龙^TM并且用于凹面119的适当的材料可以是不锈钢。也可以使用其它材料。通过改变材料,可以影响钟摆轴承系统的摩擦系数。图3e中还示出密封件117,所述密封件117从外部密封住滑动器118和凹面119,以便会减小由于灰尘、杂质、潮湿等所导致的磨损。如可以参见图3e,滑动器118在一侧上具有基本的球面以支撑联接元件113。滑动器118在其另一侧上具有与凹面119互补的形状,以便在所述凹面119内平稳地滑动。在该实施例中,示出的摩擦钟摆轴承系统是单个摩擦钟摆轴承系统(具有单个“滑动器”)。然而,在本发明的范围内,也可以使用其它的摩擦钟摆轴承系统,例如双凹钟摆轴承系统(具有两个“滑动器”)或者三钟摆轴承系统(具有三个“滑动器”)。图4a至4d示出根据本发明的风力涡轮机塔的另一个实施例。在图4a中,示出单个振动阻尼系统的剖视图。振动阻尼系统100包括第一肘节(其具有支架元件120和130)和第二肘节(其具有支架元件140和150)以及阻尼元件110。阻尼元件110包括阻尼器111和支架112。元件120、130、140和150在其第一端部120A、130A、140A和150A处铰接地安装在塔内,并且在其相应的第二端部120B、130B、140B和150B处彼此铰接地链接起来并且链接到阻尼元件110。图4a中所示的实施例通常称为剪式千斤顶肘节支架阻尼系统。图4b示出在摩擦钟摆轴承系统115处彼此联接起来的两个阻尼系统100和200。摩擦钟摆轴承系统115安装在梁16上,所述梁16布置在塔分段11和12的交接处。然而,在本发明的范围内,阻尼系统可以布置在沿着风力涡轮机塔的任何高度处。图4c着重示出了元件110、120和130如何通过销136在其第二端部110B、120B和130B处链接起来。支架元件140和150的第二端部140B和150B在销146处链接到阻尼元件110的第一端部110A。图4d着重示出了摩擦钟摆轴承系统115。在球面轴承114处,第一轴承系统的支架元件130和140被铰接地连接在一起。在同一个球面轴承处,元件230和240被铰接地连接在一起。两个阻尼系统100和200从而在联接元件113处连接在一起。联接元件113以与图3e中所示的轴承系统类似的方式布置有滑动器118。图5示出根据本发明的风力涡轮机塔的又一个实施例的剖视图。示出两个所谓的“上肘节”支架阻尼系统100和200。阻尼系统100包括阻尼元件110和支架元件120和130。阻尼元件110基本布置在肘节120和130上方。支架元件120借助布置在附装件125中的球面轴承126铰接地连接到风力涡轮机塔。支架元件130在其第一端部处还包括布置在附装件135中的球轴承136。附装件135在该实施例中已经有利地连接到梁16。阻尼系统100和200在摩擦钟摆轴承系统115处彼此联接起来,所述摩擦钟摆轴承系统115居中地布置在塔中。摩擦钟摆轴承系统115在该实施例中还有利地安装在中间结构16中,所述中间结构16布置在两个塔分段之间。图6a和6b示出根据本发明的风力涡轮机的两个其它的实施例。图6a中所示的振动阻尼系统100是另一种形式的肘节支架振动阻尼系统,所谓的“双”肘节支架。双肘节支架100包括两个阻尼元件110和110’以及三个支架元件。第一支架元件120和第二支架元件130形成第一肘节。第二支架元件130和第三支架元件140形成第二肘节。两个肘节布置成直线。双肘节支架阻尼系统的方面在于,即使在极端的载荷下双肘节的第一部分咬合在一起,第二部件也将仍然用作肘节支架。在图6a的实施例中,双肘节支架振动阻尼系统跨着风力涡轮机塔的直径。在图6b的实施例中,在基本定位在塔结构的中心轴线处的区域中,两个双肘节支架振动阻尼系统100和200联接在一起。在图3至6中,所有阻尼系统110和210示出为包括具有约为阻尼元件的长度的50%至60%的长度的阻尼器。在本发明的其它实施例中,该比率会是不同的,例如10%或者甚至接近于100%。所述比率(或者阻尼器的所述长度)会取决于例如待被衰减的振动的量、阻尼器的类型、阻尼器的阻尼系数、阻尼系统的物理尺寸等。图7示意性地示出风力涡轮机塔,其中可以有利地使用根据本发明的方法和系统。由于风力涡轮机塔的增大的尺寸,风力涡轮机塔现在包括多种分段。将塔分成多种分段,例如帮助将这些分段运输到地点以及帮助制造。风力涡轮机塔10例如包括底部塔分段13、中间塔分段11和顶部塔分段12。塔分段通过中间结构15彼此连接起来。在塔的顶部上,示意性地指示布置有机舱5。在图3、4和5中,阻尼系统示出为布置在塔分段11中,但是本发明不限于该方面。在使用中,在多种分段中产生的振动会是略微不同的。与底部塔分段13相比,顶部塔分段12可以具有减小的厚度。这将对振动的产生和强度有影响。沿着塔经过塔的风力涡轮机叶片的影响对于每个塔分段而言也会是不一样的。为了能够衰减在塔的多种分段中产生的不同振动模式的振动,阻尼系统可以例如布置在顶部塔分段中,或者布置在底部塔分段中,布置在所有分段中,或者布置在多个可用的分段中。在本发明的方面中,阻尼系统(例如,下肘节类型的阻尼系统)中的一个或多个可以布置在上塔分段12中,而另一种类型的阻尼系统(例如,上肘节类型的阻尼系统)中的一个或多个可以布置在中间塔分段11中。本发明的方面在于,阻尼系统的数量和类型可以沿着塔而改变,并且从而对于每个风力涡轮机塔而言可以微调衰减振动。在一个高度处,阻尼系统可以布置成衰减第一振动模式,而在沿着塔的不同的高度处,衰减另一种振动模式。图8a至8c示出衰减根据本发明的风力涡轮机塔中的振动的某些方法。在阻尼系统中所使用的阻尼器110、210可以在本发明的范围内改变。在一个方面中,这些阻尼器可以是粘性流体阻尼器。可以在本发明的范围内使用任一种阻尼器(例如,液压、气动、固体摩擦、转动惯量-粘性阻尼器、转动摩擦阻尼器等)。这些阻尼器可以是被动的、半主动的或者主动的。被动的阻尼器系统将具有不可变化的阻尼系数。在半主动的阻尼器系统中,阻尼系数可以随着控制系统一起改变。在主动的阻尼器系统中,阻尼器例如通过增大或者减小流体室中的一个中的压力而被主动地操纵。半主动的阻尼器系统可以例如由可变孔口的粘性阻尼器、可变刚度的阻尼器、可变摩擦的阻尼器或者可控的流体阻尼器形成。优选的可控的流体阻尼器是磁流变阻尼器。在磁流变阻尼器中,阻尼器流体含有金属颗粒。阻尼器的阻尼系数可以通过电磁铁控制。从而,控制系统可以将控制信号发送到电磁铁,所述电磁铁可以增大或者减小阻尼系数。可以有利地使用的另一种可控的流体阻尼器是例如电流变阻尼器。电流变液是精细的非导电颗粒在电绝缘的流体中的悬浮液。这些流体的粘性可以响应于电场逆转地并且非常快速地改变。在这种阻尼器中,因而可以通过施加电场改变摩擦系数。阻尼系统可以是被动的、半主动的或者主动的。在本发明的一个方面中,在同一个风力涡轮机塔内,可以设置被动的阻尼系统和半主动的阻尼系统或者主动的阻尼系统的组合。在图8a中,在风力涡轮机塔10中布置有两个下肘节直接阻尼系统。在两个塔分段之间的中间结构处布置有第一传感器510。在包括阻尼器211的阻尼元件210处布置有第二传感器520。并且在包括阻尼器111的阻尼元件110处布置有第三传感器530。三个传感器510、520、530可以测量例如位移、应力或应变。来自传感器的信号被发送到输入/输出单元540,所述输入/输出单元540继续发送信号到控制系统550(图7a中示意性地指示为计算机)。控制系统可以基于这些传感器信号发送控制信号到两个阻尼器111和211,并且例如激活电磁铁以改变磁流变阻尼器或电流变阻尼器的阻尼系数或者主动地控制例如阻尼器111。在该实施例中,三个传感器与控制系统布置在一起。在本发明的其它实施例中,可以使用更多的传感器或者更少的传感器。例如,多个传感器可以沿着风力涡轮机塔的壁布置。此外,传感器可以是不同类型的,例如位移传感器、加速度传感器、应力传感器、应变传感器,并且传感器可以是基于不同的技术的,例如,磁、光学、惯量、电感等。图8b示出类似的控制系统,但是具有剪式千斤顶肘节支架阻尼系统。传感器520和530分别在与肘节支架阻尼系统的其它元件连结的结点处布置在阻尼元件210和110的端部处。阻尼器的位移直接确定所得到的振动衰减的量。将传感器放置在所指示的位置处,可以容易地记录阻尼器的位移。然而,在本发明的范围内,传感器也可以放置在其它位置中。图8c将用于示出控制系统的信号。来自传感器510的第一信号710被发送到输入/输出单元540。分别来自传感器520和530的第二信号720和第三信号730也被发送到输入/输出单元540。所收集的信号与信号740一起被发送到控制系统550。控制系统550处理信息并且计算适当的控制信号,并且通过发送信号750到输入/输出单元540而响应。输入/输出单元540发送命令信号610和620到相应的阻尼器。在某些实施例中,这些控制信号可以是例如待施加到磁流变阻尼器中的电磁铁的电流或者用于主动的液压阻尼器的压力。在图8a至8c中,示出与控制系统550分离的输入/输出单元540。然而,将清楚的是控制系统550和输入/输出单元540也可以形成一体的部件。控制系统550还可以定位在风力涡轮机的机舱中或者风力涡轮机中的任何其它地方,并且甚至可以被远程地定位在风力涡轮机的外部。另外,在某些实施例中,可以提供分离的控制系统550以用于单个阻尼系统或者用于联接在一起的阻尼系统群。在其它实施例中,可以提供单个控制系统以用于使布置在风力涡轮机内的所有可控的阻尼器操纵(在本发明的某些实施例中,多个半主动的或者主动的阻尼系统与多个被动的阻尼系统结合)。图9a示出根据本发明的风力涡轮机的示意图。风力涡轮机塔包括塔10,所述塔10具有门20,所述门20给出进入塔的内部的通路。图9b给出图9a中由A指示的细节的更详细的视图。在图9b中,可以清楚地看到四个阻尼系统100、200、300和400。所有阻尼系统是下肘节支架振动阻尼系统。这些阻尼系统安装在梁16处,所述梁16布置在两个塔分段之间的中间结构15处。四个阻尼系统在摩擦钟摆轴承系统115处彼此联接起来。图9c和9d给出同一个实施例的俯视图和侧视图。在图9a和9d中还可以认识到塔分段可以包括多个焊接的塔环。在图10和11中示出同样的塔环。图10a是另一个实施例的示意图。该实施例包括三个上肘节支架阻尼振动系统100、200和300。阻尼系统被示出为安装在与图9中所示的梁相同的梁处。图10b示出同一个实施例的剖视图。图11a和11b示出包括四个剪式千斤顶振动阻尼系统的实施例的示意图和剖视图。在图9、10和11中,所有振动阻尼系统布置在中间结构处的梁16下方。从而,这些实施例中的阻尼系统用于衰减布置在梁下方的塔分段中的振动。然而,应当清楚地是,也能够有如图12中所示的实施例,在该实施例中阻尼系统布置成从梁开始向上安装。从而,该实施例中的阻尼系统布置成衰减布置在所述梁上方的塔分段中的振动。在本发明的某些实施例中,在同一个中间结构处,第一数量的振动阻尼系统可以布置在梁上方,而第二数量的振动阻尼系统可以布置在同一个梁下方。贯穿本申请,已经参照基本管状的塔结构。在所有附图中,该管状结构示出为具有圆柱形的横截面。然而,应当理解,在本发明的范围内,基本管状的结构也可以沿着风力涡轮机塔的高度的至少一部分具有椭圆形的或者基本椭圆形的横截面。贯穿本申请,已经说明了相对于其它部件铰接地布置的多种部件。这将解释为将两个部分保持在一起的任何接头,但是允许这些部件中的一个相对于另一个围绕铰链转动。从而,铰链在该方面可以称为例如球面轴承布置或者简单的枢转铰链。虽然已经在某些优选的实施例和示例的上下文中公开了本发明,但是本领域的技术人员将应当理解,本发明超出具体公开的实施例而延伸到本发明的其它可替代的实施例和/或用途以及多种修改方案及其等同方案。因而,本文所公开的本发明的范围将应当不受到先前所述的特定公开的实施例限制,而是仅通过公平读取以下权利要求书而确定。