JP7204999B1 - Lightning Strike Determination Control Device, Power Supply System, and Lightning Strike Determination Control Method - Google Patents

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Abstract

落雷判定制御装置(10)は、雷センサ(15)によって検出された雷の放電波形データを取得する取得部(11)と、取得部(11)によって取得された雷の放電波形データから、雷の主放電が発生する前の前駆放電を検出する検出部(12)と、検出部(12)によって雷の前駆放電が検出された場合、落雷を受けると判定する判定部(13)と、判定部(13)が落雷を受けると判定した場合、雷の主放電が発生するまでに、接地線(25)に接続する接地器(26)を閉動作させる制御部(14)とを備える。A lightning strike determination control device (10) includes an acquisition unit (11) that acquires lightning discharge waveform data detected by a lightning sensor (15), and a lightning discharge waveform data acquired by the acquisition unit (11). a detection unit (12) for detecting a predischarge before the main discharge occurs; a determination unit (13) for determining that a lightning strike is received when the predischarge of lightning is detected by the detection unit (12); and a control unit (14) for closing a grounding device (26) connected to the ground line (25) before main discharge of lightning occurs when the unit (13) determines that a lightning strike occurs.

Description

本開示は、落雷判定制御装置、電力供給システム、及び、落雷判定制御方法に関する。 The present disclosure relates to a lightning strike determination control device, a power supply system, and a lightning strike determination control method.

特許文献1には、雷の主放電に伴って発生する電界に基づいて、落雷を検出する技術が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a technique for detecting a lightning strike based on an electric field generated by the main discharge of lightning.

特開平4-9792号公報JP-A-4-9792

ここで、航空機及び風力発電設備等は、落雷による被害を受けることがある。このような航空機及び風力発電設備に対して、特許文献1に開示された技術を適用した場合、航空機及び風力発電接部においては、落雷を検出することができても、その落雷の電流が、それらの電力系統に侵入してしまうおそれがある。 Here, aircraft, wind power generation facilities, and the like may be damaged by lightning strikes. When the technology disclosed in Patent Document 1 is applied to such an aircraft and wind power generation equipment, even if a lightning strike can be detected at the interface between the aircraft and the wind power generation equipment, the current of the lightning strike is There is a risk of intrusion into those power systems.

具体的に、航空機には、炭素繊維強化プラスチックのような、絶縁材料又は高抵抗材料を用いて、機体が製造されたものがある。このような航空機においては、金属製の機体を有するものと比べて、電磁界に対する遮蔽効果が低くなる。このため、航空機が落雷を受けてしまうと、落雷の電流がその機体内の電力系統に侵入し、当該電力系統を損傷させるおそれがある。 Specifically, some aircraft have fuselages manufactured using insulating or high resistance materials, such as carbon fiber reinforced plastics. Such an aircraft has a lower shielding effect against electromagnetic fields than an aircraft having a metal airframe. Therefore, if an aircraft is struck by lightning, the current from the lightning strike may enter the power system within the aircraft and damage the power system.

また、航空機には、発電機、モータ、及び、推進用ファンを備えたものがある。この航空機は、発電機によって発生された電力を用いてモータを駆動し、このモータの駆動によって推進用ファンを回転させることで、推進力を得ている。このような航空機においては、推進用ファンに対向して、機体に開口部が形成されているため、電磁界に対する遮蔽効果が低くなる。このため、航空機が落雷を受けてしまうと、落雷の電流が、ファン及びこれに直結するモータを介して、その機体内の電力系統に侵入し、当該電力系統を損傷させるおそれがある。 Some aircraft also include generators, motors, and propulsion fans. This aircraft obtains propulsion by driving a motor using electric power generated by a generator, and driving the motor to rotate a propulsion fan. In such an aircraft, since an opening is formed in the fuselage facing the propulsion fan, the shielding effect against the electromagnetic field is reduced. Therefore, if an aircraft is struck by lightning, the current from the lightning strike may enter the power system in the aircraft via the fan and the motor directly connected thereto, and damage the power system.

そして、風力発電設備が落雷を受けてしまうと、落雷の電流が、風車及び発電機を介して、その設備内の電力系統に侵入し、当該電力系統を損傷させるおそれがある。 If a wind power generation facility is struck by lightning, the current from the lightning strike may enter the power system in the facility via the windmill and the generator and damage the power system.

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線に流すことができる落雷判定制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a lightning strike determination control device capable of causing a lightning current to flow through a ground wire before the main discharge of a lightning strike occurs. and

本開示に係る落雷判定制御装置は、航空機に設けられた雷センサによって検出された、航空機への落雷の放電波形データを取得する取得部と、取得部によって取得された落雷の放電波形データから、落雷の主放電が発生する前の前駆放電と、この前駆放電の直後に発生する主放電とを検出する検出部と、検出部によって落雷の前駆放電が検出された場合、航空機が主放電による落雷を受けると判定する判定部と、判定部が落雷を受けると判定した場合、落雷の主放電が発生するまでに、航空機の推進力を得るための電力を電源からモータに供給する回路と、接地線とを接続する接地器を閉動作させ、回路内に侵入した落雷による電流を接地線に流す制御部とを備えるものである。 A lightning strike determination control device according to the present disclosure includes an acquisition unit that acquires discharge waveform data of a lightning strike on an aircraft, which is detected by a lightning sensor provided on the aircraft , and the lightning discharge waveform data acquired by the acquisition unit. a detection unit for detecting a predischarge before the main discharge of a lightning strike and a main discharge that occurs immediately after the predischarge; and a circuit that supplies power from the power supply to the motor to obtain the propulsion force of the aircraft before the main discharge of the lightning strike occurs when the determination unit determines that the lightning strike has occurred. and a control unit that closes an earthing device that is connected to the earthing wire and causes current caused by a lightning strike that has entered the circuit to flow through the earthing wire .

本開示によれば、上記のように構成したので、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線に流すことができる。 According to the present disclosure, since it is configured as described above, it is possible to cause the lightning current to flow through the ground line before the main discharge of the lightning strike occurs.

実施の形態1に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device according to Embodiment 1 is applied; FIG. 電源の構成を示す図である。3 is a diagram showing the configuration of a power supply; FIG. 実施の形態1に係る落雷判定制御装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a lightning strike determination control device according to Embodiment 1; FIG. 落雷の放電波形(電界強度波形)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a discharge waveform (electric field intensity waveform) of a lightning strike; 実施の形態1に係る電力供給システムが適用される航空機の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an aircraft to which a power supply system according to Embodiment 1 is applied; FIG. 複数の負荷機器を有する電力供給システムの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply system having multiple load devices; FIG. 実施の形態1に係る落雷判定制御方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a lightning strike determination control method according to Embodiment 1; 図8A及び図8Bは、実施の形態1に係る落雷判定制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。8A and 8B are diagrams showing an example of the hardware configuration of the lightning strike determination control device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device according to a second embodiment is applied; 実施の形態3に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device according to a third embodiment is applied; 実施の形態3に係る電力供給システムが適用される航空機の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an aircraft to which a power supply system according to Embodiment 3 is applied; 実施の形態4に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an aircraft to which a lightning strike determination control device according to Embodiment 4 is applied; 実施の形態5に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の電力供給システムにおける接地器の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an earthing switch in an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device according to Embodiment 5 is applied; 実施の形態6に係る落雷判定制御装置が適用される航空機の電力供給システムにおける接地器の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an earthing switch in an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device according to a sixth embodiment is applied; 接地器の要部拡大図である。図15Aは、固定側電極と可動側電極とが接続していない状態を示す図である。図15Bは、固定側電極と可動側電極とが接続している状態を示す図である。It is a principal part enlarged view of an earthing|grounding switch. FIG. 15A is a diagram showing a state in which fixed-side electrodes and movable-side electrodes are not connected. FIG. 15B is a diagram showing a state in which fixed-side electrodes and movable-side electrodes are connected. 実施の形態7に係る落雷判定制御装置が適用される風力発電設備の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a wind power generation facility to which a lightning strike determination control device according to Embodiment 7 is applied; 実施の形態7に係る落雷判定制御装置が適用される風力発電設備の電力供給システムの構成を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply system for wind power generation equipment to which a lightning strike determination control device according to Embodiment 7 is applied; 実施の形態8に係る落雷判定制御装置が適用される風力発電設備の電力供給システムの構成を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply system for wind power generation equipment to which a lightning strike determination control device according to an eighth embodiment is applied;

以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to describe the present disclosure in more detail, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

実施の形態1.
実施の形態1に係る落雷判定制御装置10について、図1から図8を用いて説明する。
Embodiment 1.
A lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.

図1は、実施の形態1に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。図2は、電源21の構成を示す図である。図3は、実施の形態1に係る落雷判定制御装置10の構成を示すブロック図である。図4は、落雷の放電波形(電界強度波形)を示す図である。図5は、実施の形態1に係る電力供給システムが適用される航空機の構成を示す図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an aircraft power supply system to which a lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 1 is applied. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the power supply 21. As shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 1. As shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a discharge waveform (electric field strength waveform) of a lightning strike. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an aircraft to which the power supply system according to Embodiment 1 is applied.

図1に示すように、航空機の電力供給システムは、落雷判定制御装置10、雷センサ15、電源21、負荷機器22、開閉器23、通電経路24、接地線25、接地器26、及び、接地回路27を備えている。通電経路24は、例えば、ケーブル等である。開閉器23及び接地器26は、例えば、機械式スイッチである。 As shown in FIG. 1, the aircraft power supply system includes a lightning strike determination control device 10, a lightning sensor 15, a power source 21, a load device 22, a switch 23, a current path 24, a ground wire 25, a grounding device 26, and a grounding device. A circuit 27 is provided. The energization path 24 is, for example, a cable or the like. The switch 23 and the grounding device 26 are, for example, mechanical switches.

電源21と負荷機器22とは、開閉器23及び通電経路24を介して接続されている。負荷機器22は、電力供給の対象機器であって、電源21からの電流を、開閉器23及び通電経路24を介して受けることで動作する。開閉器23は、閉じることで、電源21と通電経路24とを繋げる。また、開閉器23は、開くことで、電源21と通電経路24との間を遮断する。 The power source 21 and the load device 22 are connected via a switch 23 and an electricity path 24 . The load device 22 is a device to which power is supplied, and operates by receiving current from the power supply 21 via the switch 23 and the conduction path 24 . The switch 23 connects the power supply 21 and the current path 24 by closing. Moreover, the switch 23 cuts off between the power source 21 and the energization path 24 by opening.

接地器26は、通電経路24と接地線25とを接続している。接地器26は、閉じることで、通電経路24を接地線25に対して接続させる。また、接地器26は、開くことで、通電経路24を接地線25に対して絶縁させる。 The grounding device 26 connects the conducting path 24 and the grounding wire 25 . The grounding switch 26 connects the current-carrying path 24 to the grounding line 25 by closing. In addition, the grounding device 26 insulates the conducting path 24 from the grounding wire 25 by opening.

図1は、開閉器23が閉じた状態で、且つ、接地器26が開いた状態を示している。このような状態においては、電源21から出力された電力は、負荷機器22に供給される。 FIG. 1 shows a state in which the switch 23 is closed and the earthing switch 26 is open. In such a state, power output from power supply 21 is supplied to load device 22 .

接地回路27は、電源21と接地線25とを接続している。ここで、電源21から負荷機器22に供給される電流は、交流又は直流であっても良い。例えば、電源21から負荷機器22に供給される電流が3相交流である場合、3相の中性点は、接地回路27に接続されている。 The ground circuit 27 connects the power supply 21 and the ground line 25 . Here, the current supplied from the power supply 21 to the load device 22 may be AC or DC. For example, when the current supplied from the power supply 21 to the load device 22 is three-phase alternating current, the three-phase neutral point is connected to the ground circuit 27 .

図2に示すように、電源21は、例えば、筐体21a、内部回路21b、及び、浮遊容量21cを有している。筐体21aの内部には、内部回路21b及び浮遊容量21cが設けられている。筐体21aの内面と内部回路21bとの間には、浮遊容量21cが存在している。内部回路21bは、開閉器23の一端と接続されている。浮遊容量21cは、接地回路27と接続している。 As shown in FIG. 2, the power supply 21 has, for example, a housing 21a, an internal circuit 21b, and a stray capacitance 21c. An internal circuit 21b and a stray capacitance 21c are provided inside the housing 21a. A stray capacitance 21c exists between the inner surface of the housing 21a and the internal circuit 21b. The internal circuit 21 b is connected to one end of the switch 23 . The floating capacitance 21c is connected to the ground circuit 27. FIG.

落雷判定制御装置10は、雷センサ15、開閉器23、及び、接地器26と接続している。雷センサ15は、雷の放電波形に関するデータを検出する。また、雷センサ15は、検出した雷の放電波形データを落雷判定制御装置10に出力する。落雷判定制御装置10は、取得した雷の放電波形データに基づいて、開閉器23の開閉、及び、接地器26の開閉を制御する。 The lightning strike determination control device 10 is connected to the lightning sensor 15 , the switch 23 and the grounding device 26 . The lightning sensor 15 detects data on lightning discharge waveforms. The lightning sensor 15 also outputs the detected lightning discharge waveform data to the lightning strike determination control device 10 . The lightning strike determination control device 10 controls opening/closing of the switch 23 and opening/closing of the grounding switch 26 based on the acquired lightning discharge waveform data.

なお、電力供給システムは、雷センサ15に替えて、電界強度を計測するアンテナ、又は、航空機の機体20を流れる電流を検出する電流センサでも構わない。 In place of the lightning sensor 15, the power supply system may be an antenna for measuring electric field intensity or a current sensor for detecting current flowing through the airframe 20 of the aircraft.

図3に示すように、落雷判定制御装置10は、取得部11、検出部12、判定部13、及び、制御部14を有している。 As shown in FIG. 3 , the lightning strike determination control device 10 has an acquisition unit 11 , a detection unit 12 , a determination unit 13 , and a control unit 14 .

取得部11は、雷センサ15によって検出された雷の放電波形データを取得する。 The obtaining unit 11 obtains discharge waveform data of lightning detected by the lightning sensor 15 .

ここで、雷センサ15によって検出された雷の放電波形データは、取得部11に時々刻々と送られる。図4は、その雷の放電波形を示している。図4の縦軸は、電界強度を示し、図4の横軸は、時間を示している。雷の放電波形は、前半部分の波形W1と後半部分の波形W2とに分けることができる。前半部分の波形W1は、前駆放電を示しており、後半部分の波形W2は、主放電を示している。前駆放電は、落雷の前兆現象であり、落雷が起こる前に発生するものである。主放電は、落雷が起きたときに発生するものである。 Here, the lightning discharge waveform data detected by the lightning sensor 15 is sent to the acquisition unit 11 moment by moment. FIG. 4 shows the discharge waveform of the lightning. The vertical axis in FIG. 4 indicates the electric field intensity, and the horizontal axis in FIG. 4 indicates time. A lightning discharge waveform can be divided into a first half waveform W1 and a second half waveform W2. The waveform W1 in the first half indicates the predischarge, and the waveform W2 in the second half indicates the main discharge. A predischarge is a precursor phenomenon of a lightning strike and occurs before a lightning strike occurs. A main discharge is generated when a lightning strike occurs.

検出部12は、取得部11によって取得された雷の放電波形データから、雷の前駆放電及び主放電を検出する。 The detection unit 12 detects a lightning precursor discharge and a main discharge from the lightning discharge waveform data acquired by the acquisition unit 11 .

判定部13は、検出部12によって雷の前駆放電が検出された場合、落雷を受けると判定する。 The determination unit 13 determines that a lightning strike is received when the detection unit 12 detects the predischarge of lightning.

制御部14は、判定部13が落雷を受けると判定した場合、雷が主放電を発生するまでに、対象機器への電流を遮断し、且つ、対象機器への電流が流れる通電経路24と接地線25とを接続する接地器26を閉じる。より詳細には、制御部14は、判定部13が落雷を受けると判定した場合、雷が主放電を発生するまでに、開閉器23を開ける一方、接地器26を閉じる。 When the determination unit 13 determines that the lightning strike occurs, the control unit 14 cuts off the current to the target device before the lightning generates the main discharge, and the energization path 24 through which the current flows to the target device is grounded. Close the grounding device 26 that connects with line 25 . More specifically, when the determination unit 13 determines that lightning strikes, the control unit 14 opens the switch 23 and closes the earthing switch 26 before the lightning causes the main discharge.

また、制御部14は、検出部12が雷の主放電を検出してから所定期間経過後に、対象機器に向けて電流を流し、且つ、接地器26を開ける。より詳細には、制御部14は、雷の主放電が終了すると、開閉器23を閉じる一方、接地器26を開ける。 Further, after a predetermined period of time has passed since the detection unit 12 detected the main discharge of lightning, the control unit 14 causes the current to flow to the target device and opens the grounding device 26 . More specifically, when the main discharge of lightning ends, the control unit 14 closes the switch 23 and opens the grounding switch 26 .

具体的には、図4に示すように、航空機の機体20における先端部には、雷センサ15が設けられている。この雷センサ15は、検出した雷の放電波形データを、落雷判定制御装置10に時々刻々と送っている。 Specifically, as shown in FIG. 4, a lightning sensor 15 is provided at the tip of the airframe 20 of the aircraft. The lightning sensor 15 sends the detected lightning discharge waveform data to the lightning strike determination control device 10 from time to time.

そして、落雷判定制御装置10は、前駆放電に対応した波形W1が発生する時間帯において、検出された電界強度値が、予め設定された閾値よりも超えたと判定したときに、開閉器23及び接地器26に対して、動作開始指令を出力する。前駆放電に対応した波形W1が発生する時間帯とは、例えば、主放電に対応した波形W2の発生開始時刻から2~3ms手前のことである。 Then, when the lightning strike determination control device 10 determines that the detected electric field strength value exceeds a preset threshold value in the time period in which the waveform W1 corresponding to the predischarge occurs, the switch 23 and the ground It outputs an operation start command to the device 26 . The time zone in which the waveform W1 corresponding to the precursor discharge is generated is, for example, 2 to 3 ms before the start time of generation of the waveform W2 corresponding to the main discharge.

これに対して、開閉器23は、開動作を開始する。一方、接地器26は、閉動作を開始する。開閉器23及び接地器26は、雷の主放電が発生するまでに、その動作を完了する。開閉器23の動作完了とは、落雷判定制御装置10による動作開始指令を受けてから、電源21から供給される電流を遮断したときを示す。接地器26の動作完了とは、落雷判定制御装置10による動作開始指令を受けてから、接点間を閉じたときを示す。このとき、開閉器23の開動作が開始されてから、接地器26の閉動作が開始される。即ち、上記2~3msという期間は、開閉器23の開動作及び接地器26の閉動作が完了するまでに必要な期間である。 In response to this, the switch 23 starts the opening operation. On the other hand, the earthing switch 26 starts closing operation. The switch 23 and the grounding switch 26 complete their operation by the time the lightning main discharge occurs. Completion of the operation of the switch 23 indicates the time when the current supplied from the power supply 21 is cut off after receiving the operation start command from the lightning strike determination control device 10 . Completion of the operation of the earthing switch 26 indicates the time when the contacts are closed after receiving an operation start command from the lightning strike determination control device 10 . At this time, after the opening operation of the switch 23 is started, the closing operation of the grounding device 26 is started. That is, the period of 2 to 3 ms is a period required until the opening operation of the switch 23 and the closing operation of the grounding switch 26 are completed.

また、落雷判定制御装置10は、雷の主放電が発生し終わると、電力供給システムの回路を、雷の発生前の元の状態に復帰させる。即ち、落雷判定制御装置10は、開閉器23及び接地器26に対して、復帰指令を出力する。これに対して、開閉器23は、閉動作を開始する。一方、接地器26は、開動作を開始する。このとき、接地器26の開動作が開始されてから、開閉器23の開動作が開始される。 Further, when the main discharge of lightning has finished occurring, the lightning strike determination control device 10 restores the circuit of the power supply system to the original state before the occurrence of lightning. That is, the lightning strike determination control device 10 outputs a return command to the switch 23 and the grounding device 26 . In response to this, the switch 23 starts closing operation. On the other hand, the earthing switch 26 starts opening operation. At this time, the opening operation of the switch 23 is started after the opening operation of the earthing switch 26 is started.

また、図5に示すように、機体20が落雷を受けた場合、雷の電流は、機体20の先頭から尾部、又は、機体20の尾部から先頭に向けて流れる。このとき、機体20が金属製の外板で覆われている場合、雷の電流は、その外板の外面に沿って流れる。金属製の外板は、電磁遮蔽が有効であるため、雷の電流による機体20の内部への電磁的な影響は少ないと考えられる。 Further, as shown in FIG. 5 , when the airframe 20 is struck by lightning, the lightning current flows from the front to the tail of the airframe 20 or from the tail to the head of the airframe 20 . At this time, if the fuselage 20 is covered with a metal skin, the lightning current flows along the outer surface of the skin. Since the metal skin is effective in electromagnetic shielding, it is considered that the lightning current has little electromagnetic influence on the interior of the fuselage 20 .

しかしながら、近年、航空機には、外板が炭素繊維強化プラスチックで製造されるものがある。このような航空機においては、雷の電流は、絶縁破壊を起こしながら、外板の外面を流れるか、又は、機体20の骨格となる金属製の機体フレームに沿って流れる。従って、外板が炭素繊維強化プラスチックで形成される航空機は、外板が金属材料で形成される航空機よりも、電磁遮蔽の効果が低いため、機体20の内部に電磁誘導を引き起こすおそれがある。 However, in recent years, some aircraft have outer skins made of carbon fiber reinforced plastic. In such an aircraft, the lightning current flows along the outer surface of the skin or along the metal fuselage frame that forms the skeleton of the fuselage 20, causing dielectric breakdown. Therefore, an aircraft whose skin is made of carbon fiber reinforced plastic has a lower electromagnetic shielding effect than an aircraft whose skin is made of a metal material, and may cause electromagnetic induction inside the fuselage 20 .

例えば、図4に示すように、雷の電流は、磁界強度が急峻に変化している主放電の発生と共に流れる。雷の放電波形は、三角状のパルス波形であるため、雷の電流からの電磁誘導によって、通電経路24に電圧が発生し、当該通電経路24に誘導電流が流れる。この誘導電流は、電源21の接地回路27及び浮遊容量21cを介して、接地線25に流れて行くが、このとき、電源21が誘導電流によって破壊される場合、又は、電源21が絶縁不良を起こした後、誘導電流の続流が短絡電流となることで、当該電源21が破壊される場合がある。 For example, as shown in FIG. 4, a lightning current flows with the occurrence of a main discharge with a sharp change in magnetic field strength. Since the discharge waveform of lightning is a triangular pulse waveform, a voltage is generated in the conducting path 24 due to electromagnetic induction from the current of the lightning, and an induced current flows through the conducting path 24 . This induced current flows to the ground line 25 via the ground circuit 27 and stray capacitance 21c of the power supply 21. At this time, if the power supply 21 is destroyed by the induced current, or if the power supply 21 suffers from insulation failure, After the occurrence, the power supply 21 may be destroyed due to the follow-on of the induced current becoming a short-circuit current.

通常、雷の誘導電流は、酸化亜鉛素子を用いた避雷器によって抑制することができる。このため、航空機の外板を炭素繊維強化プラスチックとした場合、雷の誘導電流が大きくなるため、通電容量が大きな避雷器が必要となる。また、避雷器は、雷の主放電が発生してから動作するものであるため、航空機には、一時的に高電圧が発生する場合がある。このため、航空機は、それを低減するために、更に大きな通電容量を有する避雷器を必要とする。 Generally, lightning induced currents can be suppressed by lightning arresters using zinc oxide elements. Therefore, when the outer skin of an aircraft is made of carbon fiber reinforced plastic, the induced current of lightning increases, so a lightning arrester with a large current carrying capacity is required. In addition, since the lightning arrester operates after the main discharge of lightning occurs, there are cases where a high voltage is temporarily generated in the aircraft. Therefore, aircraft require lightning arresters with greater current-carrying capacity to reduce it.

これに対して、実施の形態1に係る落雷判定制御装置10は、航空機の機体20が落雷を受けそうなときに、当該落雷の主放電が発生する前に、電力供給システムの回路を接地させている。このため、落雷判定制御装置10は、雷の誘導電流を接地線25に流すことができるので、負荷機器22に対して高電圧が印加されることを抑制することができる。また、落雷判定制御装置10と避雷器とを併用する場合、その避雷器は、小さな通電容量のものとなる。このため、落雷判定制御装置10は、避雷器の小型軽量化を図ることができる。 On the other hand, the lightning strike determination control device 10 according to the first embodiment grounds the circuit of the power supply system before the main discharge of the lightning strike occurs when the airframe 20 of the aircraft is likely to be struck by lightning. ing. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can cause the lightning induced current to flow through the ground wire 25 , and can suppress application of a high voltage to the load device 22 . Further, when the lightning strike determination control device 10 and a lightning arrester are used together, the lightning arrester has a small current carrying capacity. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can reduce the size and weight of the lightning arrester.

なお、図6は、複数の負荷機器22を有する電力供給システムの構成を示す回路図である。この図6に示すように、電力供給システムにおいて、1つの電源21に対して複数の負荷機器22が設けられる場合、当該回路は、例えば、分岐線28を備える。分岐線28は、負荷機器22の数に対応するものであり、電源21に接続されている。この分岐線28の先には、開閉器23及び接地器26が1組みずつ接続されている。このとき、落雷判定制御装置10は、各組(分岐ごと)の開閉器23及び接地器26に接続されている。落雷判定制御装置10は、各組の開閉器23及び接地器26を同時に制御することができる。図6は、2つの負荷機器22を有する電力供給システムの構成例を示している。 6 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply system having a plurality of load devices 22. As shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the power supply system, when a plurality of load devices 22 are provided for one power source 21, the circuit includes branch lines 28, for example. The branch lines 28 correspond to the number of load devices 22 and are connected to the power supply 21 . A switch 23 and a grounding device 26 are connected to the tip of the branch line 28 in pairs. At this time, the lightning strike determination control device 10 is connected to the switches 23 and grounding devices 26 of each set (for each branch). The lightning strike determination control device 10 can control each set of switches 23 and grounding switches 26 at the same time. FIG. 6 shows a configuration example of a power supply system having two load devices 22. As shown in FIG.

次に、実施の形態1に係る落雷判定制御方法について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態1に係る落雷判定制御方法のフローチャートである。 Next, a lightning strike determination control method according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flow chart of the lightning strike determination control method according to the first embodiment.

図7に示すように、ステップST11において、取得部11は、雷センサ15によって検出された雷の放電波形データを取得する。 As shown in FIG. 7, in step ST11, the acquisition unit 11 acquires discharge waveform data of lightning detected by the lightning sensor 15. FIG.

ステップST12において、検出部12は、取得部11によって取得された雷の放電波形データから、雷の主放電が発生する前の前駆放電を検出する。 In step ST<b>12 , the detection unit 12 detects a precursor discharge before the main discharge of lightning occurs from the lightning discharge waveform data acquired by the acquisition unit 11 .

ステップST13において、判定部13は、検出部12によって雷の前駆放電が検出された場合、落雷を受けると判定する。 In step ST<b>13 , when the detector 12 detects a lightning predischarge, the determination unit 13 determines that lightning strikes.

ステップST14において、制御部14は、判定部13が落雷を受けると判定した場合、雷が主放電を発生するまでに、接地器26を閉じる。そして、落雷判定制御方法は、終了する。 In step ST14, when the determination unit 13 determines that the lightning strikes, the control unit 14 closes the grounding device 26 before the lightning generates the main discharge. Then, the lightning strike determination control method ends.

次に、落雷判定制御装置10のハードウェア構成について、図8を用いて説明する。図8A及び図8Bは、実施の形態1に係る落雷判定制御装置10のハードウェア構成の一例を示す図である。 Next, the hardware configuration of the lightning strike determination control device 10 will be described using FIG. 8A and 8B are diagrams showing an example of the hardware configuration of the lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 1. FIG.

図8Aに示す如く、落雷判定制御装置10は、コンピュータにより構成されており、当該コンピュータは、プロセッサ91及びメモリ92を有している。メモリ92には、当該コンピュータを取得部11、検出部12、判定部13、及び、制御部14として機能させるためのプログラムが記憶されている。メモリ92に記憶されているプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、取得部11、検出部12、判定部13、及び、制御部14の機能が実現される。 As shown in FIG. 8A, the lightning strike determination control device 10 is configured by a computer, and the computer has a processor 91 and a memory 92 . The memory 92 stores programs for causing the computer to function as the acquisition unit 11 , the detection unit 12 , the determination unit 13 , and the control unit 14 . The functions of the acquisition unit 11, the detection unit 12, the determination unit 13, and the control unit 14 are realized by the processor 91 reading and executing the programs stored in the memory 92. FIG.

また、図8Bに示す如く、落雷判定制御装置10は、処理回路93により構成されても良い。この場合、取得部11、検出部12、判定部13、及び、制御部14の機能が処理回路93により実現されても良い。 Moreover, as shown in FIG. 8B, the lightning strike determination control device 10 may be configured by a processing circuit 93 . In this case, the processing circuit 93 may implement the functions of the acquisition unit 11 , the detection unit 12 , the determination unit 13 , and the control unit 14 .

更に、落雷判定制御装置10は、プロセッサ91、メモリ92、及び、処理回路93により構成されても良い(図示省略)。この場合、取得部11、検出部12、判定部13、及び、制御部14の機能のうちの一部の機能がプロセッサ91及びメモリ92により実現されて、残余の機能が処理回路93により実現されるものであっても良い。 Furthermore, the lightning strike determination control device 10 may be configured by a processor 91, a memory 92, and a processing circuit 93 (not shown). In this case, some of the functions of the acquisition unit 11, the detection unit 12, the determination unit 13, and the control unit 14 are implemented by the processor 91 and the memory 92, and the remaining functions are implemented by the processing circuit 93. It can be anything.

プロセッサ91は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、DSP(Digital Signal Processor)を用いたものである。 The processor 91 uses, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a microprocessor, a microcontroller, or a DSP (Digital Signal Processor).

メモリ92は、例えば、半導体メモリ又は磁気ディスクを用いたものである。より具体的には、メモリ92は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、SSD(Solid State Drive)、又は、HDD(Hard Disk Drive)等を用いたものである。 The memory 92 uses, for example, a semiconductor memory or a magnetic disk. More specifically, the memory 92 includes RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), SD (Electrically Erasable Programmable Solid-On Memory). State Drive), HDD (Hard Disk Drive), or the like is used.

処理回路93は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、SoC(System-on-a-Chip)、又は、システムLSI(Large-Scale Integration)を用いたものである。 The processing circuit 93 is, for example, ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), FPGA (Field-Programmable Gate Array), SoC (System-on-a-Chip), or system LSI (Large-Scale Integration).

以上、実施の形態1に係る落雷判定制御装置10は、雷センサ15によって検出された雷の放電波形データを取得する取得部11と、取得部11によって取得された雷の放電波形データから、雷の主放電が発生する前の前駆放電を検出する検出部12と、検出部12によって雷の前駆放電が検出された場合、落雷を受けると判定する判定部13と、判定部13が落雷を受けると判定した場合、雷の主放電が発生するまでに、接地線25に接続する接地器26を閉動作させる制御部14とを備える。このため、落雷判定制御装置10は、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線25に流すことができる。 As described above, the lightning strike determination control device 10 according to the first embodiment includes the acquisition unit 11 that acquires the lightning discharge waveform data detected by the lightning sensor 15, and the lightning discharge waveform data acquired by the acquisition unit 11. a detection unit 12 for detecting a predischarge before the main discharge occurs; a determination unit 13 for determining that a lightning strike is received when the detection unit 12 detects a lightning predischarge; and the determination unit 13 receives the lightning strike. and a control unit 14 that closes the grounding device 26 connected to the grounding wire 25 until the main discharge of lightning occurs when it is determined. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can cause the lightning current to flow through the ground wire 25 before the main discharge of the lightning strike occurs.

また、落雷判定制御装置10においては、検出部12は、雷の放電波形データから、雷の主放電を検出し、制御部14は、検出部12が雷の主放電を検出してから所定期間経過後に、接地器26を開動作させる。このため、落雷判定制御装置10は、雷の主放電が発生した後に、現在の回路状態を、落雷を受ける前の元の回路状態に容易に復帰させることができる。 In the lightning strike determination control device 10, the detection unit 12 detects the main discharge of lightning from the lightning discharge waveform data, and the control unit 14 detects the main discharge of lightning for a predetermined period after the detection unit 12 detects the main discharge of lightning. After the passage of time, the grounding switch 26 is opened. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can easily restore the current circuit state to the original circuit state before the lightning strike after the lightning main discharge occurs.

実施の形態2.
実施の形態2に係る電力供給システムについて、図9を用いて詳細に説明する。図9は、実施の形態2に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。
Embodiment 2.
A power supply system according to Embodiment 2 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of an aircraft power supply system to which the lightning strike determination control device 10 according to the second embodiment is applied.

図9に示すように、実施の形態2に係る電力供給システムにおける負荷機器22は、電流変換器31、モータ32、及び、ファン33から構成されている。この負荷機器22は、電流変換器31、モータ32、及び、ファン33の順で接続したものである。 As shown in FIG. 9, the load device 22 in the power supply system according to the second embodiment includes a current converter 31, a motor 32, and a fan 33. As shown in FIG. This load device 22 is configured by connecting a current converter 31, a motor 32, and a fan 33 in this order.

電流変換器31は、電源21から供給された電流の大きさを制御する。モータ32は、電流変換器31によって制御された電流の大きさに応じて、回転数が制御される。ファン33は、モータ32の回転軸32aと直結しており、当該モータ32の回転軸32aと共に回転する。このため、航空機は、ファン33が回転することで、推進力を得る。 Current converter 31 controls the magnitude of the current supplied from power supply 21 . The rotation speed of the motor 32 is controlled according to the magnitude of the current controlled by the current converter 31 . The fan 33 is directly connected to the rotating shaft 32 a of the motor 32 and rotates together with the rotating shaft 32 a of the motor 32 . Therefore, the aircraft obtains propulsive force by rotating the fan 33 .

なお、モータ32が電源21の周波数で同期するものとなる場合、電力供給システムには、電流変換器31を省略することができる。 If the motor 32 is synchronized with the frequency of the power supply 21, the current converter 31 can be omitted from the power supply system.

開閉器23は、閉じることで、電源21と電流変換器31とを繋げる。また、開閉器23は、開くことで、電源21と電流変換器31との間を遮断する。 The switch 23 connects the power supply 21 and the current converter 31 by closing. Moreover, the switch 23 cuts off between the power supply 21 and the current converter 31 by opening.

接地器26は、通電経路24と接地線25とを接続している。接地器26は、閉じることで、通電経路24を接地線25に対して接続させる。また、接地器26は、開くことで、通電経路24を接地線25に対して絶縁させる。 The grounding device 26 connects the conducting path 24 and the grounding wire 25 . The grounding switch 26 connects the current-carrying path 24 to the grounding line 25 by closing. In addition, the grounding device 26 insulates the conducting path 24 from the grounding wire 25 by opening.

以上、実施の形態2に係る電力供給システムは、電源21から電力が供給されるモータ32と、モータ32に供給される電流の大きさを制御する電流変換器31と、電源21と電流変換器31との間に接続される開閉器23と、一端が開閉器23と電流変換器31との間に接続し、他端が接地線25と接続する接地器26と、開閉器23及び接地器26に接続する制御部14を有する落雷判定制御装置10とを備える。このため、電力供給システムは、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線25に流すことができる。 As described above, the power supply system according to the second embodiment includes the motor 32 to which power is supplied from the power supply 21, the current converter 31 that controls the magnitude of the current supplied to the motor 32, the power supply 21 and the current converter. a switch 23 connected between the switch 23 and the current converter 31, an earthing device 26 having one end connected between the switch 23 and the current converter 31 and the other end connected to the ground wire 25, the switch 23 and the earthing device and a lightning strike determination control device 10 having a control unit 14 connected to 26 . Therefore, the power supply system can cause the lightning current to flow through the ground line 25 before the main discharge of the lightning strike occurs.

実施の形態3.
実施の形態3に係る電力供給システムについて、図10及び図11を用いて説明する。図10は、実施の形態3に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の電力供給システムの構成を示す回路図である。図11は、実施の形態3に係る電力供給システムが適用される航空機の構成を示す図である。
Embodiment 3.
A power supply system according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of an aircraft power supply system to which the lightning strike determination control device 10 according to the third embodiment is applied. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of an aircraft to which the power supply system according to Embodiment 3 is applied.

図10に示す実施の形態3に係る電力供給システムは、図9に示す実施の形態2に係る電力供給システムに対して、構成機器が同じであるが、落雷判定制御装置10及び接地器26の接続先が異なっている。 The power supply system according to the third embodiment shown in FIG. 10 has the same components as the power supply system according to the second embodiment shown in FIG. The connection destination is different.

図10に示すように、接地器26の一端は、電流変換器31とモータ32とを接続する接続線に接続されている。また、接地器26の他端は、接地線25に接続されている。落雷判定制御装置10の出力端は、接地器26及び電流変換器31に接続されている。即ち、落雷判定制御装置10は、動作開始指令及び復帰指令を接地器26及び電流変換器31に出力する。 As shown in FIG. 10, one end of the grounding device 26 is connected to a connection line connecting the current converter 31 and the motor 32 . Also, the other end of the grounding device 26 is connected to the grounding wire 25 . An output terminal of the lightning strike determination control device 10 is connected to the grounding device 26 and the current converter 31 . That is, the lightning strike determination control device 10 outputs an operation start command and a return command to the grounding device 26 and the current converter 31 .

電流変換器31は、落雷判定制御装置10の制御部14から動作開始指令を受けた場合、通常の電流変換動作を停止して、モータ32への通電を停止する。接地器26は、落雷判定制御装置10の制御部14から動作開始指令を受けた場合、閉動作を開始する。接地器26及び電流変換器31は、雷の主放電が発生するまでに、その動作を完了する。このとき、電流変換器31の通電停止動作が開始されてから、接地器26の閉動作が開始される。 When the current converter 31 receives an operation start command from the control unit 14 of the lightning strike determination control device 10 , the current converter 31 stops normal current conversion operation and stops energizing the motor 32 . The earthing switch 26 starts the closing operation when receiving an operation start command from the control unit 14 of the lightning strike determination control device 10 . The earthing switch 26 and the current transformer 31 complete their operation by the time the lightning main discharge occurs. At this time, the closing operation of the grounding device 26 is started after the current converter 31 is started to be deenergized.

また、電流変換器31は、落雷判定制御装置10の制御部14から復帰指令を受けた場合、通常の電流変換動作をして、モータ32への通電を開始する。接地器26は、落雷判定制御装置10の制御部14から復帰指令を受けた場合、開動作を開始する。このとき、接地器26の開動作が開始されてから、電流変換器31の通電動作が開始される。 Further, when the current converter 31 receives a return command from the control unit 14 of the lightning strike determination control device 10 , the current converter 31 performs a normal current conversion operation and starts energizing the motor 32 . The grounding device 26 starts opening operation when receiving a return command from the control unit 14 of the lightning strike determination control device 10 . At this time, the energization operation of the current converter 31 is started after the opening operation of the earthing device 26 is started.

電流変換器31における通電と通電停止との間の切り替え動作は、半導体を用いたスイッチの開閉動作によって行われる。このため、電流変換器31の上記切り替え動作は、機械式スイッチとなる開閉器23の開閉動作よりも、高速で行われる。 The switching operation between energization and energization stoppage in the current converter 31 is performed by the opening/closing operation of a switch using a semiconductor. Therefore, the switching operation of the current converter 31 is performed at a higher speed than the switching operation of the switch 23, which is a mechanical switch.

図11に示すように、航空機の尾部に設けられたファン33が落雷を受けた場合、その雷の電流は、主に、航空機の外板に向けて流れるが(太い実線)、その中には、そのまま、ファン33を介して回路内に侵入するもの(細い実線)がある。このとき、雷の電流が回路内に分流しても、電流変換器31が通電を停止し、更に、接地器26が閉じているため、その雷の電流は、モータ32から接地器26を介して、接地線25に向けて流れる。このため、電源21及び電流変換器31は、雷の電流によって、損傷することはない。 As shown in FIG. 11, when the fan 33 provided in the tail of the aircraft is struck by lightning, the lightning current mainly flows toward the skin of the aircraft (thick solid line). , some (thin solid lines) intrude into the circuit via the fan 33 as they are. At this time, even if the lightning current is shunted into the circuit, the current converter 31 stops energizing and the earthing switch 26 is closed. , and flows toward the ground line 25 . Therefore, the power supply 21 and the current converter 31 are not damaged by the lightning current.

これに対して、落雷判定制御装置10を設けていない場合、ファン33から回路内に分流した雷の電流は、図11の点線で示すように、モータ32から、電流変換器31及び電源21を介して、接地線25に向けて流れる。このため、電源21及び電流変換器31は、雷の電流によって、損傷してしまう。 On the other hand, when the lightning strike determination control device 10 is not provided, the lightning current diverted from the fan 33 into the circuit flows from the motor 32 to the current converter 31 and the power supply 21 as indicated by the dotted line in FIG. through the ground line 25 . Therefore, the power supply 21 and the current converter 31 are damaged by the lightning current.

以上、実施の形態3に係る電力供給システムは、電源21から電流が供給されるモータ32と、モータ32に供給される電流の大きさを制御する電流変換器31と、一端が電流変換器31とモータ32との間に接続し、他端が接地線25と接続する接地器26と、接地器26及び電流変換器31に接続する制御部14を有する落雷判定制御装置10とを備える。このため、電力供給システムは、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線25に流すことができる。 As described above, the power supply system according to Embodiment 3 includes the motor 32 to which the current is supplied from the power supply 21, the current converter 31 that controls the magnitude of the current supplied to the motor 32, and the current converter 31 that has one end. and the motor 32 , the other end of which is connected to the ground wire 25 ; Therefore, the power supply system can cause the lightning current to flow through the ground line 25 before the main discharge of the lightning strike occurs.

実施の形態4.
実施の形態4に係る電力供給システムについて、図12を用いて説明する。図12は、実施の形態4に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の構成を示す図である。
Embodiment 4.
A power supply system according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing the configuration of an aircraft to which the lightning strike determination control device 10 according to the fourth embodiment is applied.

図12に示す実施の形態4に係る電力供給システムは、モータ32の回転軸32aに雷センサ15を備えている。このため、電力供給システムは、対象機器として、電流変換器31、モータ32、及び、ファン33を備える場合、そのモータ32の回転軸32aに雷センサ15を設けることにより、雷の電流の回路内への直接的な侵入を捉え易くなる。この結果、落雷判定制御装置10は、落雷の有無に対する判定精度を向上させることができる。 A power supply system according to Embodiment 4 shown in FIG. For this reason, when the power supply system includes the current converter 31, the motor 32, and the fan 33 as the target devices, the lightning sensor 15 is provided on the rotation shaft 32a of the motor 32 to detect lightning current in the circuit. It becomes easier to catch direct intrusions into As a result, the lightning strike determination control device 10 can improve the accuracy of determining the presence or absence of a lightning strike.

以上、実施の形態4に係る電力供給システムにおいては、モータ32は、ファン33と接続する回転軸32aを有し、雷センサ15は、回転軸32aに設けられるこのため、電力供給システムは、雷の電流の回路内への直接的な侵入を捉えることができるため、落雷の有無に対する判定精度を向上させることができる。 As described above, in the power supply system according to the fourth embodiment, the motor 32 has the rotating shaft 32a connected to the fan 33, and the lightning sensor 15 is provided on the rotating shaft 32a. Therefore, it is possible to detect the direct intrusion of current into the circuit.

実施の形態5.
実施の形態5に係る落雷判定制御装置10について、図13を用いて説明する。図13は、実施の形態5に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の電力供給システムにおける接地器26の構成を示す図である。
Embodiment 5.
A lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 5 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an earthing switch 26 in an aircraft power supply system to which the lightning strike determination control device 10 according to the fifth embodiment is applied.

図13示すように、機械式スイッチとなる接地器26は、固定部と可動部とから構成されている。固定部と可動部とは、同軸状に配置されている。 As shown in FIG. 13, the grounding switch 26, which is a mechanical switch, is composed of a fixed portion and a movable portion. The fixed part and the movable part are arranged coaxially.

接地器26の固定部は、固定側電極41A、緩衝部材42、絶縁体43、固定部材44、可撓導体45、及び、導体46から構成されている。固定側電極41Aは、緩衝部材42及び絶縁体43を介して、固定部材44に固定されている。緩衝部材42は、例えば、弾性材料で形成されている。固定部材44は、機体20に支持されている。導体46は、可撓導体45を介して、固定側電極41Aに接続されている。 The fixed portion of the grounding device 26 is composed of a fixed electrode 41A, a buffer member 42, an insulator 43, a fixed member 44, a flexible conductor 45, and a conductor 46. As shown in FIG. The fixed-side electrode 41A is fixed to a fixed member 44 with a buffer member 42 and an insulator 43 interposed therebetween. The cushioning member 42 is made of, for example, an elastic material. The fixed member 44 is supported by the fuselage 20 . The conductor 46 is connected through the flexible conductor 45 to the fixed electrode 41A.

接地器26の可動部は、可動側電極51A、絶縁体52、駆動源53、可撓導体54、及び、導体55から構成されている。可動側電極51Aの先端と固定側電極41Aの先端は、対向している。可動側電極51Aは、絶縁体52を介して、駆動源53に固定されている。駆動源53は、機体20に支持されている。 The movable portion of the earthing device 26 is composed of a movable electrode 51A, an insulator 52, a drive source 53, a flexible conductor 54, and a conductor 55. As shown in FIG. The tip of the movable electrode 51A and the tip of the fixed electrode 41A face each other. The movable-side electrode 51A is fixed to a drive source 53 via an insulator 52 . The drive source 53 is supported by the body 20 .

駆動源53は、可動側電極51Aを絶縁体52と共に、その軸方向に移動させるものである。駆動源53は、可動側電極51Aをその軸方向に移動させ、その先端を固定側電極41Aの先端に着脱させる。接地器26は、可動側電極51Aが固定側電極41Aを押圧すると、閉状態となり、可動側電極51Aが固定側電極41Aから離れると、開状態となる。 The drive source 53 moves the movable electrode 51A together with the insulator 52 in its axial direction. The drive source 53 moves the movable-side electrode 51A in its axial direction, and attaches and detaches the tip to/from the tip of the fixed-side electrode 41A. The grounding device 26 is closed when the movable electrode 51A presses the fixed electrode 41A, and is opened when the movable electrode 51A is separated from the fixed electrode 41A.

ここで、接地器26を高速で開閉される場合、可動側電極51Aが固定側電極41Aに対して勢い良く衝突する。このため、可動側電極51Aは、固定側電極41Aへの衝突の反動で、当該固定側電極41Aから離れてしまうおそれがある。 Here, when the grounding device 26 is opened and closed at high speed, the movable electrode 51A collides with the fixed electrode 41A with great force. Therefore, the movable-side electrode 51A may move away from the fixed-side electrode 41A due to the recoil of the collision with the fixed-side electrode 41A.

そこで、本発明に係る接地器26においては、固定側電極41Aが、緩衝部材42を介して、固定部材44に固定されているため、可動側電極51Aから固定側電極41Aへの衝撃力は、緩衝部材42によって、徐々に減衰して吸収される。このため、接地器26においては、雷の主放電が発生している間は、緩衝部材42が圧縮されることで、固定側電極41Aと可動側電極51Aとが接触して離れることはない。 Therefore, in the grounding device 26 according to the present invention, the fixed electrode 41A is fixed to the fixed member 44 via the buffer member 42, so that the impact force from the movable electrode 51A to the fixed electrode 41A is It is gradually attenuated and absorbed by the buffer member 42 . Therefore, in the grounding switch 26, the buffer member 42 is compressed while the main discharge of lightning is occurring, so that the fixed electrode 41A and the movable electrode 51A do not come into contact with each other.

以上、実施の形態5に係る落雷判定制御装置10においては、接地器26は、緩衝部材42を介して固定される固定側電極41Aと、固定側電極41Aに対して着脱可能に移動する可動側電極51Aとを有する。このため、落雷判定制御装置10は、接地器26の閉動作時に発生する衝撃力を、徐々に減衰させて吸収することができる。この結果、落雷判定制御装置10は、雷の主放電が発生している間において、固定側電極41Aと可動側電極51Aとの接触を維持することができる。 As described above, in the lightning strike determination control device 10 according to the fifth embodiment, the earthing device 26 includes the fixed side electrode 41A fixed via the buffer member 42 and the movable side electrode 41A which is detachably movable with respect to the fixed side electrode 41A. and an electrode 51A. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can gradually attenuate and absorb the impact force generated when the earthing switch 26 is closed. As a result, the lightning strike determination control device 10 can maintain contact between the fixed electrode 41A and the movable electrode 51A while the lightning main discharge is occurring.

実施の形態6.
実施の形態6に係る落雷判定制御装置10について、図14及び図15を用いて説明する。図14は、実施の形態5に係る落雷判定制御装置10が適用される航空機の電力供給システムにおける接地器26の構成を示す図である。図15は、接地器26の要部拡大図である。
Embodiment 6.
A lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an earthing switch 26 in an aircraft power supply system to which the lightning strike determination control device 10 according to the fifth embodiment is applied. FIG. 15 is an enlarged view of the main part of the grounding switch 26. As shown in FIG.

図14に示す実施の形態6に係る接地器26は、図13に示す実施の形態5に係る接地器26の構成に対して、固定側電極41A及び可動側電極51Aを、固定側電極41B及び可動側電極51Bに替えたものである。固定側電極41Bの先端部と、可動側電極51Bの先端部とは、互いに嵌合可能となっている。 In contrast to the grounding device 26 according to the fifth embodiment shown in FIG. 13, the grounding device 26 according to the sixth embodiment shown in FIG. It is replaced with the movable side electrode 51B. The tip of the fixed electrode 41B and the tip of the movable electrode 51B can be fitted to each other.

図15Aは、固定側電極41Bと可動側電極51Bとが互いに嵌合していない状態を示している。このような状態は、接地器26の開状態である。図15Bは、固定側電極41Bと可動側電極51Bとが互いに嵌合している状態を示している。このような状態は、接地器26の閉状態である。 FIG. 15A shows a state in which the fixed side electrode 41B and the movable side electrode 51B are not fitted to each other. Such a state is the open state of the earthing switch 26 . FIG. 15B shows a state where the fixed side electrode 41B and the movable side electrode 51B are fitted to each other. Such a state is the closed state of the earthing switch 26 .

このため、接地器26においては、雷の主放電が発生している間は、固定側電極41Aと可動側電極51Aとが互いに接触して離れることはない。 Therefore, in the earthing device 26, the fixed side electrode 41A and the movable side electrode 51A do not come into contact with each other while the main discharge of lightning is occurring.

以上、実施の形態6に係る落雷判定制御装置10においては、固定側電極41Bの先端と可動側電極51Bの先端とは、嵌合可能である。このため、落雷判定制御装置10は、落雷判定制御装置10は、雷の主放電が発生している間において、固定側電極41Bと可動側電極51Bとを確実に接触させることができる。 As described above, in the lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 6, the tip of the fixed-side electrode 41B and the tip of the movable-side electrode 51B can be fitted. Therefore, the lightning strike determination control device 10 can reliably bring the fixed electrode 41B and the movable electrode 51B into contact while the lightning main discharge is occurring.

実施の形態7.
実施の形態7に係る電力供給システムについて、図16及び図17を用いて説明する。図16は、実施の形態7に係る落雷判定制御装置10が適用される風力発電設備の構成を示す図である。図17は、実施の形態7に係る落雷判定制御装置10が適用される風力発電設備の電力供給システムの構成を示す回路図である。
Embodiment 7.
A power supply system according to Embodiment 7 will be described with reference to FIGS. 16 and 17. FIG. FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a wind power generation facility to which the lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 7 is applied. FIG. 17 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply system for wind power generation equipment to which the lightning strike determination control device 10 according to Embodiment 7 is applied.

図16に示すように、風力発電設備は、通電経路24、風車61、発電部62、変電部63、送電線64、塔体65、及び、接地線66を備えている。 As shown in FIG. 16 , the wind power generation facility includes an electricity path 24 , a wind turbine 61 , a power generation section 62 , a transformer section 63 , a transmission line 64 , a tower body 65 and a ground line 66 .

発電部62は、塔体65の上端に設けられている。風車61は、発電部62に回転可能に支持されている。変電部63は、塔体65の底部に設けられている。発電部62と変電部63とは、通電経路24によって接続されている。この通電経路24は、塔体65の内部に設けられている。発電部62には、接地線66が接続されている。この接地線66は発電部62と地上との間を接続している。また、変電部63には、送電線64が接続されている。この送電線64は、外部系統に接続されている。 The power generation section 62 is provided at the upper end of the tower body 65 . The windmill 61 is rotatably supported by the power generation section 62 . The transformer section 63 is provided at the bottom of the tower body 65 . The power generation unit 62 and the power transformation unit 63 are connected by the power supply path 24 . The current-carrying path 24 is provided inside the tower body 65 . A ground line 66 is connected to the power generation unit 62 . This ground wire 66 connects between the power generating section 62 and the ground. A transmission line 64 is also connected to the transformer section 63 . This transmission line 64 is connected to an external system.

従って、風力発電設備においては、風車61が回転すると、発電部62は発電する。この発電部62によって発電された電力は、通電経路24を介して、変電部63に送られる。また、変電部63に送られた電力は、更に送電線64を介して外部系統に送られる。 Therefore, in the wind power generation facility, when the windmill 61 rotates, the power generation unit 62 generates power. Electric power generated by the power generation unit 62 is sent to the power transformation unit 63 via the power supply path 24 . Moreover, the electric power sent to the transformer unit 63 is further sent to the external system via the transmission line 64 .

図17に示すように、上記風力発電設備の電力供給システムにおいては、発電部62は、接地器26、電流変換器31、及び、発電機67を有している。風車61は、発電機67の回転軸67aに支持されている。雷センサ15は、その発電機67の回転軸67aに設けられている。 As shown in FIG. 17 , in the power supply system for the wind power generation facility, the power generation section 62 has a grounding device 26 , a current converter 31 and a power generator 67 . The windmill 61 is supported by a rotating shaft 67 a of a generator 67 . The lightning sensor 15 is provided on the rotating shaft 67 a of the generator 67 .

電流変換器31は、発電機67が発電したで電力を、直流、又は、他の周波数の交流に変換する。また、接地器26の一端は、電流変換器31と発電機67とが接続する接続線に接続されている。接地器26の他端は、接地線66に接続されている。 The current converter 31 converts the power generated by the generator 67 into direct current or alternating current of another frequency. Also, one end of the grounding device 26 is connected to a connection line that connects the current converter 31 and the generator 67 . The other end of the grounding device 26 is connected to the grounding line 66 .

変電部63は、開閉器23及び対象機器となる変電装置68を有している。開閉器23は、通電経路24と変電装置68との間を接続している。変電装置68は、電流変換器31から送られてきた電力を、異なる電圧に変換、又は、平滑化する。また、変電装置68は、電力を、送電線64を介して、外部系統に向けて送る。この変電装置68は、接地回路27を介して接地線66と接続されている。 The substation section 63 has a switch 23 and a substation device 68 serving as a target device. The switch 23 connects between the energization path 24 and the transformer 68 . The transformer device 68 converts the power sent from the current converter 31 into a different voltage or smoothes it. Also, the substation device 68 sends electric power to the external grid via the transmission line 64 . This transforming device 68 is connected to the ground line 66 through the ground circuit 27 .

落雷判定制御装置10の入力端は、雷センサ15と接続されている。落雷判定制御装置10の出力端は、接地器26及び電流変換器31に接続されている。 An input terminal of the lightning strike determination control device 10 is connected to the lightning sensor 15 . An output terminal of the lightning strike determination control device 10 is connected to the grounding device 26 and the current converter 31 .

従って、雷センサ15は、風車61における雷の放電波形データを検出し、この雷の放電波形データを落雷判定制御装置10に送る。この落雷判定制御装置10は、雷の放電波形に基づいて、接地器26及び電流変換器31に動作開始指令を出力する。 Therefore, the lightning sensor 15 detects lightning discharge waveform data in the windmill 61 and sends the lightning discharge waveform data to the lightning strike determination control device 10 . This lightning strike determination control device 10 outputs an operation start command to the grounding device 26 and the current converter 31 based on the lightning discharge waveform.

以上、実施の形態7に係る電力供給システムは、回転力により発電する発電機67と、発電機67から電流が供給される変電装置68と、変電装置68に供給される電流の大きさを制御する電流変換器31と、電流変換器31と変電装置68との間に接続される開閉器23と、一端が開閉器23と電流変換器31との間に接続し、他端が接地線66と接続する接地器26と、接地器26及び電流変換器31に接続する制御部14を有する落雷判定制御装置10とを備える。このため、電力供給システムは、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線66に流すことができる。 As described above, the power supply system according to Embodiment 7 includes the generator 67 that generates power using rotational force, the transformer 68 that is supplied with current from the generator 67, and the magnitude of the current that is supplied to the transformer 68. and a switch 23 connected between the current converter 31 and the transformer 68, one end of which is connected between the switch 23 and the current converter 31, and the other end of which is a ground line 66. and a lightning strike determination control device 10 having a control unit 14 connected to the grounding device 26 and the current converter 31 . Therefore, the power supply system can cause the lightning current to flow through the ground line 66 before the main discharge of the lightning strike occurs.

また、実施の形態7に係る電力供給システムにおいては、発電機67は、風車61と接続する回転軸67aを有し、雷センサ15は、回転軸67aに設けられる。このため、電力供給システムは、雷の電流の回路内への直接的な侵入を捉えることができるため、落雷の有無に対する判定精度を向上させることができる。 Further, in the power supply system according to Embodiment 7, the generator 67 has a rotating shaft 67a connected to the windmill 61, and the lightning sensor 15 is provided on the rotating shaft 67a. Therefore, the power supply system can detect the direct intrusion of lightning current into the circuit, and thus can improve the accuracy of determining the presence or absence of a lightning strike.

実施の形態8.
実施の形態8に係る電力供給システムについて、図18を用いて説明する。図18は、実施の形態8に係る落雷判定制御装置10が適用される風力発電設備の電力供給システムの構成を示す回路図である。
Embodiment 8.
A power supply system according to Embodiment 8 will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply system for wind power generation facilities to which the lightning strike determination control device 10 according to the eighth embodiment is applied.

図18に示す実施の形態8に係る電力供給システムは、図17に示す実施の形態7に係る電力供給システムに対して、構成機器が同じであるが、接地器26の接続先が異なっている。 The power supply system according to Embodiment 8 shown in FIG. 18 has the same components as the power supply system according to Embodiment 7 shown in FIG. .

図18に示すように、接地器26の一端は、開閉器23と電流変換器31とを接続する接続線に接続されている。また、接地器26の他端は、接地線66に接続されている。 As shown in FIG. 18 , one end of the grounding device 26 is connected to a connection line that connects the switch 23 and the current converter 31 . Also, the other end of the grounding device 26 is connected to the grounding line 66 .

以上、実施の形態8に係る電力供給システムは、回転力により発電する発電機67と、発電機67から電流が供給される変電装置68と、変電装置68に供給される電流の大きさを制御する電流変換器31と、電流変換器31と変電装置68との間に接続される開閉器23と、一端が開閉器23と電流変換器31との間に接続し、他端が接地線66と接続する接地器26と、接地器26及び電流変換器31に接続する制御部14を有する落雷判定制御装置10とを備える。このため、電力供給システムは、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線66に流すことができる。 As described above, the power supply system according to the eighth embodiment includes the generator 67 that generates power using rotational force, the transformer 68 that is supplied with current from the generator 67, and the magnitude of the current that is supplied to the transformer 68. and a switch 23 connected between the current converter 31 and the transformer 68, one end of which is connected between the switch 23 and the current converter 31, and the other end of which is a ground line 66. and a lightning strike determination control device 10 having a control unit 14 connected to the grounding device 26 and the current converter 31 . Therefore, the power supply system can cause the lightning current to flow through the ground line 66 before the main discharge of the lightning strike occurs.

なお、本開示はその開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In addition, within the scope of the disclosure, the present disclosure can freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component in each embodiment. .

本開示に係る落雷判定制御装置は、雷の主放電が発生するまでに、接地線に接続する接地器を閉動作させるため、落雷の主放電が発生する前に、雷の電流を接地線に流すことができ、落雷判定制御装置等に用いるのに適している。 The lightning strike determination control device according to the present disclosure closes the earthing device connected to the ground wire before the main discharge of lightning occurs. It can be flowed and is suitable for use in lightning strike determination control devices and the like.

10 落雷判定制御装置、11 取得部、12 検出部、13 判定部、14 制御部、15 雷センサ、20 機体、21 電源、21a 筐体、21b 内部回路、21c 浮遊容量、22 負荷機器、23 開閉器、24 通電経路、25 接地線、26 接地器、27 接地回路、28 分岐線、31 電流変換器、32 モータ、32a 回転軸、33 ファン、41A,41B 固定側電極、42 緩衝部材、43 絶縁体、44 支持部材、45 可撓導体、46 導体、51A,51B 可動側電極、52 絶縁体、53 駆動装置、54 可撓導体、55 導体、61 風車、62 発電部、63 変電部、64 送電線、65 塔体、66 接地線、67 発電機、67a 回転軸、68 変電装置、91 プロセッサ、92 メモリ、93 処理回路、W1,W2 波形。 10 lightning strike determination control device, 11 acquisition unit, 12 detection unit, 13 determination unit, 14 control unit, 15 lightning sensor, 20 fuselage, 21 power supply, 21a housing, 21b internal circuit, 21c stray capacitance, 22 load device, 23 opening and closing device, 24 energization path, 25 grounding wire, 26 grounding device, 27 grounding circuit, 28 branch line, 31 current converter, 32 motor, 32a rotating shaft, 33 fan, 41A, 41B fixed side electrode, 42 buffer member, 43 insulation body, 44 support member, 45 flexible conductor, 46 conductor, 51A, 51B movable side electrode, 52 insulator, 53 drive device, 54 flexible conductor, 55 conductor, 61 windmill, 62 power generation section, 63 substation section, 64 transmission Electric wire, 65 tower body, 66 ground wire, 67 generator, 67a rotary shaft, 68 substation, 91 processor, 92 memory, 93 processing circuit, W1, W2 waveforms.

Claims (9)

航空機に設けられた雷センサによって検出された、前記航空機への落雷の放電波形データを取得する取得部と、
前記取得部によって取得された落雷の放電波形データから、落雷の主放電が発生する前の前駆放電と、この前駆放電の直後に発生する主放電とを検出する検出部と、
前記検出部によって落雷の前駆放電が検出された場合、前記航空機が主放電による落雷を受けると判定する判定部と、
前記判定部が落雷を受けると判定した場合、落雷の主放電が発生するまでに、前記航空機の推進力を得るための電力を電源からモータに供給する回路と、接地線とを接続する接地器を閉動作させ、前記回路内に侵入した落雷による電流を前記接地線に流す制御部とを備える
ことを特徴とする落雷判定制御装置。
an acquisition unit that acquires discharge waveform data of a lightning strike on the aircraft, which is detected by a lightning sensor provided on the aircraft;
a detection unit that detects a pre-discharge before a main discharge of a lightning strike and a main discharge that occurs immediately after the pre-discharge from the discharge waveform data of the lightning strike acquired by the acquisition unit;
a determination unit that determines that the aircraft is subject to a lightning strike due to a main discharge when the detection unit detects a predischarge of a lightning strike;
A grounding device that connects a circuit for supplying power from a power supply to a motor for obtaining the propulsion force of the aircraft and a ground wire before the main discharge of the lightning strike occurs when the determination unit determines that the lightning strike occurs. and a control unit that closes the circuit and causes a current due to a lightning strike that has entered the circuit to flow through the ground line .
前記制御部は、前記検出部が落雷の主放電を検出してから所定期間経過後に、前記接地器を開動作させる
ことを特徴とする請求項1記載の落雷判定制御装置。
2. The lightning strike determination control device according to claim 1, wherein the controller opens the earthing switch after a predetermined period of time has passed since the detection of the main discharge of the lightning strike by the detector.
前記取得部は、
外板が炭素繊維強化プラスチックで形成される前記航空機の機体を流れる落雷の放電波形データを取得する
ことを特徴とする請求項1記載の落雷判定制御装置。
The acquisition unit
2. The lightning strike determination control device according to claim 1, wherein discharge waveform data of a lightning strike flowing through the airframe of the aircraft whose skin is made of carbon fiber reinforced plastic is acquired.
前記接地器は、
緩衝部材を介して固定される固定側電極と、
前記固定側電極に対して着脱可能に移動する可動側電極とを有する
ことを特徴とする請求項1記載の落雷判定制御装置。
The earthing device is
a stationary electrode fixed via a buffer member;
The lightning strike determination control device according to claim 1, further comprising a movable electrode that moves detachably with respect to the fixed electrode.
前記固定側電極の先端と前記可動側電極の先端とは、嵌合可能である
ことを特徴とする請求項4記載の落雷判定制御装置。
5. The lightning strike determination control device according to claim 4, wherein the tip of the fixed electrode and the tip of the movable electrode are fittable.
前記電源から電流が前記回路を介して供給される前記モータと、
前記モータに供給される電流の大きさを制御する電流変換器と、
前記電源と前記電流変換器との間に接続される開閉器と、
一端が前記電流変換器と前記開閉器との間に接続し、他端が前記接地線と接続する前記接地器と、
前記開閉器及び前記接地器に接続する前記制御部を有する請求項1記載の落雷判定制御装置とを備える
ことを特徴とする電力供給システム。
the motor to which current is supplied from the power supply through the circuit ;
a current converter for controlling the magnitude of the current supplied to the motor;
a switch connected between the power supply and the current converter;
the grounding device, one end of which is connected between the current converter and the switch, and the other end of which is connected to the grounding wire;
A power supply system comprising: the lightning strike determination control device according to claim 1, wherein the control unit is connected to the switch and the grounding device.
前記電源から電流が前記回路を介して供給される前記モータと、
前記モータに供給される電流の大きさを制御する電流変換器と、
一端が前記モータと前記電流変換器との間に接続し、他端が前記接地線と接続する前記接地器と、
前記電流変換器及び前記接地器に接続する前記制御部を有する請求項1記載の落雷判定制御装置とを備える
ことを特徴とする電力供給システム。
the motor to which current is supplied from the power supply through the circuit ;
a current converter for controlling the magnitude of the current supplied to the motor;
the grounding device, one end of which is connected between the motor and the current converter and the other end of which is connected to the ground wire;
A power supply system comprising: the lightning strike determination control device according to claim 1, wherein the control unit is connected to the current converter and the earthing device.
前記モータは、ファンと接続する回転軸を有し、
前記雷センサは、前記回転軸に設けられる
ことを特徴とする請求項6又は請求項7記載の電力供給システム。
the motor has a rotating shaft connected to the fan,
8. The power supply system according to claim 6, wherein the lightning sensor is provided on the rotating shaft.
取得部が、航空機に設けられた雷センサによって検出された、前記航空機への落雷の放電波形データを取得し、
検出部が、前記取得部によって取得された落雷の放電波形データから、落雷の主放電が発生する前の前駆放電と、この前駆放電の直後に発生する主放電とを検出し、
判定部が、前記検出部によって落雷の前駆放電が検出された場合、前記航空機が主放電による落雷を受けると判定し、
制御部が、前記判定部が落雷を受けると判定した場合、落雷の主放電が発生するまでに、前記航空機の推進力を得るための電力を電源からモータに供給する回路と、接地線とを接続する接地器を閉動作させ、前記回路内に侵入した落雷による電流を前記接地線に流す
ことを特徴とする落雷判定制御方法。
an acquisition unit acquiring discharge waveform data of a lightning strike on the aircraft detected by a lightning sensor provided on the aircraft;
A detection unit detects a predischarge before a main discharge of a lightning strike and a main discharge that occurs immediately after the predischarge from the discharge waveform data of the lightning strike acquired by the acquisition unit;
a determination unit determining that the aircraft is subject to a lightning strike due to a main discharge when the detection unit detects a pre-discharge of a lightning strike;
When the control unit determines that the determination unit receives a lightning strike , a circuit for supplying power from a power source to the motor for obtaining the propulsion force of the aircraft and a ground wire before the main discharge of the lightning strike occurs. Close the grounding device to be connected , and allow the current due to the lightning strike that has entered the circuit to flow through the grounding wire.
A lightning strike determination control method characterized by:
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