An einen derartigen Turm für eine Windenergieanlage werden bzgl. Stabilität und Steifigkeit hohe Anforderungen gestellt. Der Turm muß nicht nur den Rotor tragen und die auf den Turm selbst und den Rotor bei starkem Wind einwirkende Windlast aufnehmen, sondern er darf auch unter der dynamischen und periodischen Belastung des drehenden Rotors über lange Zeiträume keine Ermündungserscheinungen zeigen. Desweiteren sollten seine Eigenschwingungsfrequenzen möglichst keine Harmonischen der vorherrschenden Rotordrehfrequenz sein, um die Amplituden der Eigenschwingung möglichst klein zu halten.

Bekannte Turmkonstruktionen bestehen aus einem Stahlrohr oder mehreren Stahlrohrsegmenten, wobei sich der Turmquerschnitt von unten nach oben linear verjüngt. Die Außenwand des Turms hat dann im wesentlichen die Form eines Kegelmantels, dessen Spitze abgeschnitten ist.

Dabei haben die Außenwände im Längsschnitt ein gerades Profil. Aufgrund des nach oben zur Turmspitze hin sich linear verkleinernden Durchmessers wird gegenüber einer zylindrischen Turmform Gewicht eingespart und eine verhältnismäßige gute Stabilität erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Turm für Windenergieanlagen anzugeben, der bei ausreichender Stabilität und Steifigkeit eine möglichst geringe Gesamtmasse aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, dass der Turm mindestens einen sich einen nach oben verjüngenden Turmabschnitt mit bauchiger, im Querschnitt

konvexer Außenwand aufweist. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße bauchige Form gegenüber der bekannten geraden Kegelmantelform bei vergleichbarer Stabilität und Steifigkeit eine Gewichtseinsparung von 10-15% der gesamten Turmmasse ermöglicht. Daraus ergeben sich nicht nur Einsparungen bei den Materialkosten, sondern auch bei den Herstellungs-und Montagekosten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der genannte bauchige Turmabschnitt derart geformt ist, dass ein zwischen der Turmachse und einer Normalen auf die Außenwand gebildeter spitzer Winkel mit zunehmender Höhe des Bezugspunktes im wesentlichen stetig kleiner wird.

Durch diese Maßnahme erhält man eine möglichst glatte Außenwand, deren Gewicht im Verhältnis zur Stabilität besonders gering ist.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Turm zumindest einen weiteren sich nach oben verjüngenden Turmabschnitt mit im wesentlichen kegelmantelförmiger Außenwand aufweist. Bei dieser Ausführungsform weist der Turm also nur abschnittsweise die erfindungsgemäße bauchige Form auf, während zumindest ein anderer Turmabschnitt auf herkömmliche Weise kegelmantelförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich herkömmliche und besonders günstig zu beschaffende Turmabschnitte mit den erfindungsgemäßen Turmabschnitten kombinieren, wobei die herkömmlichen Turmabschnitte vorzugsweise dort anzuordnen sind, wo aus einer erfindungsgemäßen Formgebung nur geringfügige Gewichtseinsparungen resultieren würden. Die erfindungsgemäßen Turmabschnitte sind vorzugsweise in Bereichen mit hohem Einsparungspotential einzuordnen.

Als besonders effektiv im Hinblick auf die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe hat sich eine Ausführungsform

erwiesen, bei der der Turm zwei sich nach oben verjüngende Turmabschnitte aufweist, wobei ein Turmabschnitt mit im wesentlichen kegelmantelförmiger Außenwand an seiner Oberseite in einen Turmabschnitt mit bauchiger, im Querschnitt konvexer Außenwand übergeht, so dass ein zwischen der Turmachse und einer Normalen auf die Außenwand gebildeter spitzer Winkel im Bereich des unteren Turmabschnitts mit zunehmender Höhe im wesentlichen konstant bleibt und im mittleren Turmabschnitt im wesentlichen stetig kleiner wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der genannte spitze Winkel im unteren Turmabschnitt etwa 89,6° beträgt und im mittleren Abschnitt von etwa 89,6° auf etwa 87,5° abnimmt.

Weiterhin wird empfohlen, dass bezogen auf eine Turmhöhe von 65 m der Turmdurchmesser am Boden etwa 3,90 m, in 16,4 m Höhe etwa 3,78 m, in 38 m Höhe etwa 3,22 m und in 65 m Höhe etwa 2,15 m beträgt. Ein derartiges Turmprofil führt zu Gewichtseinsparungen von ca. 12%.

Selbstverständlich ist das so definierte Turmprofil auch für andere Turmhöhen vorteilhaft. Die Turmdurchmesser müssen dann im Verhältnis zur Turmhöhe vergrößert oder verkleinert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Turm im wesentlichen aus drei Stahlrohrsegmenten besteht, wobei bezogen auf eine Turmhöhe von 65 m ein erstes Turmsegment vom Boden bis in etwa 16,4 m reicht und den kegelmantelförmigen Turmabschnitt bildet, an den sich der konvex-bauchige Turmabschnitt anschließt, der aus einem zweiten Turmsegment von etwa 21,6 m Länge und einem dritten Turmsegment von etwa 27,0 m Länge besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen : Figur 1 : Eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage mit Turm und Rotor ; Figur 2 : Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turmprofils mit stark gespreizter Darstellung der Breite.

In Figur 1 erkennt man eine Windenergieanlage mit einem Turm 1 und einen vom Wind antreibbaren Rotor 2, der am Turm 1 drehbar gelagert ist.

Wie man am besten in der in horizontaler Richtung stark gespreizten Darstellung der Figur 2 erkennt, besitzt der Turm 1 einen sich nach oben hin verjüngenden oberen Turmabschnitt 3, der eine bauchige Außenwand 4 mit im dargestellten Längsschnitt konvexer Form aufweist. Ein unterer Turmabschnitt 5 besitzt eine Außenwand 6, die im wesentlichen kegelmantelförmig ausgebildet ist und sich ebenfalls nach oben hin verjüngt.

Im Bereich des unteren Turmabschnitts 5 ist ein zwischen der Turmachse 7 und einer durch einen Bezugspunkt 8 auf der Außenwand 6 verlaufenden Normalen 9 auf die Außenwand 6 gebildeter spitzer Winkel 10 mit zunehmender Höhe des Bezugspunktes 8 im wesentlichen gleichgroß.

Im Bereich des bauchigen Turmabschnitts 3 hingegen wird der spitze Winkel 11,12 zwischen der Turmachse 7 und der durch einen Bezugspunkt 8 auf der Außenwand 4 verlaufenden Normalen 9 mit zunehmender Höhe des Bezugspunktes 8 stetig kleiner.

Während der spitze Winkel 10 im unteren Turmabschnitt 5 beim gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 89,6° beträgt,

haben die spitzen Winkel 11,12 am Übergang zwischen dem unteren Turmabschnitt 5 und dem oberen Turmabschnitt 3 ebenfalls Werte von 89,6°, die nach oben hin im Bereich des eingezeichneten Winkels 11 zunächst stark und im weiteren Verlauf im Bereich des eingezeichneten Winkels 12 schwächer abnehmen, bis der spitze Winkel in der Nähe der Befestigungsstelle für den Rotor 2 Werte von etwa 87,5° erreicht.

Der Turm 1 setzt sich aus drei Turmsegmenten 13,14,15 zusammen, von denen ein erstes Turmsegment 13 vom Boden 19 ausgehend eine Höhe 16 von 16,4 m erreicht und den kegelmantelförmigen Turmabschnitt 5 bildet. Der bauchige obere Turmabschnitt 3 wird von einem zweiten Turmsegment mit einer Höhe 17 von 21,6 m und einem darauf aufbauenden dritten Turmsegment 15 mit einer Höhe 18 von 27,0 m gebildet. Der Turm 1 erreicht somit eine Gesamthöhe von etwa 65 m.

Im Bereich der Unterseite 19 des ersten Turmsegments hat der Turm 1 einen Durchmesser von 3,90 m, im Übergangsbereich zwischen erstem Turmsegment 13 und zweitem Turmsegment 14, in 16,4 m Höhe 20 über dem Boden 19 hat der Turm 1 einen Durchmesser von 3,78 m. Im nächsten Übergangsbereich zwischen dem zweiten Turmsegment 14 und dem dritten Turmsegment 15, in etwa 38 m Höhe 21 hat der Turm 1 einen Durchmesser von 3,22 m. An der Oberseite 22 des dritten Turmsegments 15, in etwa 65 m Höhe erreicht der Turm 1 schließlich einen Durchmesser von 2,15 m.

Das Gewicht des erfindungsgemäßen bauchigen Turms 1 beträgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ungefähr 68 t. Demgegenüber würde ein herkömmlicher Turm mit konstantem Konuswinkel bei gleicher Belastbarkeit eine Masse von deutlich mehr als 77 t aufweisen.

Bezugszeichenliste 1 Turm 2 Rotor 3 oberer Turmabschnitt 4 Außenwand 5 unterer Turmabschnitt 6 Außenwand 7 Turmachse 8 Bezugspunkt 9 Normale 10 spitzer Winkel 11 spitzer Winkel 12 spitzer Winkel 13 erstes Turmsegment 14 zweites Turmsegment 15 drittes Turmsegment 16 Höhe 17 Höhe 18 Höhe 19 Unterseite/Boden 20 Höhe 21 Höhe 22 Oberseite/Höhe