AT13785U1 - Vorrichtung zur Messung der Auslenkung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Messung der Auslenkung und/oder Verformung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage während des Betriebs, wobei im Innenraum des Rotorblatts (1) an einer wurzel- oder nabennahen Position des Rotorblatts (1) eine Sende- und Empfangseinheit (9) angeordnet ist, die mindestens einen Messstrahl (10) in den Innenraum des Rotorblatts (1) sendet, der an mindestens einem dort angeordneten Reflektor (17, 18) reflektiert und von der Sende- und Empfangseinheit (9) ausgewertet wird, wobei die Sende- und Empfangseinheit (9) als Radaranordnung (8) ausgebildet ist, die Radarwellen (10) bis in den Blattspitzenbereich (22) des Rotorblatts (1) sendet, und dass mindestens im Blattspitzenbereich (22) ein oder mehrere radarwirksame Reflektoren (17, 18) angeordnet sind, die geeignet sind, die reflektierte Radarwelle (20) zurück zur Radaranordnung (8) zu senden.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 785 Ul 2014-08-15

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DER AUSLENKUNG EINES ROTORBLATTES EINER WINDENERGIEANLAGE

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Auslenkung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Ein derartiger Stand der Technik ist beispielsweise mit der DE 10 2007 059 165 B4 bekannt geworden. Bei dieser bekannten Anordnung wird im Innenraum des Rotorblattes ein optischer Abstandsensor eingesetzt, der im Wesentlichen aus einem Laser besteht, der mit einem Laserstrahl in den Innenraum des Rotorblattes hineinstrahlt. Im Innenraum des Rotorblattes ist für jede mögliche Schwingung des Rotorblattes ein optischer Reflektor angeordnet. Das Rotorblatt schwingt in an sich bekannter Weise in einer Flapwise-Schwingung und in einer hierzu senkrechten Schwingung, die Edgewise-Schwingung genannt wird.

[0003] Für jede dieser Schwingungsarten offenbart die genannte DE 10 2007 059 165 B4 an einer bestimmten Stelle im Innenraum des Rotorblattes die Anordnung eines optischen Rückstrahlelementes (Reflektor), der den dort auftreffenden Laserstrahl optisch reflektiert und auf eine zugeordnete Empfangsdiode zurückstrahlt.

[0004] Es handelt sich um eine Laufzeitmessung eines Laserstrahls im Innenraum eines Rotorblattes.

[0005] Aus der Laufzeitmessung wird eine Abstandsmessung zwischen dem Laser und dem im Innenraum des Rotorblattes entfernt angeordneten Reflektor erzeugt. Bei einer Verformung des Rotorblattes kommt es zu einer Änderung des Auftreffpunktes des Lasers auf einen, zur Ausbreitungsrichtung unter einem Neigungswinkel angeordneten optischen Reflektor, wodurch der Laserweg als auch seine Laufzeit je nach Richtung der Auslenkung verkürzt oder verlängert wird.

[0006] Über eine solche Abstandsmessung kann die Verformung des Rotorblattes in situ erfasst werden.

[0007] Nachteil der genannten Anordnung ist, dass mit einem optisch wirksamen Lasersystem und zugeordneten Reflektoren nur eine ungenügende Ausleuchtung des Innenraumes des Rotorblattes möglich ist, insbesondere dann, wenn im Innenraum des Rotorblattes zur Verstärkung des Rotorblattes innenseitig angeordnete Gurtbänder angeordnet sind und ferner in Längsrichtung des Rotorblattes verlaufende, das Rotorblatt von innen her verstärkende Stege.

[0008] Derartige Stege unterteilen das Rotorblatt in Längsrichtung in mehrere voneinander getrennte Kammern, was bei optischen Messungen mit dem Nachteil verbunden ist, dass jeweils nur in einer Kammer eine Abstandsmessung durchgeführt werden kann, während die andere Kammer von einer derartigen Abstandsmessung nicht betroffen ist.

[0009] Die Versuche des Anmelders haben überdies gezeigt, dass der Innenraum eines Rotorblattes nicht immer frei von unbeabsichtigten Verunreinigungen und Störungsfaktoren ist. So kann es beispielsweise Vorkommen, dass von der Innenseite in den Hohlraum herabhängende GFK-Fasern oder im Innenraum verbliebene, freibewegliche Klebereste die Messstrecke, das Target oder die Laseroptik teilweise blockieren oder eine Durchstrahlung erschweren, sodass eine optische Abstandsmessung schwierig, eventuell fehlerbehaftet oder nicht möglich ist.

[0010] Im Betrieb des Rotorblattes können sogar akustische Anregungen aus dem Innenraum des sich drehenden Rotorblattes wahrnehmbar sein, die davon herrühren, dass lose und störende Gegenstände im Innenraum umhergeschleudert werden, die unbeabsichtigterweise in den Messstrahl des Laserstrahls gelangen können, um so die Messung zu verfälschen oder gar vollkommen unmöglich zu machen.

[0011] Diese Objekte können in unerwünschter Weise den Reflektor kontaminieren, zusetzen oder in seinen Reflexionseigenschaften beeinträchtigen oder auch in unerwünschter Weise an 1 /10 österreichisches Patentamt AT13 785U1 2014-08-15 der Laseroptik selbst festhaften.

[0012] Weiterer Nachteil des genannten Standes der Technik ist, dass bei der Messung ein Laser jeweils nur auf einen einzigen Reflektor ausgerichtet ist, der in einem bestimmten, definierten Abstand vom blattwurzelnahen Lasersystem im Innenraum des Rotorblattes angeordnet sein muss.

[0013] Damit ist eine bestimmte Messentfernung vorgegeben, die nicht mehr geändert werden kann. Es ist mit einem derartigen System vor allem nicht möglich, bis in die Blattspitze des Rotorblattes zu messen.

[0014] In der Spitze des Rotorblattes sind die Auslenkungen so groß, dass selbst wenn man dort einen optisch wirksamen Reflektor anordnen würde, dieser sich aus der Sichtlinie des blattwurzelnahen Lasersystems herausbewegt, sodass das Lasersystem den auslenkenden Reflektor nicht mehr „sieht“ und erfasst.

[0015] Bezogen auf ein etwa 40 Meter langes Rotorblatt kommt es in der Praxis vor, dass die Blattspitze im Vergleich zur Blattwurzel bei einer entsprechenden Windlast um mehrere Meter ausgelenkt wird. Dies verhindert, dass ein Lasersystem bis in den Blattspitzenbereich hineinmessen kann. Damit ist das Messergebnis eines solchen Lasersystems auf den wurzelnahen Bereich und die dort stattfindenden Verformungen des Rotorblattes begrenzt. Weiter außen liegende Verformungen des Rotorblattes, die insbesondere im Spitzenbereich stattfinden, können damit nicht erfasst werden.

[0016] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch bei langen Rotorblattlängen und einer dementsprechenden Verformung des Rotorblattes bis nahezu in den Blattspitzenbereich hinein gemessen werden kann, und eine Verformung des Rotorblattes im Blattspitzenbereich erfasst werden kann.

[0017] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren nach der technischen Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.

[0018] Merkmal des Verfahrens ist, dass ein im wurzelnahen Bereich des Rotorblattes angeordnete Radaranordnung eine oder mehrere Radarwellen bis in nahezu den Blattspitzenbereich des Rotorblattes sendet, und dass in diesem Blattspitzenbereich ein oder mehrere radarwirksame Reflektoren angeordnet sind, die geeignet sind, die dort reflektierte Radarwelle wieder zurück zur Radaranordnung zu senden.

[0019] Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass die Anwendung eines Radarsystems nicht mehr auf einen direkten Blickkontakt zwischen dem Radarsystem und den zugeordneten, im Blattspitzenbereich angeordneten Reflektoren angewiesen ist.

[0020] Vielmehr reicht es bei der Verwendung eines Radars aus, eine übliche Radarwelle im Innenraum des Rotorblattes zu erzeugen. Und als weiterer Vorteil wird angegeben, dass die Erfindung nicht nur darauf angewiesen ist, dass im Blattspitzenbereich geeignete Reflektoren angeordnet sind, sondern diese Reflektoren können auch noch auf der übrigen Länge des Rotorblattes verteilt angeordnet werden.

[0021] In einer ersten Ausgestaltung ist demnach vorgesehen, dass die Reflektoren lediglich im Blattspitzenbereich angeordnet sind. Es handelt sich also um ein Single-Reflexionssignal, welches von der Blattspitze aus zur wurzelnah angeordneten Radaranordnung zurückgesendet wird.

[0022] Werden hingegen in einer zweiten Ausführungsform auf der Länge des Rotorblattes mehrere Reflektoren hintereinanderliegend angeordnet, dann kommt es zu einem Multi-Reflexionssignal, wobei dann jeder Reflektor ein entsprechendes Reflexionssignal in Richtung auf die empfangende Radaranordnung erzeugt, und dieses Multi-Reflexionssignal kann dann ausgewertet werden, und somit ergibt sich mit einer einzigen Auswertung eine komplette Erfassung der Biegelinie ausgehende vom Wurzelbereich, wo die Radaranordnung angeordnet ist, bis in den Blattspitzenbereich hinein. 2/10 österreichisches Patentamt AT 13 785 Ul 2014-08-15 [0023] Eine solche technische Lehre war im Stand der Technik bisher nicht bekannt, weil dort nur eine einfache Abstandsmessung mit einem optisch wirksamen Lasersystem möglich war.

[0024] Die Erfindung verwendet bevorzugt ein Dauerstrichradar, der entweder als CW- oder als FMCW-Radar ausgebildet ist.

[0025] Beim Dauerstrichradar ändert sich durch die Blattbewegung infolge des Dopplereffektes die Frequenz des reflektierten Signals zum ausgesandten Signal. Damit kann die Blattgeschwindigkeit bestimmt werden, die als zusätzlicher Parameter in die Erfassung der Durchbiegung des Rotorblattes mit einbezogen werden kann.

[0026] Bei einem Pulsradar wird ein kurzes pulsartiges Signal ausgesendet und die Laufzeit des Echos (detektierter reflektierter Signalanteil) wird bestimmt.

[0027] Aufgrund der Durchbiegung des Rotorblattes über seine Länge kommt es zu einer radialen Verkürzung des Laufweges der Mikrowellen von dem blattspitzen-nah angeordneten Reflektor in Richtung auf die wurzelnah angeordnete Radaranordnung.

[0028] Bei einem praktischen Aufbau der vorliegenden Erfindung wurden Experimente mit drei verschiedenen Antennenarten durchgeführt. Eine Antenne war als Hornantenne mit 6 dBi und halbkugelförmiger Richtcharakteristik ausgebildet. Eine andere Ausführungsform betraf eine Hornantenne mit 20 dBi und 17 Grad Abstrahlwinkel. Eine dritte Antenne war als Patcharray ausgebildet mit 20,5 dBi und auch 17 Grad Abstrahlwinkel.

[0029] Als Radarmodul wurde ein 24-GHz-Radarmodul benutzt.

[0030] Als Reflektor wurde ein sogenannter Retroreflektor verwendet, der bei 24 GHz eine effektive Radarrückstrahlfläche von etwa 43 qm besitzt und lediglich Kantenlängen von 20 cm aufweist. Es handelt sich um einen Winkelreflektor mit senkrecht zueinander angeordneten metallischen Flächen.

[0031] Anstatt eines solchen Reflektors wurden in anderen Versuchsaufbauten auch gerade, als Platten ausgebildete Radarreflektoren verwendet.

[0032] · Prinzipiell unterscheidet die Erfindung zwischen Puls- und kontinuierlich betriebenen

Radaranordnungen.

[0033] o Bei Pulsradaren wird die Laufzeit kurzer Signalpulse bestimmt. Über die Lichtgeschwindigkeit (Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radarwellen) ergibt sich der radiale Abstand zum reflektierenden Objekt, aus mehreren Abstands-Messungen lässt sich die radiale Differenzgeschwindigkeit zum Objekt bestimmen.

[0034] o Ein kontinuierlich arbeitendes Radar (Dauerstrich- bzw. CW-Radar) sendet ein stetiges Signal bekannter Frequenz. Besitzt das reflektierende Objekt eine radiale Differenzgeschwindigkeit zum Radar, verschiebt sich die Frequenz des reflektierten Signals auf Grund des Doppler-Effektes. Die Größe der Frequenzverschiebung ist proportional zur Differenzgeschwindigkeit. Wird das gesendete Signal zusätzlich frequenzmoduliert (moduliertes Dauerstrich- bzw. FMCW-Radar) kann neben der Differenzgeschwindigkeit auch der radiale Abstand zw. Sender und Objekt bestimmt werden.

[0035] o Ein solches FMCW - Radar ist der für Rotorblattmessungen favorisierte Radartyp.

[0036] · Radare können mit getrennter Sende- und Empfangsantenne ausgeführt sein, dies ist aber nicht zwingend notwendig. Es genügt auch eine Antenne, die dann zyklisch zum Senden und Empfangen umgeschaltet wird. Je nach Bedarf gibt es verschiedene Ausführungen solcher Antennen (Bauform, Antennengewinn, Richtwirkung) [0037] · Die Reflektoren könnten einfache Metallisierungen oder Metallflächen sein, möglichst senkrecht in Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen (also senkrecht zur Längsachse 3/10 österreichisches Patentamt AT13 785U1 2014-08-15 des Rotorblattes) angeordnet (z.B. Metallfolien die sich nach der Fertigstellung eines Rotorblattes an geeigneter Stelle aufkleben lassen). Deutlich stärke Reflektionen und damit größere Reichweiten erzielt man mit Winkelreflektoren (vgl. „Ausführungsformen von Radarantennen und Reflektoren.pdf“ - letzte Seite) [0038] · Es können auch mehrere Reflektoren hintereinander entlang der Längsachse des

Rotorblattes (zueinander leicht seitlich versetzt) angeordnet werden. Das Sendesignal des Radars wird dann von jedem Reflektor zurückgeworfen (die Reflektoren dürfen sich dabei nicht gegenseitig abschatten). Die Auslenkung des Rotorblattes kann somit in unterschiedlichen Blattabständen bestimmt werden.

[0039] Ein sogenanntes Dauerstrichradar (auch CW-Radar oder FMCW-Radar genannt) bezeichnet eine Gruppe von Radarsystemen, deren Sender (im Gegensatz zu einem Pulsradar) während der Dauer des Messvorganges ununterbrochen arbeiten. Die verschiedenen Funktionsprinzipien der Dauerstrichradare unterscheiden sich vor allem darin, ob bzw. wie die gesendete Mikrowelle moduliert wird. Ein unmoduliertes Dauerstrichradar kann keine Entfernungen bestimmen; es wurde speziell zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung mittels Doppler-Effekt entwickelt. Modulierte Dauerstrichradargeräte (FMCW) werden vor allem als Abstandsoder Höhenmesser oder als Navigationsradar eingesetzt.

[0040] Erfindungsgemäß wird demnach entweder ein FMCW-Radar oder ein Pulsradar verwendet. Reine CW-Radarsysteme werden bei der Erfindung nicht herangezogen.

[0041] Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

[0042] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

[0043] Es zeigen: [0044] Figur 1: schematisierte Draufsicht auf ein Rotorblatt mit Angabe von Entfernungen von

Rotorblattbereichen vom Wurzelbereich [0045] Figur 2: der Schnitt durch das Rotorblatt nach Figur 1 in einer Entfernung von etwa 10

Metern [0046] Figur 3: der Schnitt durch das Rotorblatt nach Figur 1 in einer Entfernung von etwa 20

Metern [0047] Figur 4: ein Detailschnitt durch die Vorderkante der Haut eines Rotorblattes [0048] Figur 5: der Schnitt durch das Rotorblatt nach Figur 1 im spitzennahen Bereich [0049] Figur 6: schematisiert die Messanordnung zur Auslenkung der Rotorblattspitze mithilfe eines Radarsystems [0050] In Figur 1 ist schematisiert die Draufsicht auf ein Rotorblatt mit einer Länge von zum Beispiel 40 Metern dargestellt, wobei an den angegebenen Entfernungen ausgehend von der Blattwurzel 2 Schnitte im Rotorblatt 1 angelegt sind, die in den Figuren 2, 3 und 5 dargestellt sind. Das Rotorblatt 1 besteht aus einem GFK-Aufbau und besteht im Wesentlichen aus einem tropfenförmigen Profil, welches an seiner Ober- und Unterseite in einem bestimmten Bereich durch Gurtbänder 6 verstärkt ist, wobei gemäß der Darstellung in Figur 1 die Gurtbänder im mittleren Bereich des Rotorblattes 1, etwa um die Entfernung von 20 Metern vom Blattwurzelbereich 2 entfernt, stärker aufgetragen oder eine größere Dicke aufweisen als vergleichsweise im vorderen und hinteren Bereich. Dies ergibt sich auch aus den Querschnitten in den Figuren 2, 3 und 5.

[0051] Wichtig ist, dass die Gurtbänder 6 von der Ober- und Unterseite das Profil des Rotorblattes durchsetzen und dort einen im Wesentlichen, über die gesamte Länge sich erstreckenden 4/10 österreichisches Patentamt AT13 785U1 2014-08-15

Steg 7 bilden, sodass insgesamt das Rotorblatt 1 aus zwei voneinander getrennten Kammern 11, 12 besteht, die durch den mittleren Steg 7 voneinander getrennt sind.

[0052] Die Längsachse des Rotorblattes 3 ist in Figur 1 angegeben, und im Innenraum des Rotorblattes 1 ist eine Radaranordnung 8 der im allgemeinen Beschreibungsteil angegebenen Art eingebaut.

[0053] Statt die Radaranordnung 8 im Blattwurzelbereich 2 des Rotorblattes 1 anzuordnen, kann es auch vorgesehen sein, dass die Radaranordnung 8 im wurzelnahen Bereich des Rotorblattes 1, das heißt also hinter der Blattwurzel 2, angeordnet ist.

[0054] Die Radaranordnung 8 ist mit einer Sende- und Empfangseinheit 9 verbunden, die eine Radarwelle 10 in Richtung der Längsachse 3 in das Rotorblatt hineinsendet.

[0055] Wichtig ist, dass erkannt wurde, dass die Steganordnung mit dem Steg 7 für die in den Innenraum hineingestrahlte Radarwelle 10 praktisch durchsichtig ist, das heißt, es findet im Wesentlichen keine Beeinträchtigung der in den Innenraum hineingesendeten Radarwelle 10 statt.

[0056] Deshalb ist in der Figur 2 eingezeichnet, dass sowohl links als auch rechts in der Kammer 11, 12 sich eine Radarwelle in den Pfeilrichtungen 13 im Innenraum des Rotorblattes 1 fortsetzen kann.

[0057] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Radaranordnung 8a nur eine Radarwelle zum Beispiel in der Kammer 11 erzeugt, wie in Figur 2 dargestellt, alternativ kann eine Radaranordnung 8b in der rechten Kammer 12 angeordnet sein.

[0058] Die Erfindung sieht demnach drei unterschiedliche Ausführungsformen vor, nämlich die Ausführungsform nach Figur 1, bei der die Radaranordnung 8 etwa im Mittenbereich angeordnet ist und auch auf den mittleren Steg strahlt, während die Figur 2 die beiden weiteren Ausführungsformen zeigt, bei der die Radaranordnung 8a oder 8b entweder in der Kammer 11 oder in der Kammer 12 angeordnet ist.

[0059] Wichtig ist, dass die Radarwelle 10 bis in den Blattspitzenbereich hinein reicht. Demnach wird eine Verformung des Rotorblattes 1 im Blattspitzenbereich erfasst. Es gibt zwei verschiedene Grundschwingungsarten, nämlich die sogenannte Flapwise-Schwingung 4, wie in Figur 1 eingetragen, die eine Schwingung der Rotorblattspitze 22 in der Senkrechten zur Zeichenebene der Figur 1 zeigt.

[0060] Die Figur 1 zeigt eine weitere Art von Schwingung, nämlich die Edgewise- Schwingung 5, die eine Auslenkung der Rotorblattspitze 22 in der Zeichenebene der Figur 1 bewirkt.

[0061] Wichtig ist, dass beide Schwingungen 4, 5 gerade durch die erfindungsgemäße Anordnung in der Rotorblattspitze 22 erfasst werden können, was mit optischen Anordnungen bisher nicht möglich war.

[0062] Die in Pfeilrichtung 13 in dem Innenraum des Rotorblattes 1 eingeleitete Radarwelle 10 trifft nun mindestens auf einen im Bereich der Rotorblattspitze 22 angeordneten Reflektor 18c auf.

[0063] Es ist lediglich beispielhaft dargestellt, dass statt eines einzigen Reflektors 18c, der gemäß Figur 5 zum Beispiel in der linken Kammer 11 angeordnet ist, auch in der rechten Kammer ein weiterer Reflektor 17c angeordnet sein kann.

[0064] Die Reflektoren sind bevorzugt gleich ausgebildet.

[0065] Es ist lediglich beispielhaft dargestellt, dass beispielsweise der Reflektor 17 als Winkelreflektor ausgebildet ist, der vielfach gewinkelte Flächen zur Rückstrahlung der Radarwelle in Form einer Radarwelle 20 betrifft.

[0066] Die Radarwelle wird in Pfeilrichtung 23 an mindestens dem blattspitzen-nahen Reflektor 18c oder 17c zurückgestrahlt und wird von der Sende- und Empfangseinheit 9 der Radaranord- 5/10 österreichisches Patentamt AT13 785U1 2014-08-15 nung 8 empfangen.

[0067] In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reflektoren 17 und/oder 18 nicht nur im Bereich der Rotorblattspitze 22 angeordnet sind, sondern auch in den dazwischen liegenden Bereichen, so wie dies in Form der Reflektoren 17a, 18a und 17b, 18b dargestellt ist.

[0068] Bei der Anordnung von mehreren Reflektoren 17a-c und 18a-c, die über die Längsachse des Rotorblattes 1 verteilt angeordnet sind, wird bevorzugt, wenn die Reflektoren bevorzugt am Steg 7 befestigt sind. Damit besteht der Vorteil, dass ein Multireflexionssignal auf die Sende-und Empfangseinheit 9 in Pfeilrichtung 23 zurückgesendet wird. Weil alle Reflektoren unterschiedliche Durchbiegungen erfahren, wird demzufolge bei der Auswertung der verschiedenen Reflexionssignale in einer einzigen Auswertung ein vollständiges Biegeprofil des Rotorblattes 1 vom Blattwurzelbereich 2 bis zur Rotorblattspitze 22 erfasst.

[0069] Dies war bei optisch wirksamen Messungen nicht möglich.

[0070] Die Figur 4 zeigt schematisiert den Aufbau der Haut eines Rotorblattes 1. Das Rotorblatt besteht im Wesentlichen aus einer Außenhaut 14 aus GFK, die teilweise mit einem Füllstoff 16 unterfüttert sein kann. Der Füllstoff 16 besteht zum Beispiel aus einem PU-Schaum und ist in seiner Zusammensetzung etwa gummiähnlich.

[0071] Die Figur 6 zeigt die wesentlichen Vorteile der Anwendung einer Radaranordnung 8 nach der Erfindung. Dort ist erkennbar, dass die Sende- Radarwelle 10 im Rotorblatt 1 entlangläuft, und auf einen im Bereich der Rotorblattspitze 22 angeordneten Reflektor 17 oder 18 trifft und dort reflektiert wird. Die zurückgeworfene Radarwelle 20 wird als reflektiertes Signal von der Sende- und Empfangseinheit 9 der Radaranordnung empfangen und ausgewertet.

[0072] Sobald sich das Rotorblatt in Form einer Biegelinie 19’ in Pfeilrichtung 4 oder 5 unter Einwirkung von Windlasten und/oder durch angeregte Schwingungen verformt, kommt es zu einer Auslenkung des Reflektors 17, 18 im Blattspitzenbereich 22, der damit seine Position nach 17’ oder 18’ einnimmt.

[0073] Dadurch wird die Grundentfernung r0 um den Weg Ar verkürzt, wodurch sich die neue, verkürzte Entfernung η ergibt. Bezogen auf eine Sehnenlänge 21, welche den geometrischen Abstand zwischen dem Reflektor 17’ und 18’ und der Radaranordnung 8 zeigt, ergibt sich damit eine Verkürzung des Sende- und Empfangsweges und damit eine Verkürzung der Laufzeit des Radarsignals.

[0074] Somit ist es erstmals möglich, im Blattspitzenbereich einer Rotorblattspitze 22 die Auslenkung zu erfassen, was bisher mit rein optischen Messsystemen nicht möglich war, weil bei starken Auslenkungen der Reflektor aus dem Blickfeld der Laseranordnung gerät. Dies ist jedoch mit Radarsystemen möglich. 6/10 österreichisches Patentamt AT 13 785 Ul 2014-08-15

ZEICHNUNGSLEGENDE 1 Rotorblatt 2 Blattwurzel 3 Längsachse 4 Flapwise-Schwingung 5 Edgewise-Schwingung 6 Gurtband 7 Steg 8 Radaranordnung 8a, 8b 9 Sende- und Empfangseinheit 10 Radarwelle (Sende-) 11 Kammer (links) 12 Kammer (rechts) 13 Pfeilrichtung 14 Außenhaut 15 Innenhaut 16 Füllstoff 17 Reflektor a, b, c 18 Reflektor a, b, c 19 Biegelinie 19’ 20 Radarwelle (Empfang-) 21 Sehnenlänge 22 Rotorblattspitze 23 Pfeilrichtung 7/10

Claims (7)

1. österreichisches Patentamt AT13 785U1 2014-08-15 Ansprüche 1. Vorrichtung zur Messung der Auslenkung und/oder Verformung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage während des Betriebs, wobei im Innenraum des Rotorblatts (1) an einer wurzel- oder nabennahen Position des Rotorblatts (1) eine Sende- und Empfangseinheit (9) angeordnet ist, die mindestens einen Messstrahl (10) in den Innenraum des Rotorblatts (1) sendet, der an mindestens einem dort angeordneten Reflektor (17, 18) reflektiert und von der Sende- und Empfangseinheit (9) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (9) als Radaranordnung (8, 8a, 8b) ausgebildet ist, die eine oder mehrere Radarwellen (10) bis in den Blattspitzenbereich (22) des Rotorblattes (1) sendet, und dass mindestens im Blattspitzenbereich (22) ein oder mehrere radarwirksame Reflektoren (17, 18) angeordnet sind, die geeignet sind, die dort reflektierte Radarwelle (20) zurück zur Radaranordnung (8, 8a, 8b) zu senden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Länge des Rotorblattes (1) mehrere Reflektoren (17, 18) hintereinander liegend angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaranordnung (8, 8a, 8b) als Dauerstrichradar ausgebildet ist, der entweder als CW- oder als FMCW-Radar ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaranordnung (8, 8a, 8b) als 24-GHz-Radarmodul ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (1) aus zwei voneinander getrennten Kammern (11, 12) besteht, die durch einen mittleren Steg (7) voneinander getrennt sind, und dass die Radaranordnung (8) etwa im Mittenbereich angeordnet ist und auf den mittleren Steg (7) strahlt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (1) aus zwei voneinander getrennten Kammern (11, 12) besteht, die durch einen mittleren Steg (7) voneinander getrennt sind, und dass die Radaranordnung (8a oder 8b) in einer der Kammern (11,12) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reflektoren (17a-c, 18a-c) über die Längsachse des Rotorblattes (1) verteilt angeordnet sind und am Steg (7) des Rotorblatts (1) befestigt sind. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 8/10