СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫМИ ОГНЯМИ ИЛИ, СООТВЕТСТВЕННО, ВЕТРОВОЙ ПАРК ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТАКОГО СПОСОБА Российский патент 2016 года по МПК F03D7/04 F03D80/10 F03D80/30 

Изобретение относится к способу управления заградительными огнями для обозначения препятствий для полетов, соответственно к ветровому парку со средствами для выполнения способа.

Предложено множество решений для управления заградительными огнями, обозначающими препятствия для полетов, ветроэнергетических установок.

Так, например, известно, что заградительные огни, обозначающие препятствия для полетов (называемые также коротко «заградительными огнями») ветроэнергетических установок в определенной географической зоне в зависимости от соответствующего времени суток постоянно включены или же постоянно выключены.

Предложены также решения по оснащению ветрового парка радиолокационным устройством, так что летательные аппараты, например самолеты и подобное, которые находятся вблизи ветрового парка (и, например, лежат по курсу, ведущему к столкновению с ветровым парком), благодаря включению сигнальных огней предупреждаются о подлете к ветровому парку.

В основу данного изобретения положена международная патентная заявка WO 2010/133541 в качестве ближайшего уровня техники.

В этой заявке, полное содержание которой включается в данное описание, раскрывается оснащение ветрового парка так называемым радиолокационным ответчиком, что означает, что по меньшей мере одна ветроэнергетическая установка ветрового парка способна принимать и оценивать сигнал ответчика, например, самолета или же системы управления полетами. При этом сигнал ответчика является типичным для аэронавигации так называемым сигналом DF 17, то есть содержит также информацию о высоте полета. Если информация о высоте полета может с высокой степенью надежности исключить возможность столкновения летательного аппарата с ветровым парком, то заградительные огни остаются выключенными. Это происходит, например, в случае, когда сигнал ответчика содержит информацию о высоте полета 30000 футов (9150 м).

Однако когда сигнал ответчика содержит информацию о высоте, которая означает значительно меньшее удаление летательного аппарата до ветрового парка, например информацию о высоте в 1000 футов (305 м), то включаются заградительные огни для обозначения препятствий для полетов ветрового парка, так что все заградительные огни ветроэнергетических установок включены и тем самым оптически обозначают для летательного аппарата, где находятся ветроэнергетические установки ветрового парка.

Хотя указанное в WO 2010/133541 решение представляет собой достаточно надежное и экономичное решение, однако сбои в работе исключаются не полностью.

В основу изобретения положена задача улучшения известной из WO 2010/133541 системы, в частности для случая, когда поврежден или полностью вышел из строя радиолокационный ответчик или не работает блок передачи сигнала ответчика.

Задача решена, согласно изобретению, с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением предлагается снабжение одной единственной ветроэнергетической установки и/или определенных ветроэнергетических установок ветрового парка и/или всех ветроэнергетических установок ветрового парка микрофонной системой и тем самым устройством акустического контролирования. Дополнительно может быть предусмотрено, что устройством акустического контролирования снабжают лишь те ветроэнергетические установки, которые находятся на краю ветрового парка, по сравнению с ветроэнергетическими установками расположенными не на краю ветрового парка. Микрофонная система может при этом также означать отдельный микрофон или же множество микрофонов, которые расположены по типу микрофонной решетки, то есть x микрофонов на одной поверхности с определенным пространственным расположением относительно друг друга. С помощью микрофонной системы осуществляется акустическое контролирование воздушного пространства, соответственно окружения ветрового парка, согласно изобретению, по существу по типу «акустической камеры».

Для этого измеряются все шумы в окружении ветрового парка и подаются в устройство обработки сигналов в качестве части устройства акустического контролирования.

При этом за счет выполнения некоторых фильтров, соответственно алгоритмов обработки сигналов, уже не учитываются (или исключаются посредством вычислений из всех шумов) те шумы, о которых достоверно известно, что они не имеют отношения к приближению летательного аппарата. Так, например, шумы ветра, в частности такие, которые возникают в результате столкновения ветра с ветроэнергетической установкой, за счет совершенно типичного спектра (как правило, относительно высокочастотного) или же за счет определенной шумовой кулисы (шаблона шума) акустически отличаются от шумов или, соответственно, типичных частот самолета. Так, например, шумы, создаваемые ветром, могут быть отфильтрованы также с помощью поп-фильтров для микрофонов, которые относительно надежно отфильтровывают шумы, создаваемые ветром, из общей шумовой кулисы, так что такие шумы, создаваемые ветром, совсем не воспринимаются микрофонами. Однако подобные поп-фильтры следует выполнять устойчивыми по отношению к атмосферным влияниям.

Сама ветроэнергетическая установка может также создавать шумы, например, за счет регулирования p роторных лопастей и/или регулирования по азимуту (регулирования по углу наклона) или же создаваемых за счет других частей ветроэнергетической установки, например, тормозов и подобного.

Если с помощью микрофонной системы или подключенного за ней устройства обработки сигналов устанавливается, что регистрируется лишь шум, который исходит от самой ветроэнергетической установки или вызван ветром, например, при соударении с частями ветроэнергетической установки или при порывах ветра, или же если регистрируются шумы, которые исходят от основания ветроэнергетической установки, например, от сельскохозяйственных транспортных средств или других транспортных средств вблизи ветроэнергетической установки, то это не оказывает влияния на включение заградительных огней, то есть при таких шумах включение не выполняется.

Однако если с помощью микрофонной системы регистрируются шумы летательного аппарата, например, самолета или вертолета, устанавливаемые с помощью устройства обработки сигналов, и если это устройство обработки сигналов управляет устройством для включения заградительных огней, то заградительные огни включаются. Затем заградительные огни остаются включенными определенное время, например 10 минут, а затем автоматически снова выключаются за исключением случая, когда микрофонная система, как и прежде, еще регистрирует шумы летательного аппарата. В этом случае заградительные огни снова включаются на дополнительное время, например дополнительные 10 минут, и так далее, и заградительные огни выключаются, когда микрофонная система больше не обнаруживает шум от летательного аппарата.

Устройство обработки сигналов микрофонной системы снабжен запоминающим устройством, в котором в качестве параметров сравнения хранятся различные спектры шумов самолетов и/или типичные шумы самолетов.

Как только микрофонная система регистрирует шумы от летательных аппаратов, эти шумы сравниваются с хранящимися в памяти шумами, и затем, когда имеется достаточное совпадение, осуществляется включение заградительных огней.

В качестве альтернативного решения или же дополнительно можно оценивать принятые микрофонной системой шумы летательного аппарата относительно их частот, например с помощью анализатора частот, и измеренный таким образом спектр частот принятого шума сравнивать затем с соответствующими, сохраненными в памяти спектрами частот, и при достаточном совпадении включать заградительные огни.

Предпочтительно микрофонная система расположена на ветроэнергетической установке ветрового парка, на которой уже и без того находится радиолокационный ответчик, то есть устройство для приема сигнала ответчика, например сигнала DF 17, то есть сигнала, который содержит информацию о высоте, например, в 30000 футов, или информацию о местоположении, например, «северный полюс» или «южный полюс».

Предпочтительно микрофонная система состоит из двух или более микрофонов, при этом микрофоны расположены на различных сторонах гондолы ветроэнергетических установок. Поскольку современные заградительные огни обычно состоят также по меньшей мере из двух импульсных осветителей и/или осветительных устройств (красный свет для ночного освещения, белый свет для дневного освещения), которые также расположены на различных сторонах гондолы ветроэнергетической установки, то микрофоны предпочтительно расположены в том месте, в котором также расположены заградительные огни, то есть осветительные устройства и/или импульсные осветители, и тем самым удерживаются также с помощью соответствующих приспособлений, удерживающие сигнальные устройства, то есть осветительные устройства (лампы, импульсные осветители и так далее).

Если летательный аппарат приближается к ветроэнергетической установке, соответственно ветровому парку и тем самым к ветроэнергетическим установкам ветрового парка, и с помощью микрофонной системы принимается и тем самым измеряется шум летательного аппарата, то заградительные огни включаются, а именно также в том случае, когда сигнал бортового ответчика, то есть сигнал DF 17, содержащий информацию о высоте, например, в 30000 футов, при которой достоверно можно исключить релевантное приближение летательного аппарата к ветровому парку.

Причем если сигнал бортового ответчика имеет информацию о высоте, которая лежит значительно ниже 30000 футов, например 500-2000 футов, то заградительные огни ветроэнергетической установки ветрового парка включаются.

Если радиолокационный ответчик принимает сигнал бортового ответчика, который содержит информацию о высоте, которая больше заданного значения, например больше 5000 футов, то заградительные огни ветроэнергетических установок оставляют выключенными, если одновременно с помощью устройства акустического контролирования не обнаруживают соответствующий шумовой сигнал, и при этом заградительные огни, тем не менее, включают, если с помощью микрофонной системы обнаруживают шум летательного аппарата.

Если радиолокационный ответчик принимает сигнал бортового ответчика, то есть, например, сигнал DF 17, который приводит к включению заградительных огней, то происходит включение заградительных огней. Однако одновременно можно с помощью микрофонной системы также акустическим образом регистрировать приближение летательного аппарата и тем самым подтверждать решение о включении, однако более предпочтительным является также прием акустических сигналов летательного аппарата, то есть его шумов, и сохранения их в качестве эталонных шумов в памяти, которая соотнесена с микрофонной системой. Таким образом, изобретение обеспечивает также возможность выполнения акустического контролирования по существу самообучающимся, соответственно адаптивным, образом, поскольку можно ожидать, что создаваемые самолетом шумы, зарегистрированные однажды с помощью микрофонной системы, будут снова зарегистрированы в более поздний момент времени (когда самолет того же типа снова приблизится к ветроэнергетической установке, соответственно к ветровому парку), и тем самым акустическое контролирование также согласуется с местом установки ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка и приводит к согласованию, соответственно расширению, сохраненного в памяти спектра шумов. Поскольку каждый ветровой парк, соответственно каждая ветроэнергетическая установка расположены в разных местах, а также шумовая кулиса ветрового парка, соответственно, ветроэнергетической установки внутри ветрового парка зависит не только от соседних установок ветрового парка или обычных шумов (например, автомобильных дорог, железнодорожных дорог и подобного), но также и от географического профиля, где установлен ветровой парк или, соответственно, ветроэнергетические установки, то такое самообучающееся согласование является весьма желательным.

Так, например, понятно, что определенные шумы от летательных аппаратов воспринимаются совсем по-другому, когда ветроэнергетическая установка, соответственно ветровой парк, расположена на низменности, нежели на холмистой местности или же в высокогорье, приводящие к образованию акустического эха.

Если с помощью микрофонной системы (то есть с помощью устройства акустического контролирования) регистрируется шум от летательного аппарата, то, как указывалось выше, включаются заградительные огни ветроэнергетической установки или ветроэнергетических установок ветрового парка. Однако если затем одновременно не принимается сигнал бортового ответчика или же если принимается сигнал бортового ответчика, который содержит информацию о высоте летательного аппарата, не позволяющую сделать вывод об источнике регистрируемого шума, то есть когда измеренный с помощью микрофонной системы сигнал шума невозможно целесообразным образом соотнести с сигналом бортового ответчика или, соответственно, с информацией о высоте, то соответствующую информацию, например предупредительное сообщение, сообщение по электронной почте, смс-сообщение и подобное передают в центр контролирования воздушного пространства или на станцию обслуживания ветрового парка, и такую информацию можно также применять для проверки правильности работы устройства для приема сигналов бортового ответчика.

В качестве альтернативного решения или дополнительно к уже описанному выше акустическому контролированию с помощью микрофонной системы возможно также осуществлять контролирование окружения ветроэнергетической установки, соответственно ветрового парка, визуально, например, с помощью камер, предпочтительно также инфракрасных камер, то есть камер, с помощью которых обеспечивается создание теплового изображения окружения над ветровым парком. Как только с помощью таких камер в определенных секторах обнаруживаются тепловые изображения (сектор образован, например, зонами над заданным и самостоятельно выбранным горизонтом), то делается вывод о приближении летательного аппарата. При этом следует учитывать, что не каждое измеренное тепловое событие сразу же приводит к включению заградительных огней, а лишь в том случае, если тепловое событие имеет также определенное качество, с целью предотвращения включения заградительных огней, если, например, вблизи ветроэнергетической установки находится птица.

В качестве альтернативного решения или дополнительно к акустическому контролированию возможно также контролирование окружения ветрового парка с помощью системы камер. Поскольку самолеты имеют и собственное световое сигнальное устройство, распознаваемое, в частности, также ночью, то обеспечивается возможность независимо от того, что обнаружено с помощью камер над самостоятельно установленным горизонтом, включать заградительные огни ветроэнергетической установки или, соответственно, ветроэнергетических установок ветрового парка.

Ниже приводится более подробное пояснение варианта выполнения данного изобретения в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - гондола, согласно изобретению, на виде спереди на ступицу ротора;

фиг. 2 - гондола, согласно фиг. 1, на виде спереди, однако с ротором в измененном положении;

фиг. 3 - гондола, согласно фиг. 1 и 2, на виде сбоку;

фиг. 4 - гондола, согласно фиг. 1-3, на виде сзади;

фиг. 5 - блок-схема резервной системы при отказе бортового ответчика летательного аппарата;

фиг. 6 - другой вариант выполнения изобретения;

фиг. 7 - блок-схема изобретения.

Фиг. 1-4, за исключением изображения микрофонов, известны из WO 2010/010043. Содержание этой заявки включается путем ссылки в настоящую заявку.

На фиг. 1 показана гондола 1 на виде спереди на крышку 12 ступицы с тремя роторными лопастями 14, причем изображены лишь их комлевые части. Одна из роторных лопастей 14 находится в так называемом положении на 6 часов условного часового циферблата и при этом закрывает башню, на которой расположена гондола 1. Две другие роторные лопасти 14 находятся в положении на 10 часов условного часового циферблата, соответственно на 2 часа условного часового циферблата, и тем самым обеспечивают обзор центрального осветительного устройства 2, которое расположено сверху на гондоле. Центральное осветительное устройство 2 выполнено в виде проблескового маячка. Левое и правое боковые осветительные устройства закрыты на фиг. 1 роторными лопастями 14 в положении на 10 часов или, соответственно, на 2 часа.

Как показано на фиг. 2, ротор с роторными лопастями 14 повернут дальше по сравнению с фиг. 1, и одна из роторных лопастей 14 находится почти в положении на 12 часов. Эта обращенная вверх роторная лопасть закрывает центральное осветительное устройство 2. Однако обеспечивается свободный обзор левого бокового осветительного устройства 4 и правого бокового осветительного устройства 6. Обеспечивается обзор также башни 10, показанной в данном случае лишь схематично.

На виде сбоку гондолы 1 на фиг. 3 показано положение правого бокового осветительного устройства 6. Правое боковое осветительное устройство 6 расположено в продольном направлении гондолы 1, то есть в соответствии с фиг. 3 в направлении справа налево примерно по центру гондолы 1. Это является также приблизительно самым широким местом гондолы 1. В вертикальном направлении правое осветительное устройство 6 расположено несколько выше центра гондолы 1. На этой фиг. 3 расположенное сверху на гондоле центральное осветительное устройство закрыто обращенной к наблюдателю роторной лопастью 14, однако показано боковое осветительное устройство 6.

На виде сзади на фиг. 4 показаны все осветительные устройства 2, 4, 6. Центральное осветительное устройство 2 расположено сверху на гондоле 1. Правое и левое боковые осветительные устройства 6, 4, которые на виде сзади согласно фиг. 4 видны слева и справа, расположены примерно на противоположных сторонах. Таким образом, гондола 1 расположена примерно между правым и левым боковым осветительным устройством 6, 4. В остальном три осветительных устройства 2, 4, 6 расположены примерно в кольцевой зоне вокруг гондолы 1, причем данная кольцевая зона расположена в плоскости, параллельной плоскости роторных лопастей. Дополнительно к этому на фиг. 4 показан еще выходной люк 16 непосредственно позади центрального осветительного устройства 2.

Как показано на фиг. 1 и 4, ветроэнергетическая установка снабжена несколькими микрофонами 20, 21 и 22. Эти микрофоны предпочтительно расположены точно в местах, где расположены также осветительные устройства 2, 4 и 6. Это имеет то преимущество, что в данном случае уже и без того имеются электрические выводы, а также выполнены приспособления для механического удерживания микрофонов. Однако расположение микрофонов в этих местах имеет, прежде всего, то преимущество, что при приближении летательного аппарата к задней части гондолы всегда обеспечивается возможность надежной акустической регистрации шумов от летательного аппарата. Это относится также к случаю, когда летательный аппарат приближается к гондоле сбоку или же спереди, то есть при приближении летательного аппарата к ротору. В последнем случае за счет расположения микрофонов также обеспечивается, что роторная лопасть никогда одновременно не перекрывает и тем самым акустически экранирует оба микрофона, поскольку, как показано, в частности, на фиг. 2, независимо от положения ротора с передней стороны всегда обеспечивается обзор по меньшей мере одного из микрофонов 21, 20 или 22.

Можно увеличивать количество микрофонов на гондоле, а также располагать микрофоны в других местах. Можно также уменьшать количество микрофонов, например, работать лишь с одним единственным микрофоном 20 или лишь с одним из микрофонов 21 или 22. Для исключения с самого начала попадания шумов, создаваемых ветром, на мембраны микрофонов и тем самым в микрофон микрофоны 20, 21 и/или 22 могут быть снабжены обычными поп-фильтрами. Эти поп-фильтры предпочтительно выполнены устойчивыми к воздействию атмосферных явлений и защищают микрофон также от воздействия погодных условий, например дождя, влаги и подобного. Защита микрофонов от атмосферного воздействия может быть также выполнена посредством размещения микрофонов в собственном корпусе для надежной защиты от влажности, дождя, града, снега и так далее.

В качестве альтернативного решения к расположению микрофонов снаружи на гондоле возможно также размещение микрофона, соответственно микрофонов, в гондоле. Это имеет то преимущество, что за счет этого автоматически обеспечивается защита от ветра и атмосферных воздействий, поскольку внутри гондолы, то есть в месте, где расположен генератор и другие важные части машинной опоры ветроэнергетической установки, сразу же обеспечивается защита от атмосферных воздействий. Особенно предпочтительно расположение внутри гондолы, когда корпус гондолы в свою очередь очень хорошо передает звук, что имеет место при выполнении гондолы из металла, например, алюминиевого листа. А именно в этом случае звуковые шумы могут, при известных условиях даже с усилением, передаваться снаружи через корпус гондолы, то есть ее стенки, поскольку вся гондола имеет также функцию звукоприемника, и таким образом стенки гондолы по существу представляют собой звуковую мембрану, и шумы, принимаемые всей гондолой, передаются затем также во внутреннее пространство гондолы.

В этом случае возможно также выполнение микрофонной системы очень простым образом, например, в виде датчика ускорения, соединенного со стенкой гондолы. А именно при приближении летательного аппарата к ветроэнергетической установке звук от этого летательного аппарата приводит к движению стенки гондолы определенным, типичным для этого летательного аппарата образом, и это движение можно очень точно измерять с помощью датчика растяжения или датчика ускорения. Таким образом, с помощью этого особого вида выполнения датчика ускорения или датчика растяжения можно определять типичные для летательного аппарата шумы.

На фиг. 7 показана в качестве примера простая блок-схема устройства акустического контролирования, согласно изобретению, содержащего микрофон и блок управления заградительными огнями 2. Показано, что микрофон 20 снабжен поп-фильтром 23. Принимаемые микрофоном 20 шумы усиливаются в усилителе 24 или предварительно обрабатываются в соответствующем устройстве 24, и эти сигналы подаются в устройство 25 обработки сигналов. Это устройство 25 обработки сигналов может состоять в свою очередь из блока анализа частоты, так что из принятых микрофонной системой шумов определяется соответствующее распределение частот или, соответственно спектр частот, принятых шумов, и/или принятый сигнал шума разделяется во времени на блоки, а затем результаты устройства 25 обработки сигналов подаются в PC 26. Этот PC 26 (персональный компьютер или центральный процессор) может быть также так называемым вычислительным устройством SCADA ветрового парка, то есть центральным вычислительным устройством ветрового парка, с помощью которого осуществляется управление заградительными огнями или другими устройствами. В вычислительном устройстве, соответственно PC 26 или в блоке сравнения, можно сравнивать результаты обработки сигналов с эталонными значениями из банка 27 данных. Например, в банк данных можно заносить как настоящие шумы, соответственно, образцы шумов (звуковые файлы, звуковые данные) и/или образцы частот, соответственно спектры частот, типичных летательных аппаратов.

Если сравнение принятых микрофоном 20 сигналов и хранящихся в банке 27 данных сигналов дает достаточное совпадение и можно относительно надежно делать вывод о приближении летательного аппарата, то с помощью персонального компьютера осуществляется включение заградительных огней 2.

Одновременно PC 26 может быть соединен с радиолокационным ответчиком 28, принципиальная конструкция которого показана на фиг. 5 и 6. Радиолокационный ответчик сам по себе также известен из уже упомянутой международной патентной заявки WO 2010/133541.

Если с помощью радиолокационного ответчика 28 устанавливают прием сигнала DF 17, содержащего информацию о достаточно небольшой высоте, например, в 100 футов, то это сообщается также в PC 26 (который выполняет в данном случае функцию включающего устройства), и этот PC 26 включает заградительные огни 2 и возможные другие сигнальные огни ветроэнергетической установки.

Это происходит также тогда, когда микрофонное устройство 23 не обнаруживает акустический сигнал, соответственно шум, от летательного аппарата.

И наоборот, включение заградительных огней 2 происходит также в том случае, если с помощью микрофона 23 регистрируется и распознается как таковой шум от летательного аппарата, даже если радиолокационный ответчик не получает сигнал DF 17 (сигнал бортового ответчика), который означает возможное приближение летательного аппарата, например, сигнал DF 17 с указанием высоты в 30000 футов.

Таким образом, в PC происходит логическая операция ИЛИ с входными сигналами от устройства 25 обработки сигналов, соответственно, радиолокационного ответчика 28.

Если принимается шум от летательного аппарата и одновременно также сигнал DF с указанием относительно небольшой высоты, составляющей, например, 100 футов, то в любом случае включаются заградительные огни 2. При этом одновременно можно принятый шум (или после анализа частот с помощью частотного анализатора его спектра частот) заносить в качестве образца в банк 27 данных, так что со временем можно создавать банк данных о шумах, согласованный с местом расположения ветрового парка, соответственно, ветроэнергетической установки, в которой реализовано показанное на фиг. 7 устройство, так что обеспечивается возможность надежного принятия решения о том, следует ли осуществлять включение заградительных огней 2 на основании определенного шумового события или нет.

В устройстве 25 обработки сигналов может быть также предусмотрена функция фильтрации, с помощью которой из сигнала микрофона можно отфильтровывать, соответственно исключать посредством вычислений, типичные шумы окружения, создаваемые, например, движением транспорта вблизи ветроэнергетической установки или другими устройствами, которые находятся у основания ветроэнергетической установки, в частности, также шумы самой ветроэнергетической установки, обусловленные, например, регулированием угла наклона или возникающие при регулировании по азимуту ветроэнергетической установки. Как правило, шумы окружения, а также шумы, вызываемые самой ветроэнергетической установкой, имеют совсем другой спектр частот, чем спектр частот летательного аппарата, и с помощью показанного на фиг. 7 устройства можно посредством занесения в память типичных образцов частот, соответственно шумов, которые вызываются самой ветроэнергетической установкой, в банке 27 данных пополнять банк данных собственных шумов, соответственно спектров частот, так что при возможном повторном возникновении шумов можно намного надежнее распознавать, наступает ли событие, предусматривающее активацию, то есть включение, заградительных огней 2.

Как показано на фиг. 7, может быть также предусмотрен громкоговоритель 29, который расположен на определенном расстоянии от микрофона 20, например, на заданном расстоянии, например примерно 0,1-0,5 м, на гондоле ветроэнергетической установки внутри ветрового парка. Находящиеся в банке данных (то есть в памяти 27) шумы можно подавать также в PC 26, который затем подает соответствующие электрические сигналы в громкоговоритель 29, так что он создает типичные шумы, например, летательного аппарата или же типичные шумы, которые возникают при регулировании угла наклона или по азимуту ветроэнергетической установки. Если громкоговоритель 29 создает, например, типичные шумы летательного аппарата, например вертолета, то они принимаются микрофоном 20, оцениваются соответствующим образом и должны затем приводить к включению заградительных огней 2. Однако если микрофон 20 имеет технические проблемы или включенные за ним ступени устройства обработки сигнала и устройства оценки технически неисправны, то это надежно распознается в PC 26 (который также является частью устройства обработки сигналов, соответственно, устройства акустического контролирования), и в центр управления полетами или же в центр обслуживания ветроэнергетической установки с целью более подробного рассмотрения технической проблемы и выполнения соответствующего ремонта может передаваться соответствующее предупредительное сообщение, например по электронной почте, в виде короткого сообщения или подобного.

Предпочтительно на PC установлена программа, с помощью которой осуществляется проверка собственного акустического контролирования летательных аппаратов за определенные промежутки времени, например, один раз в сутки.

Предпочтительно результаты проверки заносятся в память и могут также передаваться с целью документирования в центр управления.

В случае если с помощью устройства проверки, то есть с помощью PC 26, устанавливается, что акустическое контролирование неисправно, то может также выдаваться сигнал на постоянное включение, так что заградительные огни 2 остаются постоянно включенными, пока не будет устранена неисправность акустического контролирования.

Как указывалось выше, на фиг. 5 и 6 показано расположение радиолокационного устройства для ветроэнергетической установки, которое известно из WO 2010/133541.

Понятно, что ветроэнергетическая установка, согласно изобретению, может быть также выполнена без радиолокационного ответчика, так что наблюдение за воздушным пространством осуществляется лишь с помощью акустического контролирования, с целью надежного включения заградительных огней при приближении летательного аппарата.

Однако акустическое контролирование, которое осуществляется по типу «акустической камеры» с помощью показанных микрофонов, имеет также то преимущество, что если ветровой парк, соответственно ветроэнергетическая установка, имеет радиолокационный ответчик, такой как показан на фиг. 5 и 6, то данный радиолокационный ответчик вместе с описанным акустическим контролированием воздушного пространства снабжается другой резервной системой и выполняется еще более надежно также в случае, если радиолокационный ответчик по каким-либо техническим причинам неисправен или выходит из строя.

С помощью PC 26 можно также создавать типичные сигналы бортового ответчика, то есть типичные сигналы DF (в частности, сигналы DF 17) с желаемой информацией о высоте (например, 30000 футов или 100 футов), и их можно передавать затем посредством антенны 30. Эта антенна может быть расположена снова на ветроэнергетической установке ветрового парка, на которой и без того находится радиолокационный ответчик (однако антенна может быть также расположена на других ветроэнергетических установках ветрового парка).

Обычно антенна 31 радиолокационного ответчика 28 должна принимать и оценивать соответствующий сигнал DF 17, то есть сигнал бортового ответчика, так что возможен автотест радиолокационного ответчика, аналогичный указанному выше акустическому контролированию.

Если с помощью акустического контролирования воздушного пространства, то есть если с помощью микрофонной системы ветроэнергетической установки, определяется приближение летательного аппарата и это приводит к включению заградительных огней ветроэнергетической установки ветрового парка, то может передаваться также сигнал включения на другие ветроэнергетические установки в окружении, то есть на такие ветроэнергетические установки, которые не являются частью ветрового парка, согласно изобретению. В этом случае также эти ветроэнергетические установки могут включать свои заградительные огни.

Микрофоны 20, 21 и 22 ветроэнергетической установки предпочтительно снабжены особенно хорошей изоляцией от корпусного шума, так что по возможности минимум корпусного шума ветроэнергетической установки передается на микрофоны.

В этом случае, как указывалось выше, когда вблизи микрофонной системы установлен громкоговоритель (или генератор звукового сигнала), то с его помощью можно также генерировать типичный для летательного аппарата шум, с целью проверки микрофонной системы и включенных за ней устройств обработки и оценки сигналов относительно правильности их работы.

Другая возможность состоит также в том, что с помощью громкоговорителя и соответствующего источника сигнала (например, генератора звукового сигнала), который подает сигнал в громкоговоритель, постоянно создается определенный шум (звуковой сигнал), например, синусоидальный звук (или вибрирующий сигнал), с точно определенной силой звука и частотой.

Пока этот синусоидальный сигнал громкоговорителя надежно распознается микрофонной системой, соответственно последующим устройством обработки сигналов (на основании синусоидального сигнала это возможно осуществлять очень просто), заградительные огни не включаются. Однако если в окружении микрофонной системы возникают другие шумы, например приближается самолет, и эти шумы летательного аппарата накладываются на синусоидальный сигнал громкоговорителя, то заградительные огни включаются. Как только звуковой сигнал громкоговорителя и другой, исходящий от летательного аппарата шум достигают относительно друг друга определенной громкости звука (и распределения частот), то синусоидальный сигнал больше невозможно распознать устройством обработки сигналов микрофонной системы простым образом, или когда шум летательного аппарата становится слишком громким, то он вообще больше не воспринимается, так что особенно просто на основании невозможности обнаружения звукового сигнала генерируется сигнал включения, и включаются заградительные огни.

Слышимый сигнал, который генерируется с помощью громкоговорителя (или любого другого устройства создания звукового сигнала), имеет, в частности, спектр, который лежит в диапазоне типичного спектра шумов летательных аппаратов, так что при приближении летательного аппарата, то есть самолета или вертолета, с высокой вероятностью можно ожидать, что создаваемый громкоговорителем звуковой сигнал совсем не принимается микрофонной системой или принимается микрофонной системой с сильным искажением.

Однако может быть также предпочтительно, что создаваемый громкоговорителем звуковой сигнал имеет совсем другую частоту или совсем другие частоты, которые являются типичными для шумов летательных аппаратов.

Другая возможность может также состоять в том, что с помощью громкоговорителя создается не монотонный звуковой сигнал, а «вибрирующий сигнал», то есть сигнал, который постоянно изменяет во времени частоту, например, в диапазоне слышимого спектра частот.

При этом предпочтительно, если громкоговоритель может также создавать сигнал в диапазоне ультразвука или инфразвука, и, соответственно, микрофонная система должна быть также в состоянии принимать звуки не только из диапазона слышимых звуков, но также звуки инфразвукового и ультразвукового диапазона.

Это может иметь то преимущество, что типичные частоты из инфразвукового и ультразвукового диапазона летательных аппаратов также можно обнаруживать с целью надежного распознавания приближения летательного аппарата и с целью, прежде всего, надежного включения заградительных огней.

Таким образом, если акустический сигнал громкоговорителя достаточно заглушается другим шумом в окружении микрофона, то это может также приводить к включению заградительных огней.

В случае дождя, в частности в случае сильного дождя, а также града мешающий шум таких природных явлений с достаточно большой степенью вероятности искажает или заглушает акустический сигнал громкоговорителя настолько, что это вызывает включение заградительных огней. Это может быть желательным состоянием, с целью обеспечения особенно высокой чувствительности акустического контролирования, согласно изобретению.

Преимущество создания акустического сигнала с помощью громкоговорителя может состоять также в том, что тем самым постоянно осуществляется акустическое контролирование, находится и тем самым обеспечивается также возможность постоянной проверки работоспособности акустического контролирования.

Однако за счет типичных для ветроэнергетической установки собственных шумов, например при регулировании угла наклона, регулировании по азимуту или тому подобного, необходимо при регулировании контролирования, согласно изобретению, учитывать, что сигнальные огни сразу включаются не всегда, если даже сигнал громкоговорителя кратковременно заглушается другим сигналом единожды. Поскольку регулирование угла наклона или же регулирование по азимуту и без того происходит в течение очень короткого времени, например, регулирование угла наклона длится обычно не дольше 5 с и то же относится к регулированию по азимуту, то в основу акустического контролирования может быть также заложен алгоритм проверки, с помощью которого проверяется, как долго сигнал громкоговорителя больше не распознается или распознается в сильно искаженном виде микрофонной системой, согласно изобретению, или, соответственно, устройством обработки данных.

Если, например, сигнал громкоговорителя искажается в течение заданного промежутка времени, составляющего, например, меньше 5 с, то можно довольно надежно распознавать шумовое событие, вызванное самой ветроэнергетической установкой, и тем самым заградительные огни остаются выключенными, соответственно они по этой причине не включаются. Однако если длительность во времени акустического влияния на сигнал громкоговорителя продолжительнее заданного промежутка времени, например, длительней 5 с или длительней 10 с, длительней 15 с и т.д., то заградительные огни включаются, поскольку можно исходить из того, что такое длительное акустическое влияние, соответственно глушение сигнала громкоговорителя, является результатом шумового события, которое исходит не от самой ветроэнергетической установки.

Если приближается летательный аппарат, то это можно акустически распознавать уже заранее при нормальной силе звука обычно в течение относительно длительного промежутка времени, составляющего, например, больше 20 с, зачастую даже несколько минут.

Как уже указывалось выше, локализацию приближающегося летательного аппарата желательно осуществлять с помощью микрофонной системы.

Если микрофонная система имеет, например, три микрофона, то можно на основании времени прохождения и разницы времени прохождения принятого звука летательного аппарата осуществлять уже предварительную оценку о том, с какой стороны летательный аппарат приближается к ветроэнергетической установке, соответственно к ветровому парку.

Однако желательно контролировать не все воздушное пространство, в частности, не со стороны основания ветроэнергетической установки, а лишь по существу ограниченный вокруг гондолы, виртуально простираемый примерно на ±15-45°, предпочтительно ±15° относительно гондолы горизонт.

Причиной этому является то, что точно из этой зоны следует ожидать появления летательных аппаратов, которые вообще могут приближаться к ветроэнергетической установке на опасное расстояние.

Естественно, с помощью микрофонов, имеющих сферическую направленность, возможно также осуществлять акустическое контролирование всего воздушного пространства вокруг ветроэнергетической установки.

Однако если необходимо контролировать лишь определенный участок, например указанную окружность (полосу) 360° вокруг гондолы, то можно использовать также направленные микрофоны, которые особенно чувствительно контролируют точно эту зону. При этом возможно также использование не только неподвижных направленных микрофонов, но также направленного микрофона, который находится на опоре с электродвигателем и тем самым постоянно контролирует всю плоскость в 360° и тем самым по существу «сканирует» горизонт на предмет акустических событий.

Особенно предпочтительны для реализации изобретения также микрофоны, которые имеют почкообразную, соответственно сверхпочковидную, диаграмму направленности, и при этом, когда на гондоле расположено несколько, например, три или больше таких микрофонов, то можно контролировать горизонт в ±15° (при этом горизонт находится на высоте ступицы) с высокой степенью надежности на предмет акустических шумов и событий.

Однако для улучшения локализации летательного аппарата можно подвергать также сигналы микрофонов еще более детальной дальнейшей обработке с целью определения тем самым относительно точного местоположения летательного аппарата.

Микрофонную систему можно применять также для акустического контролирования всей ветроэнергетической установки. В любом случае, с помощью микрофонной системы принимаются и без того слышимые акустические события ветроэнергетической установки в зоне гондолы. Если микрофонная система соединена также с памятью и/или устройством обмена данными в соответствующем центральном пункте управления (в котором находятся, например, люди), то шумы, принимаемые микрофонной системой, можно прослушивать и оценивать соответствующим образом.

Возможно также в таком случае применение микрофонной системы в качестве аварийной линии связи с центральным пунктом управления, поскольку, когда в гондоле ветроэнергетической установки находятся техники обслуживания или т.п. и они находятся в опасности, то они могут с помощью микрофонной системы связываться с центральным пунктом управления, в частности, сервисным центром и сообщать о своем положении.

Как указывалось выше, акустическое устройство контролирования, согласно изобретению, служит главным образом для распознавания приближения летательного аппарата, например, самолета или вертолета.

За счет установки акустического устройства контролирования возможно также осуществление определения местоположения летательного аппарата.

Когда летательный аппарат приближается к ветроэнергетической установке или к ветровому парку, то громкость звука, которую вызывает этот летательный аппарат и которая принимается и оценивается устройством контролирования с помощью микрофонной системы, непрерывно увеличивается.

Другой вариант выполнения изобретения состоит в том, что при повышении громкости звука летательного аппарата можно осуществлять также изменение в управлении заградительными огнями.

Обычно заградительные огни ветроэнергетических установок состоят из импульсных осветителей, которые в определенном ритме создают вспышку света, или же из осветительных приборов, которые в определенном ритме и в течение совершенно определенного времени включаются и выключаются, например, в ритме «включить на 1 с, выключить на 1 с, включить на 1 с, выключить на 1 с и т.д.».

При этом для заградительных огней также для освещения в дневное время часто применяются осветительные средства белого света, однако для ночных заградительных огней часто применяют свет красного цвета.

Когда, как указывалось выше, летательный аппарат приближается к устройству акустического контролирования и при этом изменяется сила звука, а именно становится громче, простым образом возможно осуществлять изменение также заградительных огней при соответствующем повышении громкости звука в том смысле, что либо изменяется ритм включения вспышек/освещения/ритм выключения, например, при увеличении громкости звука повышается частота вспышек, соответственно частота включения освещения/частота выключения, и/или что при увеличивающейся громкости звука (громкость звука можно относительно просто определять в устройстве обработки сигналов) изменяется яркость заградительных огней, например, посредством соответствующего увеличения интенсивности свечения осветительных средств при повышении громкости звука летательного аппарата.

В качестве другой меры можно попеременно включать также различные осветительные устройства, то есть красный свет и белый свет (красные вспышки/белые вспышки), что, в частности, ночью лучше привлекает внимание пилота летательного аппарата, поскольку белый свет становится, как правило, экстремально ярким и не может оставаться незамеченным.

Таким образом, например, с помощью программы в персональном компьютере можно осуществлять заданное управление осветительными средствами заградительных огней посредством согласования определенных значений громкости звука, которые измеряются с помощью микрофонной системы устройства акустического контролирования, с определенными световыми событиями, например с частотой вспышек, соответственно частотой включения/выключения и/или с интенсивностью свечения осветительных средств.

Изобретение относится к способу управления заградительными огнями ветрового парка с помощью акустического контролирования или к ветровому парку, состоящему из одной или нескольких ветроэнергетических установок. Ветровой парк имеет устройство акустического контролирования с микрофонной системой. Микрофонная система принимает звуковые сигналы, шумы из окружения ветрового парка, и эти звуковые сигналы обрабатываются в соединенном с микрофонной системой устройстве обработки сигналов. При этом имеется включающее устройство для включения заградительных огней по меньшей мере одной ветроэнергетической установки ветрового парка. Включающее устройство соединено с устройством обработки сигналов и управляется им, так что устройство обработки сигналов приводит к включению с помощью включающего устройства заградительных огней, если с помощью устройства акустического контролирования обнаруживается звуковой сигнал летательного аппарата и/или на звуковой сигнал накладываются шумы летательного аппарата, и/или он искажается шумами летательного аппарата. Изобретение направлено на предотвращение столкновения летательных аппаратов с ветровым парком, состоящим из одной или нескольких ветроэнергетических установок. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ управления заградительными огнями ветрового парка с помощью акустического контролирования, состоящий из одной или нескольких ветроэнергетических установок,
при этом ветровой парк имеет устройство акустического контролирования, содержащее микрофонную систему,
при этом посредством микрофонной системы принимают звуковые сигналы, шумы из окружения ветрового парка и эти звуковые сигналы обрабатывают в соединенном с микрофонной системой устройстве обработки сигналов,
при этом имеется включающее устройство для включения заградительных огней по меньшей мере одной ветроэнергетической установки ветрового парка и включающее устройство соединено с устройством обработки сигналов и управляется им, так что устройство обработки сигналов приводит к включению с помощью включающего устройства заградительных огней, если с помощью устройства акустического контролирования обнаруживают звуковой сигнал летательного аппарата и/или на звуковой сигнал накладываются шумы от летательного аппарата и/или он искажается шумами от летательного аппарата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микрофонная система расположена на гондоле ветроэнергетической установки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройство акустического контролирования согласовано с поп-фильтром и/или устройством обработки сигналов, с помощью которых отфильтровывают акустические звуковые события из окружения ветрового парка или, соответственно, ветроэнергетической установки из принятого с помощью микрофона сигнала.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микрофонная система состоит по меньшей мере из двух микрофонов,
при этом микрофоны располагают на определенном расстоянии друг от друга, предпочтительно на разных сторонах гондолы ветроэнергетической установки.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ветровой парк имеет N ветроэнергетических установок, расположенных на краю ветрового парка, и М ветроэнергетических установок, расположенных не на краю ветрового парка,
при этом устройством акустического контролирования снабжают лишь те ветроэнергетические установки, которые находятся на краю ветрового парка.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одну ветроэнергетическую установку ветрового парка снабжают радиолокационным ответчиком, с помощью которого обеспечивается возможность приема сигналов бортового ответчика, которые содержат информацию о высоте и/или информацию о местоположении, причем если сигнал бортового ответчика имеет информацию о высоте, которая лежит значительно ниже 30000 футов, включаются заградительные огни ветроэнергетической установки ветрового парка.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что если радиолокационный ответчик принимает сигнал бортового ответчика, который содержит информацию о высоте, которая больше значения, составляющего 5000 футов, то заградительные огни ветроэнергетических установок оставляют выключенными, если одновременно с помощью устройства акустического контролирования не обнаруживают соответствующий шумовой сигнал, и что заградительные огни, тем не менее, включают, если с помощью микрофонной системы обнаруживают шум летательного аппарата.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с помощью устройства акустического контролирования обеспечивается также возможность примерного определения местоположения самолета.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что если с помощью устройства акустического контролирования обнаруживают шум летательного аппарата, однако одновременно не принимают сигнал бортового ответчика, то соответствующую информацию передают в центр контролирования воздушного пространства.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ветроэнергетическую установку снабжают громкоговорителем, который предназначен для создания типичного для летательного аппарата шума для проверки время от времени устройства акустического контролирования, причем для этого громкоговоритель согласуют с соответствующим источником сигнала, в памяти которого сохранен типичный шум летательного аппарата.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с микрофонной системой согласован банк акустических данных, в котором хранятся шумы, звуковые сигналы или их спектры частот различных летательных аппаратов, причем при приеме акустического сигнала осуществляют сравнение акустического сигнала, принятого микрофонной системой, с хранящимися в памяти наборами данных, соответственно сигналами.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление всеми заградительными огнями ветроэнергетических установок ветрового парка осуществляют с помощью центрального вычислительного устройства,
при этом вычислительное устройство предпочтительно расположено на или в ветроэнергетической установке ветрового парка, и причем центральное вычислительное устройство соединено с микрофонной системой и в случае включения заградительных огней ветрового парка на основании акустического обнаружения летательного аппарата включает заградительные огни.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что центральное вычислительное устройство ветрового парка соединено также с радиолокационным ответчиком, и в случае приема сигнала бортового ответчика, который должен инициировать включение заградительных огней, включает заградительные огни.

14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что ветроэнергетическая установка ветрового парка снабжена громкоговорителем, с помощью которого обеспечивается возможность создания типичных шумов от летательного аппарата или ветроэнергетической установки,
при этом громкоговоритель предпочтительно расположен на ветроэнергетической установке, на которой расположена микрофонная система.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что микрофон или микрофоны микрофонной системы снабжены изоляцией от корпусного шума для максимального подавления звуковых сигналов самой ветроэнергетической установки.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ветроэнергетическая установка ветрового парка снабжена источником звукового сигнала, с помощью которого генерируют звуковой сигнал, и что заградительные огни не включаются или, соответственно, остаются выключенными, пока микрофонная система принимает звуковой сигнал громкоговорителя, и что включение заградительных огней ветроэнергетической установки, соответственно ветроэнергетических установок ветрового парка, происходит, если звуковой сигнал заглушается другим шумом или искажается так, что больше не обеспечивается возможность надежного распознавания звукового сигнала с помощью акустического устройства контролирования.

17. Способ по любому из пп. 1-16, отличающийся тем, что микрофон или микрофоны микрофонной системы расположены внутри гондолы ветроэнергетической установки.

18. Применение устройства акустического контролирования ветроэнергетической установки для управления, соответственно включения или включения заградительных огней ветроэнергетической установки или ветрового парка.

19. Ветровой парк, состоящий из одной или нескольких ветроэнергетических установок для осуществления способа по любому из пп. 1-17.