WO2019238901A1 - Light, efficient foghorn for use in offshore wind farms - Google Patents

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WO2019238901A1
WO2019238901A1 PCT/EP2019/065632 EP2019065632W WO2019238901A1 WO 2019238901 A1 WO2019238901 A1 WO 2019238901A1 EP 2019065632 W EP2019065632 W EP 2019065632W WO 2019238901 A1 WO2019238901 A1 WO 2019238901A1
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horn
fog
horns
offshore wind
radiators
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PCT/EP2019/065632
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Morten H. Christensen
Michael Schulze
Martin Zipkat
Original Assignee
Sabik Offshore Gmbh
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    • G10K9/12Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/727Offshore wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a fog horn for use in offshore wind farms, the fog horn being designed with two directional horn radiators which are controlled in phase synchronization.
  • fog horns are arranged along the periphery of such offshore wind farms, which must meet a variety of environmental and functional requirements. They have to be very robust against wave blows, wind loads, icing and vibrations of the supporting structure as well as high UV resistance and high corrosion resistance in salty air. They must be extremely reliable and available as continuously as possible. Foghorns have to be protected against the ingress of
  • Fog horns in offshore wind farms can be quickly and easily installed and electrically connected.
  • the aim is that service can also be carried out as easily and as long as possible during the service life of such a fog horn.
  • the system costs should also be kept as low as possible.
  • an acoustic range of the same or more than two nautical miles, low power consumption, integrated function monitoring and the synchronous operation of several fog horns in an offshore wind farm are required.
  • Energy supply is of particular importance: even if the primary power supply and / or the higher-level control system fails, operation must be ensured as an autonomous emergency operation for at least a limited period of time.
  • the devices that are available on the market and approved for this purpose have a number of disadvantages that make their use in offshore wind farms significantly more difficult. Due to their training as a solid aluminum welded construction, they are very heavy and weigh well over 70 kilograms. They are bulky in size and thus make installation and service considerably more difficult. Due to their high power requirements of over 1 10 W, a high battery capacity is necessary for an autonomous emergency operation. This high power requirement results, among other things, from omnidirectional horizontal sound radiation. Often there is no function monitoring and no redundancy that can compensate for the failure of a device within the wind farm.
  • An inventive fog horn for use in offshore wind farms has two
  • Horn emitter formed are arranged at a defined distance from each other and with the same horizontal orientation and the control device is formed, the
  • the fog horn according to the invention thus has two horn radiators which emit an acoustic signal in poor visibility in order to signal the position of the offshore wind farm.
  • These two horns are designed as directional horns. In contrast to the prior art, they are therefore not omnidirectional radiators, but instead emit the acoustic signal in a defined radiation pattern, which significantly reduces the power consumption of the radiators.
  • the horns are at a defined distance from each other, which can depend, among other things, on the size, shape and power of the horns and with the same horizontal
  • Fog horns are usually arranged on support structures or masts on the periphery of the wind farm. The same horizontal orientation serves to achieve and ensure the desired sound propagation and the necessary acoustic range of the fog horn.
  • the use of two horns in a fog horn not only serves to achieve the required sound pressure by the desired acoustic range of the acoustic signal to achieve, but also offers a fallback option in the form of redundancy in case one of the horns and / or the control device fails.
  • the fog horn has a control device which is designed to control the horn radiators in phase synchronization, that is to say that the control device ensures that the fog horn emits the acoustic signals of the two horn radiators in phase synchronization. This is necessary because the two horns are arranged in close proximity to each other in order to achieve the range of the acoustic signal or the broadening of the horizontal beam angle. If the acoustic signal is not given in phase synchronization, there is a risk of uncontrolled interference, which in turn leads to an undefined and generally undesirable
  • Horn radiators may be at most one order of magnitude below the period of the highest frequency of the emitted acoustic signal. For example, this corresponds to an accuracy of approximately 100 ps (microsecond) for an 800 Hz tone.
  • control device is a computing unit which is designed to control and monitor the fog horn according to the invention.
  • a control device can also be understood to mean that a control device is provided in each of the two horn radiators that interacts within a fog horn, for example in the sense of a so-called distributed system.
  • phase-synchronous control of the horn radiators should of course also be realized if several fog horns according to the invention are operated in close proximity to one another. Accordingly, it must be ensured that the horns of such fog horns are also operated in phase synchronization, as will be explained later.
  • horn radiators in a fog horn is not limited to exactly two horn radiators per fog horn, but that more horn radiators per fog horn, i.e. at least two horn radiators per fog horn, can be provided or arranged as described.
  • the horns have one
  • the aim is to implement a horizontal beam angle that is as defined as possible, so that the acoustic signal is emitted in a targeted manner and oriented in the desired direction and is uniform acoustic illumination of the wind farm or its periphery can be effected.
  • the power consumption of the horn antenna is significantly reduced.
  • the vertical beam angle should also be as small or narrow as possible, which is also the power consumption of the
  • the distance between the horns can be selected and optimized in coordination with the radiation characteristics.
  • Each of the horns of a fog horn according to the invention preferably reaches an acoustic range of 0.5 nautical miles.
  • the horns are each with a
  • Plastic housing a high-performance horn driver, at least one integrated horn channel, a stainless steel cover for the at least one horn channel, control electronics and / or at least two energy stores.
  • Each of the horns of a fog horn according to the invention thus has one, some or all of the elements mentioned. Both horns are preferably of the same design.
  • plastic housing To protect influences such as weather, moisture, birds and the like, they are at least partially arranged in a plastic housing. This plastic housing thus at least partially envelops the components of the horn.
  • Plastic housing is advantageous because it is light and corrosion-resistant.
  • This plastic housing can be manufactured in particular by rotational molding.
  • the plastic housing has a handle and / or mounting bracket.
  • the mounting brackets are used to attach and align the horns on a support structure or a mast in Offshore wind farm.
  • a high-performance horn driver can be arranged in the horn, with which the acoustic signal is generated.
  • Such horn drivers are known per se and therefore require no further explanation.
  • At least one integrated horn channel can be formed in each horn. Integrated can mean that the at least one horn channel is formed in one piece with the plastic housing, but also that it is arranged in this and connected to it.
  • the high-performance horn driver is usually connected to the outside world via the at least one integrated horn channel, ie the at least one horn channel leads the sound waves generated from the high-performance horn driver to the outside with the desired radiation characteristic.
  • a horn is preferably designed as a double radiator with two horn channels arranged or formed one above the other at a defined distance within the horn.
  • Foghorn according to the invention further specified.
  • the at least one integrated horn channel is preferably tuned to an operating frequency of approximately 800 Hz. Slight deviations from the mentioned working frequency are tolerable.
  • the at least one integrated horn channel is in its geometry and
  • a cover which is preferably made of stainless steel.
  • the advantage of a stainless steel cover is that it is very corrosion-resistant, especially when exposed to moisture and sea air.
  • a stainless steel cover is preferred, but does not exclude the use of other corrosion-resistant materials.
  • each horn can have control electronics.
  • the control device can transmit signals to and receive signals from the individual electronic components of the horn, in order to control and monitor the horn.
  • each horn emitter has exactly two or at least two energy stores, also referred to as “battery packs”. These energy stores are intended to ensure the self-sufficient functioning of the fog horn according to the invention in the event of a failure of the primary energy supply and / or a higher-level control system, by providing the necessary energy for the respective horn radiator over a limited period of time, which depends on the charging capacity and the state of charge of the energy stores.
  • the plastic housing which has already been designed has compartments for accommodating the energy store, the high-performance horn driver, the control device and / or the control electronics.
  • Subjects are to be understood as depressions, cutouts, indentations and the like, which essentially or largely enable protected accommodation or arrangement of the elements mentioned in the horn.
  • the elements mentioned can each be arranged individually or in any combination in a designated compartment and connected to the rest of the horn. In this way, not only the elements mentioned are protected from external influences, but also theirs
  • the compartments are each formed with a cover, in particular made of stainless steel or plastic.
  • an element of the horn for example the energy store
  • the cover is attached to or in front of the compartment so that the compartment is closed to the outside. This ensures permanent protection against external influences.
  • a cover can be screwed or fastened with bolts, or can be designed for easy opening and closing, which means that they are not screwed or permanently connected to the horn.
  • Another preferred embodiment of the invention is when the energy stores are each connected to the horn by means of a waterproof connector. Such a
  • the connector is used to couple an energy storage device with the horn
  • control electronics are arranged in a terminal box, which is arranged in and / or on the horn and connected to it.
  • a terminal box is a container in which the control electronics can be accommodated, that is to say can be arranged, and then in a receptacle, opening or depression provided in or on the
  • Horn blower can be inserted or inserted.
  • the clamping box is clamped in a receptacle, opening or recess of the horn which is provided for this purpose, so that a non-positive connection is formed.
  • Such a terminal box is designed to also form a connection with the horn. This means the exchange of signals and information, as well as the supply of energy to the control electronics.
  • Such a terminal box is formed in particular with or from a plastic, so that it is very light.
  • the use of a terminal box allows the control electronics to be preconfigured at another location and / or easily replaced in the event of a defect or in the event of further development of the control electronics.
  • the control electronics of a horn emitter preferably have integrated lightning protection, a local power supply, a communication interface to a higher-level one
  • Control system a battery management system, a charge controller, a
  • Communication interface to a service application a GNSS receiver, a humidity sensor and / or a 3-axis acceleration sensor.
  • Lightning protection includes precautions against the harmful effects of lightning strikes, so it should prevent or at least minimize them.
  • a common version is the version with a so-called lightning arrester, which guides the lightning current path along a defined, low-resistance path and leads it past the object to be protected.
  • a local power supply which is to be understood as a line network for distributing the energy of a supplied primary energy supply and / or the energy storage to the consumers within the horn.
  • the higher-level control system is used for control a variety of fog horns according to the invention in an offshore wind farm, as will be explained.
  • a communication interface is required to transmit the control signals from this higher-level control system to one or more fog horns, but also to transmit information from one or more fog horns to the higher-level control system and / or other fog horns.
  • it is to be understood as a network interface that serves to transmit the necessary information.
  • a battery management system can be provided.
  • One of these is provided for monitoring, regulating and protecting the energy store. It therefore serves to monitor the state of charge of the energy stores and, if necessary, to initiate the charging process of the energy stores and in particular to prevent overcharging. Deep discharge can also be recognized and prevented by a battery management system.
  • the functionality of the energy store can be monitored in this way
  • a charge controller can be included in the control electronics. This technically implements the charging process. Overcharging can be prevented by limiting the charging voltage. In addition, the charge current depending on
  • State of charge and / or temperature can be limited.
  • the charge controller advantageously interacts with the battery management system in order to monitor the functionality of the energy stores and to avoid damage from charging and discharging.
  • the control electronics can have a communication interface to a service application, in particular a Bluetooth interface.
  • Bluetooth is a common wireless one
  • This communication interface is to be used to implement an information or data exchange between a fog horn according to the invention or at least one horn radiator with the service application on a preferably mobile device.
  • a service application is a software application that receives, evaluates and / or displays the exchanged information, but also inputs and the transmission of
  • the state of the battery that is the state of the energy stores with regard to the state of charge, functionality and the like, but also so-called monitoring data, that is to say the monitoring capability and the functionality, are to be exchanged
  • SCADA Supervisory Control and Data Acquisition
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS is a system for positioning and navigation on earth, water and air by receiving the signals from
  • the satellites of the GNSS satellites transmit their exact position and time to the receivers.
  • the signal propagation times are measured in the receiving device and, among other things, the clock error is determined from them.
  • the clock error it is possible to determine the deviation of the time measurement devices in a fog horn or its horn radiators and, subsequently, to synchronize the horn radiators within a fog horn, but also several or all fog horns in an offshore wind farm. This is the basis for the phase-synchronous signal output from a large number of fog horns or the horn radiators within a fog horn.
  • a moisture sensor is advantageously provided in the control electronics. This is designed to detect leaks in the horn emitter housing at an early stage so that they can be eliminated as quickly as possible and damage due to penetrating moisture can be prevented.
  • this can have a 3-axis acceleration sensor. These acceleration sensors are known per se. You determine whether a movement takes place and in which direction. From this, a change in position of a horn can be determined and derived whether the horn is still in the correct vertical orientation.
  • control device is used to control the high-performance horn driver, an identifier, a power output stage, electrical and / or thermal monitoring of the high-performance horn driver and / or the Power amplifier trained.
  • control is to be understood primarily as the transmission of control signals to the elements to be controlled and the reception of signals from these elements.
  • the control electronics are thus designed to control the high-performance horn driver, including the associated frequency generator, so that it generates the desired acoustic signal. If an identifier is provided in a horn, this can also be controlled and called up by the control electronics. The same applies to a power amplifier that amplifies the acoustic signal generated.
  • control electronics can also be designed, the thermal and / or electrical
  • Monitoring serves to measure thermal influences from inside and outside, for example
  • phase-synchronous operation that is to say phase-synchronous control of the
  • Control signals and information exchanged among other things to determine a time offset between individual horn emitters within a fog horn, but also from several fog horns within a wind farm, as well as the control commands that trigger the generation of the acoustic signal by the horn emitter. This applies in particular if the control device of a fog horn is designed as a distributed system with one instance each in one of the horn radiators, which communicate with one another by means of PLC.
  • a so-called master device is usually determined, the other devices within the network are classified as slave devices.
  • the time offset can then be determined, for example, by cyclical, mutual sending of time stamps between the master device and the slave devices.
  • the determination of master device and slave devices can also be done dynamically, that is, they can be changed, so that if the master device fails, another device can take over this function and provide device redundancy. To this This ensures that phase-synchronous operation of the horn is possible at all times.
  • a fog horn according to the invention is also claimed in an offshore wind farm, a large number of fog horns each being arranged on a support structure along the periphery of the offshore wind farm, the fog horns being operated at least partially in phase synchronization.
  • a fog horn according to the invention is arranged on and / or on a support structure, which can be a mast, for example.
  • the fog horns are set up or arranged in the edge area of an offshore wind farm and are operated at least partially in phase synchronization. This means that some or all of the fog horns are controlled in phase synchronization and thus emit the acoustic signal from some or all devices in phase synchronization in order to avoid uncontrolled interference and the resulting undesirable radiation characteristics.
  • Adjacent fog horns should be operated in phase synchronization.
  • the higher-level control system can be the control device of the master device.
  • the phase-synchronous control of the large number of fog horns in an offshore wind farm is preferably achieved by a higher-level control system. It is provided that the individual fog horns are connected via their communication interface to a higher-level control system, which can be located in the offshore wind farm or onshore.
  • This higher-level control system sends information to the fog horns, for example time stamps for determining the time offset, receives operating data of the fog horns, including, for example, also the response time stamp or the calculated time offset, monitors the fog horns and their function and can transmit control signals to the fog horns to determine the time Initiate generation of the acoustic signal.
  • the higher-level control system can advantageously be influenced and / or adapted by the intervention of an operator.
  • plastic in the housing makes the fog horn light and inexpensive to produce.
  • the susceptibility to corrosion is extremely low, since plastic and stainless steel are preferably used in the components and elements that are in contact with the ambient air.
  • the simple and robust design especially with handles and mounting brackets, allow easy transport and uncomplicated installation. The number of individual parts is generally reduced.
  • the service is simplified by the elimination of a local backup system due to the use of the device's own energy storage.
  • test operation at a reduced volume is possible by suitable control, especially since the sound radiation to the rear is significantly reduced.
  • FIG. 1 shows various views of an exemplary embodiment of a flare lamp for the fog horn according to the invention
  • FIG. 2 shows an exploded view of the flame emitter from FIG. 2,
  • FIG. 3 shows two views of the cover of the fluorescent lamp from FIGS. 1 and 2, and
  • FIG. 4 shows the interaction of the flame emitters for phase-synchronous operation in an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a perspective view (FIG. 1 a), a top view (FIG. 1 b) and three further views (from the front FIG. 1 c, from the side FIG. 1 d and from the rear FIG. 1 e) a fluorescent lamp 100 for the fog horn according to the invention is shown.
  • two of these flare lamps 100 are attached to a support structure at a defined distance from one another and with the same horizontal orientation, which is set up or arranged on the periphery of an offshore wind farm.
  • two of the fluorescent lamps 100 shown as examples are arranged one above the other on the support structure.
  • the flare emitter 100 shown is a directed flare emitter 100 in the form of a double horn formed, that is, it has a horizontal beam angle of about 45 ° and a narrow vertical beam angle.
  • a horn emitter is designed to achieve an acoustic range of 0.5 nautical miles.
  • a sound pressure is achieved which ensures an acoustic range of 2 nautical miles.
  • the horn 10 is formed with a plastic housing 1, which has a handle 9 to simplify transportation and assembly.
  • the plastic housing 100 has been produced by means of rotational molding.
  • mounting brackets 4 are provided, by means of which the horn 100 can be attached to the support structure and aligned.
  • covers 2 can also be seen, which are made of stainless steel and serve for the lateral and rear cover of individual elements of the horn 100 (see also FIG. 2).
  • plastic terminal box 3 in which the control electronics is housed,
  • the plastic terminal box 3 is inserted into a recess or indentation provided for this purpose and usually by means of four suitable screws
  • Plastic screws screwed to the plastic housing, i.e. fixed in their position.
  • preformed holes are preferably provided in the plastic housing.
  • contacts are provided (not shown), on which the connection with lines to the high-performance horn driver 8 is formed.
  • lines or cables (not shown) are led out of the terminal box 3 through a sealed connection and to the high-performance horn driver 8.
  • a cover 10 is arranged, which is also made of stainless steel. This cover 10 protects the integrated horn channels 8a as
  • Double horn trained horn radiator 100 against external influences.
  • the acoustic signal generated by a high-performance horn driver 8 is led to the outside through these horn channels 8a.
  • the integrated horn channels 8a are designed such that they are tuned to an operating frequency of the high-performance horn driver 8 of approximately 800 Hz.
  • the cover 10 is shown as a single element in Figure 3 in a perspective view and a side view.
  • the cover is connected to the horn 100 by the screws or bolts indicated in FIG. 3.
  • FIG. 2 shows some details from the inside of the horn 100. It is shown that 100 compartments 5 for battery packs 6 are formed on the side of the horn, which can be closed with a cover 2 made of stainless steel. Within these compartments 5, the battery packs 6 are connected to the horn 100 by means of watertight connection plugs (not shown) and provide the necessary energy to prevent the primary from failing
  • the horn 100 is at an angle from behind and without
  • the high-performance horn driver 8 is before being inserted into the
  • lightning protection is also provided in the control electronics of the horn 100. Since the horn 100 also has a Bluetooth interface for exchange with a service application, a service technician can read out the operating data and sensor data, such as that of a moisture sensor provided in the horn 100, at any time and assess the condition of the horn 100.
  • the horn 100 also has a control device (not shown) in order to implement phase-synchronous operation within a fog horn, but also within a wind farm.
  • a superordinate control system is also provided, which uses a communication interface provided for this purpose to control signals and information with the
  • the phase-synchronous operation of the horn radiators 100 of a fog horn and / or at least some of the fog horns of a wind farm is achieved by power line communication (PLC), as is shown by way of example in FIG. 4.
  • PLC power line communication
  • horn 100 acts as a so-called master device 21 and that the other horn (s) 100 acts as slave devices 22.
  • master device 21 can act as a higher-level control system or can interact with a separate higher-level control system.
  • the data exchange between the master device 21 and the slave devices 22 takes place via the existing electrical lines.
  • the DC voltage supplied in the electrical lines is converted by means of DC converters 32 into a DC voltage with the required voltage level to an internal supply voltage 33 and supplied to the consumers.
  • a microcontroller 23 in the master device 21 periodically transmits an audio signal digitally stored in the local wave memory 24 with a clock frequency f M ci_K generated by its local oscillator 25 to a digital-to-analog converter 26, which sends its analog output signal via a power amplifier 27 to the Sound transducer 28, that is, the high-performance horn driver 8.
  • a synchronization pulse is generated in a PLC transceiver 29 of the master device 21 and modulated via a coupling capacitor 30 onto the common supply line of all horn radiators 100.
  • the horns 100 can, as shown in FIG. 4, be supplied from a direct current source (DC source) 31 or an alternating current supply.
  • All slave devices 22 receive this pulse, demodulate it in their respective PLC transceiver 29 and make it available to their microcontroller 23.
  • This pulse in turn starts the output of an audio signal identical to the master device 21 in sampling rate, length and course from its local wave memory 24 with the clock frequency f S ci_ K generated by its local oscillator 25 to its digital-to-analog converter 26 and thus ultimately to the respective sound transducer 28 of the slave device 22.
  • Frequency tolerances of the local oscillators 25 of the individual devices 21, 22 with one another can possibly lead to the fact that the emission of the acoustic signal of the individual horns 100 starts at the same time, but the signals “run away” from one another during the output, in particular in the case of longer audio sequences.
  • the slave devices 22 permanently measure the frequency offset of the frequency f SC LK of their local oscillators 25 to the frequency f M ci_ K of the local oscillator 25 of the master device 21 and regulate them
  • the frequency offset can be measured, for example, in that the master device 21 cyclically sends a time stamp via its PLC transceiver 29, which is received by all slave devices 22. Then from the measured and from the slave device 22 on the basis of f S K CI_ the calculated time difference based on the contents of two successive time stamps, the frequency deviation can be made between the master device 21 and slave devices 22 calculated.
  • the individual devices can also use the PLC communication to dynamically negotiate who is the master and who is the slave, thus mapping redundancy between the devices.

Abstract

The invention relates to a light and efficient foghorn for use in offshore wind farms. Such a foghorn has two horn antennas (100), which are designed as directed horn antennas having a defined radiation characteristic. The horn antennas are arranged at a distance from one another with the same horizontal orientation and are controlled such that they emit an acoustic signal in a phase-synchronous manner. A plurality of foghorns according to the invention in a wind farm can likewise be controlled so as to emit signals in phase-synchronous manner.

Description

Leichtes, effizientes Nebelhorn für den Einsatz in Offshore-Windparks  Light, efficient fog horn for use in offshore wind farms
Die Erfindung betrifft ein Nebelhorn für den Einsatz in Offshore-Windparks, wobei das Nebelhorn mit zwei gerichteten Hornstrahlern ausgebildet ist, die phasensynchron angesteuert werden. The invention relates to a fog horn for use in offshore wind farms, the fog horn being designed with two directional horn radiators which are controlled in phase synchronization.
Offshore-Windparks müssen in Abhängigkeit von nationalen Regularien bei schlechter Sicht visuell und akustisch für die Schifffahrt markiert werden. Dazu werden entlang der Peripherie derartiger Offshore-Windparks Nebelhörner angeordnet, die eine Vielzahl umwelttechnischer und funktionaler Anforderungen erfüllen müssen. Sie müssen sehr robust gegen Wellenschlag, Windlasten, Vereisung und Vibrationen der Tragstruktur sein sowie eine hohe UV-Beständigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit in salzhaltiger Luft aufweisen. Sie müssen äußerst zuverlässig und möglichst ununterbrochen verfügbar sein. Nebelhörner müssen gegen das Eindringen von Depending on national regulations, offshore wind farms must be visually and acoustically marked for shipping if visibility is poor. For this purpose, fog horns are arranged along the periphery of such offshore wind farms, which must meet a variety of environmental and functional requirements. They have to be very robust against wave blows, wind loads, icing and vibrations of the supporting structure as well as high UV resistance and high corrosion resistance in salty air. They must be extremely reliable and available as continuously as possible. Foghorns have to be protected against the ingress of
Feuchtigkeit geschützt sein und auch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Blitzschläge mitbringen. Wünschenswert ist eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. Dazu sollen Be protected from moisture and bring increased resistance to lightning strikes. A lifespan of at least 25 years is desirable. To do this
Nebelhörner in Offshore-Windparks schnell und leicht montiert, sowie elektrisch angeschlossen werden können. Fog horns in offshore wind farms can be quickly and easily installed and electrically connected.
Ziel ist es dabei, dass auch der Service während der Lebensdauer eines solchen Nebelhorns möglichst einfach und in möglichst langen Serviceintervallen erfolgen kann. Ebenso sollen die Systemkosten möglichst gering gehalten werden. The aim is that service can also be carried out as easily and as long as possible during the service life of such a fog horn. The system costs should also be kept as low as possible.
Aus technisch-funktionaler Sicht ist eine akustische Tragweite von gleich oder mehr als zwei Seemeilen, eine geringe Leistungsaufnahme, eine integrierte Funktionsüberwachung und der synchrone Betrieb mehrerer Nebelhörner in einem Offshore-Windpark erforderlich. Besondere Bedeutung hat die Energieversorgung: auch wenn die primäre Stromversorgung und/oder das übergeordnete Steuerungssystem ausfällt, muss der Betrieb zumindest über einen begrenzten Zeitraum als autarker Notbetrieb sichergestellt sein. From a technical-functional point of view, an acoustic range of the same or more than two nautical miles, low power consumption, integrated function monitoring and the synchronous operation of several fog horns in an offshore wind farm are required. Energy supply is of particular importance: even if the primary power supply and / or the higher-level control system fails, operation must be ensured as an autonomous emergency operation for at least a limited period of time.
Die dafür am Markt erhältlichen und für diesen Einsatzzweck zugelassenen Geräte haben eine Reihe von Nachteilen, die den Einsatz in Offshore-Windparks deutlich erschweren. Sie sind aufgrund ihrer Ausbildung als massive Aluminium-Schweißkonstruktion sehr schwer und wiegen dabei durchaus über 70 Kilogramm. Sie sind unhandlich in ihrer Größe und erschweren damit die Installation und den Service erheblich. Durch ihren hohen Leistungsbedarf von über 1 10 W ist eine hohe Batteriekapazität für einen autarken Notbetrieb notwendig. Dieser hohe Leistungsbedarf resultiert unter anderem aus der omnidirektionalen horizontalen Schallabstrahlung. Häufig ist keine Funktionsüberwachung vorgesehen und auch keine Redundanz, die einen Ausfall eines Geräts innerhalb des Windparks kompensieren kann. The devices that are available on the market and approved for this purpose have a number of disadvantages that make their use in offshore wind farms significantly more difficult. Due to their training as a solid aluminum welded construction, they are very heavy and weigh well over 70 kilograms. They are bulky in size and thus make installation and service considerably more difficult. Due to their high power requirements of over 1 10 W, a high battery capacity is necessary for an autonomous emergency operation. This high power requirement results, among other things, from omnidirectional horizontal sound radiation. Often there is no function monitoring and no redundancy that can compensate for the failure of a device within the wind farm.
Die omnidirektionale Schallabstrahlung sowie die fehlende Möglichkeit eines Testbetriebs mit abgesenktem Schallpegel sind zudem aus Sicht des Arbeitsschutzes bedenklich. The omnidirectional sound radiation as well as the lack of the possibility of a test operation with a reduced sound level are also of concern from the point of view of occupational safety.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Nebelhorn für den Einsatz in Offshore-Windparks vorzuschlagen, das die genannten Nachteile ausräumt. Es soll insbesondere leicht, effizient und einfach zu montieren beziehungsweise zu warten sein. It is therefore the object of the invention to propose a fog horn for use in offshore wind farms which eliminates the disadvantages mentioned. In particular, it should be light, efficient and easy to assemble and maintain.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Nebelhorn mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Verwendung nach Anspruch 14. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. The object of the invention is achieved by a fog horn with the features of claim 1 and a use according to claim 14. Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
Ein erfindungsgemäßes Nebelhorn für den Einsatz in Offshore-Windparks ist mit zwei An inventive fog horn for use in offshore wind farms has two
Hornstrahlern und einer Steuereinrichtung gebildet, wobei die Hornstrahler als gerichtete Horn emitters and a control device formed, the horn emitters being directed
Hornstrahler ausgebildet, in einem definierten Abstand voneinander und mit der gleichen horizontalen Ausrichtung angeordnet sind und die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Horn emitter formed, are arranged at a defined distance from each other and with the same horizontal orientation and the control device is formed, the
Hornstrahler phasensynchron zu betreiben To operate the horn in phase synchronization
Das erfindungsgemäße Nebelhorn weist also zwei Hornstrahler auf, die bei schlechter Sicht ein akustisches Signal abgeben, um die Position des Offshore-Windparks zu signalisieren. Diese zwei Hornstrahler sind als gerichtete Hornstrahler ausgebildet. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind sie also keine omnidirektionalen Strahler, sondern senden das akustische Signal in einer definierten Abstrahlcharakteristik aus, wodurch die Leistungsaufnahme der Strahler deutlich sinkt. The fog horn according to the invention thus has two horn radiators which emit an acoustic signal in poor visibility in order to signal the position of the offshore wind farm. These two horns are designed as directional horns. In contrast to the prior art, they are therefore not omnidirectional radiators, but instead emit the acoustic signal in a defined radiation pattern, which significantly reduces the power consumption of the radiators.
Die Hornstrahler sind in einem definierten Abstand voneinander, der unter anderem von der Größe, Form und Leistung der Hornstrahler abhängig sein kann und mit der gleichen horizontalen The horns are at a defined distance from each other, which can depend, among other things, on the size, shape and power of the horns and with the same horizontal
Ausrichtung angeordnet. Üblicherweise erfolgt die Anordnung von Nebelhörnern an Tragstrukturen oder Masten auf der Peripherie des Windparks. Die gleiche horizontale Ausrichtung dient dazu, die gewünschte Schallausbreitung und die notwendige akustische Tragweite des Nebelhorns zu erreichen und zu gewährleisten. Alignment arranged. Fog horns are usually arranged on support structures or masts on the periphery of the wind farm. The same horizontal orientation serves to achieve and ensure the desired sound propagation and the necessary acoustic range of the fog horn.
Die Verwendung von zwei Hornstrahlern in einem Nebelhorn dient dabei nicht nur dem Erreichen des erforderlichen Schalldrucks um die gewünschte akustische Tragweite des akustischen Signals zu erreichen, sondern bietet auch eine Rückfalloption in Form der Redundanz, falls einer der Hornstrahler und/oder die Steuereinrichtung ausfällt. The use of two horns in a fog horn not only serves to achieve the required sound pressure by the desired acoustic range of the acoustic signal to achieve, but also offers a fallback option in the form of redundancy in case one of the horns and / or the control device fails.
Zudem weist das Nebelhorn eine Steuereinrichtung auf, die ausgebildet ist, die Hornstrahler phasensynchron anzusteuern, das heißt, die Steuereinrichtung stellt sicher, dass das Nebelhorn die akustischen Signale der beiden Hornstrahler phasensynchron abgibt. Dies ist erforderlich, weil die beiden Hornstrahler in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, um die Reichweite des akustischen Signals oder die Verbreiterung des horizontalen Abstrahlwinkels zu erreichen. Wird das akustische Signal nicht phasensynchron abgegeben, besteht die Gefahr unkontrollierter Interferenzen, die wiederum zu einer Undefinierten und in der Regel unerwünschten In addition, the fog horn has a control device which is designed to control the horn radiators in phase synchronization, that is to say that the control device ensures that the fog horn emits the acoustic signals of the two horn radiators in phase synchronization. This is necessary because the two horns are arranged in close proximity to each other in order to achieve the range of the acoustic signal or the broadening of the horizontal beam angle. If the acoustic signal is not given in phase synchronization, there is a risk of uncontrolled interference, which in turn leads to an undefined and generally undesirable
Abstrahlcharakteristik führen. Der verbleibende zeitliche Phasenversatz zwischen den Lead radiation pattern. The remaining phase offset between the
Hornstrahlern darf dabei höchstens eine Größenordnung unterhalb der Periodendauer der höchsten Frequenz des abgestrahlten akustischen Signals betragen. Dies entspricht beispielhaft bei einem 800 Hz-Ton einer Genauigkeit von etwa 100 ps (Mikrosekunde). Eine solche Horn radiators may be at most one order of magnitude below the period of the highest frequency of the emitted acoustic signal. For example, this corresponds to an accuracy of approximately 100 ps (microsecond) for an 800 Hz tone. Such
Steuereinrichtung ist im einfachsten Fall eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Nebelhorn zu steuern und zu überwachen. Unter einer Steuereinrichtung kann auch verstanden werden, dass je eine Steuereinrichtung in den beiden Hornstrahlern vorgesehen ist, die innerhalb eines Nebelhorns Zusammenwirken, beispielsweise im Sinne eines sogenannten verteilten Systems. In the simplest case, the control device is a computing unit which is designed to control and monitor the fog horn according to the invention. A control device can also be understood to mean that a control device is provided in each of the two horn radiators that interacts within a fog horn, for example in the sense of a so-called distributed system.
Die phasensynchrone Ansteuerung der Hornstrahler sollte natürlich auch verwirklicht werden, wenn mehrere erfindungsgemäße Nebelhörner in unmittelbarer Nähe zueinander betrieben werden. Demnach muss sichergestellt werden, dass die Hornstrahler solcher Nebelhörner ebenfalls phasensynchronisiert betrieben werden, wie später noch ausgeführt werden wird. The phase-synchronous control of the horn radiators should of course also be realized if several fog horns according to the invention are operated in close proximity to one another. Accordingly, it must be ensured that the horns of such fog horns are also operated in phase synchronization, as will be explained later.
Es ist für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, dass die Verwendung von Hornstrahlern in einem Nebelhorn nicht auf genau zwei Hornstrahler pro Nebelhorn begrenzt ist, sondern auch mehr Hornstrahler pro Nebelhorn, also mindestens zwei Hornstrahler pro Nebelhorn vorgesehen beziehungsweise wie ausgeführt, angeordnet sein können. It is readily apparent to the person skilled in the art that the use of horn radiators in a fog horn is not limited to exactly two horn radiators per fog horn, but that more horn radiators per fog horn, i.e. at least two horn radiators per fog horn, can be provided or arranged as described.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Hornstrahler einen In a first preferred embodiment of the invention, the horns have one
horizontalen Abstrahlwinkel von ± 45°auf, also etwa 45°. Darunter soll verstanden werden, dass eine Abweichung von einigen wenigen Grad, wie sie durch Herstellungs- und horizontal beam angle of ± 45 °, i.e. about 45 °. This is to be understood to mean that a deviation of a few degrees, as caused by manufacturing and
Montageungenauigkeiten auftreten können, vernachlässigt werden können. Ziel ist es, einen möglichst definierten horizontalen Abstrahlwinkel zu realisieren, so dass das akustische Signal gezielt und dabei in die gewünschte Richtung ausgerichtet abgegeben und eine gleichmäßige akustische Ausleuchtung des Windparks beziehungsweise seiner Peripherie bewirkt werden kann. Gleichzeitig wird dabei die Leistungsaufnahme der Hornstrahler deutlich reduziert. Assembly inaccuracies can occur, can be neglected. The aim is to implement a horizontal beam angle that is as defined as possible, so that the acoustic signal is emitted in a targeted manner and oriented in the desired direction and is uniform acoustic illumination of the wind farm or its periphery can be effected. At the same time, the power consumption of the horn antenna is significantly reduced.
Zusätzlich zu einem definierten horizontalen Abstrahlwinkel sollte auch der vertikale Abstrahlwinkel möglichst gering beziehungsweise schmal sein, was ebenfalls die Leistungsaufnahme der In addition to a defined horizontal beam angle, the vertical beam angle should also be as small or narrow as possible, which is also the power consumption of the
Hornstrahler reduziert und zudem im Hinblick auf die Arbeitssicherheit im Offshore-Windpark relevant ist. Bei einer Installation des Nebelhorns in einer Höhe von mehreren Metern über der Wasseroberfläche führt der schmale vertikale Abstrahlwinkel zu einem akustischen Hornblower reduced and is also relevant in terms of occupational safety in the offshore wind farm. When the fog horn is installed at a height of several meters above the water surface, the narrow vertical beam angle leads to an acoustic
Sicherheitsbereich unterhalb des Nebelhorns und damit insbesondere im Aufstiegsbereich einer Windenergieanlage, auf der Arbeitsplattform hinter dem Nebelhorn und innerhalb der Safety area below the Nebelhorn and therefore especially in the ascent area of a wind turbine, on the work platform behind the Nebelhorn and within the
Peripheriegrenzen im Park. Der Abstand zwischen den Hornstrahlern kann in Abstimmung mit der Abstrahlcharakteristik gewählt und optimiert werden. Peripheral boundaries in the park. The distance between the horns can be selected and optimized in coordination with the radiation characteristics.
Vorzugsweise erreicht jeder der Hornstrahler eines erfindungsgemäßen Nebelhorns eine akustische Tragweite von 0,5 Seemeilen. Durch die bereits ausgeführte Anordnung übereinander in einem definierten Abstand und in gleicher horizontaler Ausrichtung, sowie die phasensynchrone Ansteuerung kann so der erforderliche Schalldruck erreicht werden, um eine akustische Tragweite eines erfindungsgemäßen Nebelhorns von zwei Seemeilen zu verwirklichen. Each of the horns of a fog horn according to the invention preferably reaches an acoustic range of 0.5 nautical miles. As a result of the arrangement which has already been carried out one above the other at a defined distance and in the same horizontal orientation, and the phase-synchronous control, the required sound pressure can be achieved in order to realize an acoustic range of a fog horn according to the invention of two nautical miles.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Hornstrahler jeweils mit einem In a further preferred embodiment, the horns are each with a
Kunststoffgehäuse, einem Hochleistungshorntreiber, mindestens einem integrierten Hornkanal, einer Edelstahlabdeckung für den mindestens einen Hornkanal, einer Steuerelektronik und/oder mindestens zwei Energiespeichern ausgebildet. Jeder der Hornstrahler eines erfindungsgemäßen Nebelhorns weist also eines, einige oder alle der genannten Elemente auf. Vorzugsweise sind beide Hornstrahler gleichartig ausgebildet. Plastic housing, a high-performance horn driver, at least one integrated horn channel, a stainless steel cover for the at least one horn channel, control electronics and / or at least two energy stores. Each of the horns of a fog horn according to the invention thus has one, some or all of the elements mentioned. Both horns are preferably of the same design.
Um die einzelnen Komponenten eines Hornstrahlers zusammenzufassen und vor äußeren To summarize the individual components of a horn, and in front of the outside
Einflüssen wie der Witterung, Feuchtigkeit, Vögeln und dergleichen zu schützen, sind sie zumindest teilweise in einem Kunststoffgehäuse angeordnet. Dieses Kunststoffgehäuse umhüllt also zumindest teilweise die Komponenten des Hornstrahlers. Die Verwendung eines To protect influences such as weather, moisture, birds and the like, they are at least partially arranged in a plastic housing. This plastic housing thus at least partially envelops the components of the horn. The use of a
Kunststoffgehäuses ist vorteilhaft, da es leicht und korrosionsbeständig ist. Plastic housing is advantageous because it is light and corrosion-resistant.
Dieses Kunststoffgehäuse kann insbesondere durch Rotationsguss hergestellt werden. Um den Transport und die Montage der Hornstrahler zu erleichtern und zu vereinfachen ist es vorgesehen, dass das Kunststoffgehäuse einen Tragegriff und/oder Montagewinkel aufweist. Die Montagewinkel dienen der Befestigung und Ausrichtung der Hornstrahler an einer Tragstruktur oder einem Mast im Offshore-Windpark. This plastic housing can be manufactured in particular by rotational molding. In order to facilitate and simplify the transport and assembly of the horn antenna, it is provided that the plastic housing has a handle and / or mounting bracket. The mounting brackets are used to attach and align the horns on a support structure or a mast in Offshore wind farm.
Weiterhin kann ein Hochleistungshorntreiber in dem Hornstrahler angeordnet sein, mit dem das akustische Signal erzeugt wird. Derartige Horntreiber sind an sich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Furthermore, a high-performance horn driver can be arranged in the horn, with which the acoustic signal is generated. Such horn drivers are known per se and therefore require no further explanation.
In einem Hornstrahler kann jeweils mindestens ein integrierter Hornkanal ausgebildet sein. Dabei kann integriert sowohl bedeuten, dass der mindestens eine Hornkanal mit dem Kunststoffgehäuse einstückig ausgebildet ist, aber auch, dass er in diesem angeordnet und mit ihm verbunden ist. Üblicherweise ist der Hochleistungshorntreiber über den mindestens einen integrierten Hornkanal mit der Außenwelt verbunden, der mindestens eine Hornkanal führt also die erzeugten Schallwellen vom Hochleistungshorntreiber mit der gewünschten Abstrahlcharakteristik nach außen. At least one integrated horn channel can be formed in each horn. Integrated can mean that the at least one horn channel is formed in one piece with the plastic housing, but also that it is arranged in this and connected to it. The high-performance horn driver is usually connected to the outside world via the at least one integrated horn channel, ie the at least one horn channel leads the sound waves generated from the high-performance horn driver to the outside with the desired radiation characteristic.
Ein Hornstrahler ist bevorzugt als Doppelstrahler mit zwei übereinander, in einem definierten Abstand innerhalb des Hornstrahlers angeordneten beziehungsweise ausgebildeten Hornkanälen ausgebildet. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird die Abstrahlcharakteristik des A horn is preferably designed as a double radiator with two horn channels arranged or formed one above the other at a defined distance within the horn. In this advantageous embodiment, the radiation characteristic of the
erfindungsgemäßen Nebelhorns weiter präzisiert. Foghorn according to the invention further specified.
Der mindestens eine integrierte Hornkanal ist vorzugsweise auf eine Arbeitsfrequenz von etwa 800 Hz abgestimmt. Geringfügige Abweichungen von der genannten Arbeitsfrequenz sind dabei tolerierbar. Der mindestens eine integrierte Hornkanal ist also in seiner Geometrie und The at least one integrated horn channel is preferably tuned to an operating frequency of approximately 800 Hz. Slight deviations from the mentioned working frequency are tolerable. The at least one integrated horn channel is in its geometry and
insbesondere in seiner Mundöffnung so ausgebildet, dass bei einer Arbeitsfrequenz von etwa 800 Hz die optimale Abstrahlung, akustische Tragweite und die gewünschte Abstrahlcharakteristik erreicht werden kann. Especially designed in its mouth opening so that the optimum radiation, acoustic range and the desired radiation characteristics can be achieved at a working frequency of about 800 Hz.
Um den mindestens einen Hornkanal gegenüber äußeren Einflüssen wie der Witterung, To the at least one horn canal against external influences such as weather,
Feuchtigkeit, Vögeln und dergleichen zu schützen, kann dieser mit einer Abdeckung versehen sein, die vorzugsweise aus Edelstahl gebildet ist. Eine Edelstahlabdeckung hat den Vorteil, dass sie sehr korrosionsbeständig, insbesondere auch bei Feuchtigkeit und Seeluft ist. Eine Abdeckung aus Edelstahl ist zwar bevorzugt, schließt aber die Verwendung anderer korrosionsbeständiger Materialien oder Werkstoffe nicht aus. To protect moisture, birds and the like, this can be provided with a cover, which is preferably made of stainless steel. The advantage of a stainless steel cover is that it is very corrosion-resistant, especially when exposed to moisture and sea air. A stainless steel cover is preferred, but does not exclude the use of other corrosion-resistant materials.
Alternativ oder zusätzlich kann jeder Hornstrahler eine Steuerelektronik aufweisen. Mittels der Steuerelektronik kann die Steuereinrichtung Signale an die einzelnen elektronischen Komponenten des Hornstrahlers übermitteln und von ihnen empfangen, um so den Hornstrahier zu steuern und zu überwachen. Weiter alternativ oder zusätzlich weist jeder Hornstrahler genau zwei oder mindestens zwei Energiespeicher, auch als„Battery Packs“ bezeichnet, auf. Diese Energiespeicher sollen die autarke Funktionsweise des erfindungsgemäßen Nebelhorns bei einem Ausfall der primären Energieversorgung und/oder eines übergeordneten Steuerungssystem sicherstellen, indem sie für den jeweiligen Hornstrahler über einen begrenzten Zeitraum, der von der Ladekapazität und dem Ladezustand der Energiespeicher abhängt, die notwendige Energie bereitstellen. Alternatively or additionally, each horn can have control electronics. By means of the control electronics, the control device can transmit signals to and receive signals from the individual electronic components of the horn, in order to control and monitor the horn. Further alternatively or additionally, each horn emitter has exactly two or at least two energy stores, also referred to as “battery packs”. These energy stores are intended to ensure the self-sufficient functioning of the fog horn according to the invention in the event of a failure of the primary energy supply and / or a higher-level control system, by providing the necessary energy for the respective horn radiator over a limited period of time, which depends on the charging capacity and the state of charge of the energy stores.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das zuvor bereits ausgeführte Kunststoffgehäuse Fächer zur Aufnahme der Energiespeicher, des Hochleistungshorntreibers, der Steuereinrichtung und/oder der Steuerelektronik aufweist. Unter Fächer sollen dabei Vertiefungen, Aussparungen, Einstülpungen und dergleichen verstanden sein, die eine geschützte Unterbringung beziehungsweise Anordnung der genannten Elemente im Wesentlichen oder weitgehend in dem Hornstrahler ermöglicht. Die genannten Elemente können dabei jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination in einem dafür vorgesehenen Fach angeordnet und mit dem übrigen Hornstrahler verbunden sein. Auf diese Weise sind nicht nur die genannten Elemente vor äußeren Einflüssen geschützt, auch ihre It is particularly preferred if the plastic housing which has already been designed has compartments for accommodating the energy store, the high-performance horn driver, the control device and / or the control electronics. Subjects are to be understood as depressions, cutouts, indentations and the like, which essentially or largely enable protected accommodation or arrangement of the elements mentioned in the horn. The elements mentioned can each be arranged individually or in any combination in a designated compartment and connected to the rest of the horn. In this way, not only the elements mentioned are protected from external influences, but also theirs
Anschlussstellen beziehungsweise ihre Verbindungsstellen mit den übrigen Elementen des Hornstrahlers beziehungsweise dem übrigen Hornstrahler sind nun vor äußeren Einflüssen geschützt. Junction points or their connection points with the other elements of the horn or the rest of the horn are now protected from external influences.
Von Vorteil ist es, wenn die Fächer jeweils mit einer Abdeckung, insbesondere aus Edelstahl oder Kunststoff, ausgebildet sind. Es ist bei dieser Ausgestaltung also vorgesehen, dass ein Element des Hornstrahlers, beispielsweise die Energiespeicher, in die dafür vorgesehenen Fächer eingesetzt und mit dem Hornstrahler verbunden werden. Nach Abschluss der Montage wird jeweils die Abdeckung an beziehungsweise vor dem Fach angebracht, so dass das Fach nach außen abgeschlossen ist. Somit ist ein dauerhafter Schutz vor äußeren Einflüssen gewährleistet. Eine solche Abdeckung kann verschraubt oder mit Bolzen befestigt werden, oder aber zum einfachen Öffnen und Schließen ausgebildet sein, womit gemeint ist, dass sie nicht verschraubt oder dauerhaft mit dem Hornstrahler verbunden sind. It is advantageous if the compartments are each formed with a cover, in particular made of stainless steel or plastic. In this embodiment it is therefore provided that an element of the horn, for example the energy store, is inserted into the compartments provided for this purpose and connected to the horn. After installation is complete, the cover is attached to or in front of the compartment so that the compartment is closed to the outside. This ensures permanent protection against external influences. Such a cover can be screwed or fastened with bolts, or can be designed for easy opening and closing, which means that they are not screwed or permanently connected to the horn.
Eine ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist es, wenn die Energiespeicher jeweils mittels wasserdichter Anschlussstecker mit dem Hornstrahler verbunden sind. Ein solcher Another preferred embodiment of the invention is when the energy stores are each connected to the horn by means of a waterproof connector. Such a
Anschlussstecker dient der Kopplung eines Energiespeichers mit dem Hornstrahler zum The connector is used to couple an energy storage device with the horn
Energieübertrag und ist dabei so ausgebildet, dass kein Wasser in die Steckverbindung eindringen kann. So können Kurzschlüsse und dergleichen infolge der feuchten Umgebung, Regen, Energy transfer and is designed so that no water can penetrate the connector. So short circuits and the like due to the humid environment, rain,
Spritzwasser oder Nebel verhindert werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt vor, wenn die Steuerelektronik in einer Klemmbox angeordnet ist, die im und/oder am Hornstrahler angeordnet und mit ihm verbunden ist. Eine solche Klemmbox ist ein Behälter, in dem die Steuerelektronik untergebracht, also angeordnet werden kann, und dann in eine dafür vorgesehene Aufnahme, Öffnung oder Vertiefung in dem oder an dem Splashing water or fog can be prevented. An advantageous embodiment is when the control electronics are arranged in a terminal box, which is arranged in and / or on the horn and connected to it. Such a terminal box is a container in which the control electronics can be accommodated, that is to say can be arranged, and then in a receptacle, opening or depression provided in or on the
Hornstrahler eingesetzt oder eingeschoben werden kann. Insbesondere wird die Klemmbox in der eine dafür vorgesehene Aufnahme, Öffnung oder Vertiefung des Hornstrahlers verklemmt, es wird also eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet. Horn blower can be inserted or inserted. In particular, the clamping box is clamped in a receptacle, opening or recess of the horn which is provided for this purpose, so that a non-positive connection is formed.
Eine solche Klemmbox ist dazu ausgebildet, auch eine Verbindung mit dem Hornstrahler auszubilden. Damit sind der Austausch von Signalen und Informationen, sowie die Zufuhr von Energie zur Steuerelektronik gemeint. Es werden beim Einsetzen der Klemmbox in den Such a terminal box is designed to also form a connection with the horn. This means the exchange of signals and information, as well as the supply of energy to the control electronics. When inserting the terminal box into the
Hornstrahler also mittels Kontakten, Steckverbindungen und anderen fachüblichen Horn blasters by means of contacts, plug-in connections and other customary ones
Verbindungsmöglichkeiten die Verbindungen zum Austausch von Informationen beziehungsweise Signalen und die Energiezufuhr zu der Steuerelektronik ausgebildet. Eine solche Klemmbox ist insbesondere mit oder aus einem Kunststoff gebildet, so dass sie sehr leicht ist. Die Verwendung einer Klemmbox erlaubt das Vorkonfigurieren der Steuerelektronik an einem anderen Ort und/oder den einfachen Austausch im Falle eines Defekts oder im Falle einer Weiterentwicklung der Steuerelektronik. Connection options, the connections for the exchange of information or signals and the energy supply to the control electronics. Such a terminal box is formed in particular with or from a plastic, so that it is very light. The use of a terminal box allows the control electronics to be preconfigured at another location and / or easily replaced in the event of a defect or in the event of further development of the control electronics.
Vorzugsweise weist die Steuerelektronik eines Hornstrahlers einen integrierten Blitzschutz, eine lokale Stromversorgung, eine Kommunikationsschnittstelle zu einem übergeordneten The control electronics of a horn emitter preferably have integrated lightning protection, a local power supply, a communication interface to a higher-level one
Steuerungssystem, ein Batteriemanagementsystem, einen Laderegler, eine Control system, a battery management system, a charge controller, a
Kommunikationsschnittstelle zu einer Service-Applikation, einen GNSS-Empfänger, einen Feuchte- Sensor und/oder einen 3-Achs-Beschleunigungssysensor auf. Communication interface to a service application, a GNSS receiver, a humidity sensor and / or a 3-axis acceleration sensor.
Ein Blitzschutz umfasst Vorkehrungen gegen schädliche Auswirkungen von Blitzeinschlägen, soll diese also verhindern oder zumindest minimieren. Eine übliche Ausführung ist die Ausführung mit einem sogenannten Blitzableiter, der den Blitzstrompfad auf einem definierten niederohmigen Pfad am zu schützenden Objekt vorbeiführt und ableitet. Lightning protection includes precautions against the harmful effects of lightning strikes, so it should prevent or at least minimize them. A common version is the version with a so-called lightning arrester, which guides the lightning current path along a defined, low-resistance path and leads it past the object to be protected.
Es sollte eine lokale Stromversorgung vorhanden sein, worunter ein Leitungsnetz zur Verteilung der Energie einer zugeführten primären Energieversorgung und/oder der Energiespeicher zu den Verbrauchern innerhalb des Hornstrahlers zu verstehen ist. There should be a local power supply, which is to be understood as a line network for distributing the energy of a supplied primary energy supply and / or the energy storage to the consumers within the horn.
Von großem Vorteil ist das Vorhandensein einer Kommunikationsschnittstelle zu einem The existence of a communication interface to one is of great advantage
übergeordneten Steuerungssystem. Das übergeordnete Steuerungssystem dient der Steuerung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Nebelhörnern in einem Offshore-Windpark, wie noch erläutert werden wird. Um die Steuersignale von diesem übergeordneten Steuerungssystem zu einem oder mehreren Nebelhörnern zu übermitteln, aber auch um Informationen von einem oder mehreren Nebelhörnern an das übergeordnete Steuerungssystem und/oder andere Nebelhörner zu übermitteln, ist eine Kommunikationsschnittstelle erforderlich. Im weitesten Sinne ist sie als Netzwerkschnittstelle zu verstehen, die der Übermittlung der notwendigen Informationen dient. higher-level control system. The higher-level control system is used for control a variety of fog horns according to the invention in an offshore wind farm, as will be explained. A communication interface is required to transmit the control signals from this higher-level control system to one or more fog horns, but also to transmit information from one or more fog horns to the higher-level control system and / or other fog horns. In the broadest sense, it is to be understood as a network interface that serves to transmit the necessary information.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Batteriemanagementsystem vorgesehen sein. Ein solches ist zur Überwachung, Regelung und zum Schutz der Energiespeicher vorgesehen. Es dient also dazu, den Ladezustand der Energiespeicher zu überwachen und bei Bedarf den Ladeprozess der Energiespeicher zu initiieren und dabei insbesondere ein Überladen zu verhindern. Auch eine Tiefenentladung kann von einem Batteriemanagementsystem erkannt und verhindert werden. Außerdem kann so die Funktionsfähigkeit der Energiespeicher überwacht werden, um Alternatively or additionally, a battery management system can be provided. One of these is provided for monitoring, regulating and protecting the energy store. It therefore serves to monitor the state of charge of the energy stores and, if necessary, to initiate the charging process of the energy stores and in particular to prevent overcharging. Deep discharge can also be recognized and prevented by a battery management system. In addition, the functionality of the energy store can be monitored in this way
Fehlfunktionen und Defekte der Energiespeicher, Fehler im Ladevorgang und dergleichen zu detektieren und gegebenenfalls eine Fehlerinformation zu generieren. Detect malfunctions and defects in the energy store, errors in the charging process and the like and, if appropriate, generate error information.
Ein Laderegler kann von der Steuerelektronik umfasst sein. Dieser setzt den Ladevorgang technisch um. Dabei kann durch eine Begrenzung der Ladespannung ein Überladen verhindert werden. Außerdem kann durch einen Laderegler der Ladungsstrom in Abhängigkeit von A charge controller can be included in the control electronics. This technically implements the charging process. Overcharging can be prevented by limiting the charging voltage. In addition, the charge current depending on
Ladezustand und/oder Temperatur begrenzt werden. State of charge and / or temperature can be limited.
Vorteilhafterweise wirkt der Laderegler mit dem Batteriemanagementsystem zusammen, um die Funktionsfähigkeit der Energiespeicher zu überwachen und Schäden durch Be- und Entladen zu vermeiden. The charge controller advantageously interacts with the battery management system in order to monitor the functionality of the energy stores and to avoid damage from charging and discharging.
Die Steuerelektronik kann eine Kommunikationsschnittstelle zu einer Service-Applikation aufweisen, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle. Bluetooth ist eine übliche drahtlose The control electronics can have a communication interface to a service application, in particular a Bluetooth interface. Bluetooth is a common wireless one
Kommunikationsschnittstelle zwischen elektronischen Geräten, insbesondere mobilen Endgeräten wie Mobiltelefonen oder Tablets. Mittels dieser Kommunikationsschnittstelle soll ein Informations- beziehungsweise Datenaustausch zwischen einem erfindungsgemäßen Nebelhorn oder zumindest einem Hornstrahler mit der Service-Applikation auf einem bevorzugt mobilen Gerät realisiert sein. Eine Service-Applikation ist eine Softwareanwendung, die die ausgetauschten Informationen empfängt, auswertet und/oder anzeigt, aber auch Eingaben und die Übermittlung von Communication interface between electronic devices, especially mobile devices such as mobile phones or tablets. This communication interface is to be used to implement an information or data exchange between a fog horn according to the invention or at least one horn radiator with the service application on a preferably mobile device. A service application is a software application that receives, evaluates and / or displays the exchanged information, but also inputs and the transmission of
Informationen und Steuerbefehlen an die Steuereinrichtung beziehungsweise Steuerelektronik ermöglicht. Ausgetauscht werden sollen beispielsweise der Batteriezustand, also der Zustand der Energiespeicher hinsichtlich Ladezustand, Funktionsfähigkeit und dergleichen, aber auch sogenannte Monitoring-Daten, also Überwachungsdaten, die die Funktionsfähigkeit und Allows information and control commands to the control device or control electronics. For example, the state of the battery, that is the state of the energy stores with regard to the state of charge, functionality and the like, but also so-called monitoring data, that is to say the monitoring capability and the functionality, are to be exchanged
Betriebsdaten des Nebelhorns beziehungsweise des oder der Flornstrahler beschreiben. Damit kann ein sogenanntes SCADA-System (SCADA, englisch für Supervisory Control and Data Acquisition) verwirklicht werden, worunter man ein Überwachen und Steuern technischer Prozesse mittels einer Steuereinrichtung oder eines übergeordneten Steuerungssystems versteht. Das Monitoring muss dabei nicht innerhalb des Offshore-Windparks erfolgen, sondern kann auch Onshore, also an Land erfolgen. Describe the operating data of the fog horn or the flare lamp (s). This enables a so-called SCADA system (SCADA, English for Supervisory Control and Data Acquisition) to be implemented, which means the monitoring and control of technical processes by means of a control device or a higher-level control system. Monitoring does not have to take place within the offshore wind farm, but can also take place onshore, i.e. on land.
Weiterhin oder alternativ kann ein GNSS-Empfänger (GNSS, englisch für Global Navigation Satellite System) vorgesehen sein. GNSS ist ein System zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde, dem Wasser und in der Luft durch den Empfang der Signale von Furthermore or alternatively, a GNSS receiver (GNSS, English for Global Navigation Satellite System) can be provided. GNSS is a system for positioning and navigation on earth, water and air by receiving the signals from
Navigationssatelliten. Die Satelliten der GNSS-Satelliten übermitteln ihre genaue Position und Uhrzeit an die Empfänger. Im Empfangsgerät werden die Signallaufzeiten gemessen und daraus unter anderem auch der Uhrenfehler ermittelt. Durch die Bestimmung des Uhrenfehlers ist es möglich, die Abweichung der Zeitmesseinrichtungen in einem Nebelhorn beziehungsweise seinen Hornstrahlern zu bestimmen und in der Folge auch, die Hornstrahler innerhalb eines Nebelhorns, aber auch mehrere oder alle Nebelhörner in einem Offshore-Windpark zeitlich zu synchronisieren. Dies ist eine Grundlage für die phasensynchrone Signalabgabe einer Vielzahl von Nebelhörnern beziehungsweise der Hornstrahler innerhalb eines Nebelhorns. Navigation satellites. The satellites of the GNSS satellites transmit their exact position and time to the receivers. The signal propagation times are measured in the receiving device and, among other things, the clock error is determined from them. By determining the clock error, it is possible to determine the deviation of the time measurement devices in a fog horn or its horn radiators and, subsequently, to synchronize the horn radiators within a fog horn, but also several or all fog horns in an offshore wind farm. This is the basis for the phase-synchronous signal output from a large number of fog horns or the horn radiators within a fog horn.
Vorteilhafterweise ist in der Steuerelektronik ein Feuchtesensor vorgesehen. Dieser ist dazu ausgebildet, frühzeitig Leckagen im Gehäuse der Hornstrahler zu erkennen, so dass diese schnellstmöglich beseitigt und ein Schaden infolge eindringender Feuchtigkeit verhindert werden kann. A moisture sensor is advantageously provided in the control electronics. This is designed to detect leaks in the horn emitter housing at an early stage so that they can be eliminated as quickly as possible and damage due to penetrating moisture can be prevented.
Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Elementen der Steuerelektronik kann diese einen 3- Achs-Beschleunigungssensor aufweisen. Diese Beschleunigungssensoren sind an sich bekannt. Sie bestimmen ob eine Bewegung stattfindet und in welche Richtung. Daraus lässt sich eine Lageänderung eines Hornstrahlers bestimmen und ableiten, ob sich der Hornstrahler noch in der korrekten lotrechten Ausrichtung befindet. Alternatively or in addition to the above-mentioned elements of the control electronics, this can have a 3-axis acceleration sensor. These acceleration sensors are known per se. You determine whether a movement takes place and in which direction. From this, a change in position of a horn can be determined and derived whether the horn is still in the correct vertical orientation.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Hochleistungshorntreibers, eines Kennungsgebers, einer Leistungsendstufe, einer elektrischen und/oder thermischen Überwachung des Hochleistungshorntreibers und/oder der Endstufe ausgebildet. Unter Ansteuerung soll dabei vor allem die Übermittlung von Steuersignalen an die zu steuernden Elemente und der Empfang von Signalen dieser Elemente verstanden werden. Die Steuerelektronik ist also dazu ausgebildet, den Hochleistungshorntreiber einschließlich des zugehörigen Frequenzgenerators anzusteuern, so dass dieser das gewünschte akustische Signal erzeugt. Sofern ein Kennungsgeber in einem Hornstrahler vorgesehen ist, kann dieser ebenfalls durch die Steuerelektronik angesteuert und abgerufen werden. Gleiches gilt für eine Leistungsendstufe, die das erzeugte akustische Signal verstärkt. In yet another preferred embodiment of the invention, the control device is used to control the high-performance horn driver, an identifier, a power output stage, electrical and / or thermal monitoring of the high-performance horn driver and / or the Power amplifier trained. In this context, control is to be understood primarily as the transmission of control signals to the elements to be controlled and the reception of signals from these elements. The control electronics are thus designed to control the high-performance horn driver, including the associated frequency generator, so that it generates the desired acoustic signal. If an identifier is provided in a horn, this can also be controlled and called up by the control electronics. The same applies to a power amplifier that amplifies the acoustic signal generated.
Die Steuerelektronik kann auch ausgebildet sein, die thermische und/oder elektrische The control electronics can also be designed, the thermal and / or electrical
Überwachung des Hochleistungshorntreibers und/oder der Endstufe anzusteuern. Diese Monitoring the high-performance horn driver and / or the power stage. This
Überwachung dient dazu, thermische Einflüsse von innen und außen, also beispielsweise Monitoring serves to measure thermal influences from inside and outside, for example
Überhitzung infolge einer Fehlfunktion oder Überhitzung durch Wärmeeintrag von außen, zu erkennen und Schäden zu vermeiden, beispielsweise durch eine Warnung oder Abschalten des Nebelhorns. Gleiches gilt für die elektrische Überwachung, bei der beispielsweise Fehlerströme detektiert werden können, um Fehlfunktionen und bestehende oder sich herausbildende Defekte zu erkennen. Detect overheating as a result of a malfunction or overheating due to heat input from the outside and avoid damage, for example by warning or switching off the fog horn. The same applies to electrical monitoring, in which, for example, fault currents can be detected in order to identify malfunctions and existing or developing defects.
Bevorzugt ist der phasensynchrone Betrieb, also die phasensynchrone Ansteuerung der Preference is given to phase-synchronous operation, that is to say phase-synchronous control of the
Hornstrahler mittels Power Line Communication (PLC) verwirklicht. Dabei werden vorhandene elektrische Leitungen zum Aufbau eines lokalen Netzwerks zur Datenübertragung genutzt, so dass keine zusätzliche Verkabelung notwendig ist. Über die elektrischen Leitungen werden also Horn emitter realized using Power Line Communication (PLC). Existing electrical cables are used to set up a local network for data transmission, so that no additional cabling is necessary. So over the electrical lines
Steuersignale und Informationen ausgetauscht, unter anderem auch zur Bestimmung eines Zeitversatzes zwischen einzelnen Hornstrahlern innerhalb eines Nebelhorns, aber auch von mehreren Nebelhörnern innerhalb eines Windparks, sowie die Steuerbefehle, die die Erzeugung des akustischen Signals durch die Hornstrahler auslösen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Steuereinrichtung eines Nebelhorns als verteiltes System mit je einer Instanz in einem der Hornstrahler ausgebildet ist, die untereinander mittels PLC kommunizieren. Control signals and information exchanged, among other things to determine a time offset between individual horn emitters within a fog horn, but also from several fog horns within a wind farm, as well as the control commands that trigger the generation of the acoustic signal by the horn emitter. This applies in particular if the control device of a fog horn is designed as a distributed system with one instance each in one of the horn radiators, which communicate with one another by means of PLC.
Dazu wird üblicherweise ein sogenannter Master Device bestimmt, die übrigen Geräte innerhalb des Netzwerkes werden als Slave Devices eingestuft. Der Zeitversatz kann dann beispielsweise durch zyklisches, gegenseitiges Versenden von Zeitstempeln zwischen dem Master Device und den Slave Devices bestimmt werden. Durch die Bestimmung und Auswertung des Zeitversatzes ist es möglich, die Hornstrahler so anzusteuern, dass das akustische Signal phasensynchron abgegeben werden kann. Die Bestimmung von Master Device und Slave Devices kann aber auch dynamisch erfolgen, das heißt veränderlich sein, so dass beim Ausfall des Master Devices ein anderes Gerät diese Funktion übernehmen und eine Geräteredundanz ausbilden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass zu jeder Zeit der phasensynchrone Betrieb der Hornstrahler möglich ist. For this purpose, a so-called master device is usually determined, the other devices within the network are classified as slave devices. The time offset can then be determined, for example, by cyclical, mutual sending of time stamps between the master device and the slave devices. By determining and evaluating the time offset, it is possible to control the horns in such a way that the acoustic signal can be emitted in phase synchronization. However, the determination of master device and slave devices can also be done dynamically, that is, they can be changed, so that if the master device fails, another device can take over this function and provide device redundancy. To this This ensures that phase-synchronous operation of the horn is possible at all times.
Beansprucht ist erfindungsgemäß auch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Nebelhorns in einem Offshore-Windpark, wobei eine Vielzahl Nebelhörner jeweils auf einer Tragstruktur entlang der Peripherie des Offshore-Windparks angeordnet sind, wobei die Nebelhörner zumindest teilweise phasensynchron betrieben werden. Demnach ist also jeweils ein erfindungsgemäßes Nebelhorn auf und/oder an einer Tragstruktur angeordnet, die beispielsweise ein Mast sein kann. Die Nebelhörner werden im Randbereich eines Offshore-Windparks aufgestellt oder angeordnet und werden zumindest teilweise phasensynchron betrieben. Das bedeutet, dass einige oder alle Nebelhörner phasensynchron angesteuert werden und somit das akustische Signal von einigen oder allen Geräten phasensynchron abzustrahlen, um unkontrollierte Interferenzen und die daraus folgende unerwünschte Abstrahlcharakteristik zu vermeiden. Insbesondere unmittelbar According to the invention, the use of a fog horn according to the invention is also claimed in an offshore wind farm, a large number of fog horns each being arranged on a support structure along the periphery of the offshore wind farm, the fog horns being operated at least partially in phase synchronization. Accordingly, a fog horn according to the invention is arranged on and / or on a support structure, which can be a mast, for example. The fog horns are set up or arranged in the edge area of an offshore wind farm and are operated at least partially in phase synchronization. This means that some or all of the fog horns are controlled in phase synchronization and thus emit the acoustic signal from some or all devices in phase synchronization in order to avoid uncontrolled interference and the resulting undesirable radiation characteristics. Especially immediately
benachbarte Nebelhörner sollten phasensynchron betrieben werden. Adjacent fog horns should be operated in phase synchronization.
Durch eine geeignete Anordnung und Ausrichtung der Nebelhörner auf den peripheren Strukturen des Windparks wird eine annähernd gleichförmige akustische Ausleuchtung der Umgebung des Windparks erreicht. Durch eine Simulation kann dies sehr gut demonstriert und damit auch optimiert werden. Insbesondere kann das übergeordnete Steuersystem die Steuereinrichtung des Master Devices sein. Appropriate arrangement and alignment of the fog horns on the peripheral structures of the wind farm achieve an almost uniform acoustic illumination of the surroundings of the wind farm. This can be demonstrated very well by a simulation and thus also optimized. In particular, the higher-level control system can be the control device of the master device.
Vorzugsweise wird die phasensynchrone Ansteuerung der Vielzahl der Nebelhörner in einem Offshore-Windpark durch ein übergeordnetes Steuersystem erreicht. Dabei ist es vorgesehen, dass die einzelnen Nebelhörner mittels ihrer Kommunikationsschnittstelle mit einem übergeordneten Steuerungssystem verbunden sind, das sich im Offshore-Windpark oder Onshore befinden kann. Dieses übergeordnete Steuersystem sendet Informationen an die Nebelhörner, beispielsweise Zeitstempel zur Bestimmung des Zeitversatzes, empfängt Betriebsdaten der Nebelhörner, unter anderem beispielsweise auch den Antwort-Zeitstempel oder den berechneten Zeitversatz, überwacht die Nebelhörner und ihre Funktion und kann Steuersignale an die Nebelhörner übermitteln, um die Erzeugung des akustischen Signals zu initiieren. Vorteilhafterweise kann das übergeordnete Steuersystem durch den Eingriff einer Bedienperson beeinflusst und/oder angepasst werden. The phase-synchronous control of the large number of fog horns in an offshore wind farm is preferably achieved by a higher-level control system. It is provided that the individual fog horns are connected via their communication interface to a higher-level control system, which can be located in the offshore wind farm or onshore. This higher-level control system sends information to the fog horns, for example time stamps for determining the time offset, receives operating data of the fog horns, including, for example, also the response time stamp or the calculated time offset, monitors the fog horns and their function and can transmit control signals to the fog horns to determine the time Initiate generation of the acoustic signal. The higher-level control system can advantageously be influenced and / or adapted by the intervention of an operator.
Mit dem erfindungsgemäßen Nebelhorn und der Verwendung des erfindungsgemäßen Nebelhorns in Offshore-Windparks können viele der eingangs beschriebenen Anforderungen gelöst werden.With the fog horn according to the invention and the use of the fog horn according to the invention in offshore wind farms, many of the requirements described at the beginning can be met.
Die Verwendung von Kunststoff im Gehäuse macht das Nebelhorn leicht und kostengünstig zu produzieren. Die Korrosionsanfälligkeit ist äußerst gering, da bevorzugt Kunststoff und Edelstahl in den Bauteilen und Elementen verwendet werden, die mit der Umgebungsluft in Kontakt sind. Das einfache und robuste Design, insbesondere mit Griffen und Montagewinkeln, erlauben einen einfachen Transport und eine unkomplizierte Montage. Generell ist die Anzahl von Einzelteilen reduziert. Schließlich vereinfacht sich der Service durch den Wegfall eines lokalen Backup- Systems infolge der Verwendung geräteeigener Energiespeicher. The use of plastic in the housing makes the fog horn light and inexpensive to produce. The susceptibility to corrosion is extremely low, since plastic and stainless steel are preferably used in the components and elements that are in contact with the ambient air. The simple and robust design, especially with handles and mounting brackets, allow easy transport and uncomplicated installation. The number of individual parts is generally reduced. Finally, the service is simplified by the elimination of a local backup system due to the use of the device's own energy storage.
Mit dem erfindungsgemäßen Nebelhorn ist durch eine geeignete Ansteuerung ein Testbetrieb mit reduzierter Lautstärke möglich, zumal die Schallabstrahlung nach hinten deutlich reduziert ist. With the fog horn according to the invention, test operation at a reduced volume is possible by suitable control, especially since the sound radiation to the rear is significantly reduced.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various configurations and embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless otherwise stated in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger The invention will be described in the following using an exemplary embodiment and associated with it
Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen: Drawings explained in more detail. The figures show:
Figur 1 zeigt verschiedene Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines Flornstrahlers für das erfindungsgemäße Nebelhorn, FIG. 1 shows various views of an exemplary embodiment of a flare lamp for the fog horn according to the invention,
Figur 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Flornstrahlers aus Figur 2, FIG. 2 shows an exploded view of the flame emitter from FIG. 2,
Figur 3 zeigt zwei Ansichten der Abdeckung des Flornstrahlers aus Figuren 1 und 2, und FIG. 3 shows two views of the cover of the fluorescent lamp from FIGS. 1 and 2, and
Figur 4 zeigt das Zusammenwirken der Flornstrahler für den phasensynchronen Betrieb in einer exemplarischen Ausgestaltung. FIG. 4 shows the interaction of the flame emitters for phase-synchronous operation in an exemplary embodiment.
In Figur 1 ist in einer perspektivischen Ansicht (Fig. 1 a), einer Draufsicht (Fig. 1 b) und drei weiteren Ansichten (von vorn Fig. 1 c, von der Seite Fig. 1 d und von hinten Fig. 1 e) ein Flornstrahler 100 für das erfindungsgemäße Nebelhorn dargestellt. Zwei dieser Flornstrahler 100 werden zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Nebelhorns in einem definierten Abstand voneinander und mit der gleichen horizontalen Ausrichtung an einer Tragstruktur angebracht, die auf der Peripherie eines Offshore-Windparks aufgestellt oder angeordnet ist. Insbesondere werden zwei der exemplarisch dargestellten Flornstrahler 100 übereinander an der Tragstruktur angeordnet. 1 shows a perspective view (FIG. 1 a), a top view (FIG. 1 b) and three further views (from the front FIG. 1 c, from the side FIG. 1 d and from the rear FIG. 1 e) a fluorescent lamp 100 for the fog horn according to the invention is shown. To form the fog horn according to the invention, two of these flare lamps 100 are attached to a support structure at a defined distance from one another and with the same horizontal orientation, which is set up or arranged on the periphery of an offshore wind farm. In particular, two of the fluorescent lamps 100 shown as examples are arranged one above the other on the support structure.
Der gezeigte Flornstrahler 100 ist als gerichteter Flornstrahler 100 in Form eines Doppelhorns ausgebildet, das heißt, er weist einen horizontalen Abstrahlwinkel von etwa 45° und einen schmalen vertikalen Abstrahlwinkel auf. Ein solcher dargestellter Hornstrahler ist zum Erreichen einer akustischen Tragweite von 0,5 Seemeilen ausgebildet. Durch die gemeinsame Anordnung und entsprechende Ausrichtung von zwei Hornstrahlern 100 wird ein Schalldruck erreicht, der eine akustische Tragweite von 2 Seemeilen gewährleistet. The flare emitter 100 shown is a directed flare emitter 100 in the form of a double horn formed, that is, it has a horizontal beam angle of about 45 ° and a narrow vertical beam angle. Such a horn emitter is designed to achieve an acoustic range of 0.5 nautical miles. By arranging and aligning two horns 100 accordingly, a sound pressure is achieved which ensures an acoustic range of 2 nautical miles.
Der Hornstrahler 100 ist mit einem Kunststoffgehäuse 1 ausgebildet, das einen Tragegriff 9 aufweist, um den Transport und die Montage zu vereinfachen. Das Kunststoffgehäuse 100 ist mittels Rotationsguss hergestellt worden. Zudem sind Montagewinkel 4 vorgesehen, mittels derer der Hornstrahler 100 an der Tragstruktur befestigt und ausgerichtet werden kann. In den Figuren 1a, 1 d und 1 e sind zudem Abdeckungen 2 ersichtlich, die aus Edelstahl hergestellt sind und der seitlichen und rückseitigen Abdeckung einzelner Elemente des Hornstrahlers 100 (dazu auch Figur 2) dienen. The horn 10 is formed with a plastic housing 1, which has a handle 9 to simplify transportation and assembly. The plastic housing 100 has been produced by means of rotational molding. In addition, mounting brackets 4 are provided, by means of which the horn 100 can be attached to the support structure and aligned. In FIGS. 1 a, 1 d and 1 e, covers 2 can also be seen, which are made of stainless steel and serve for the lateral and rear cover of individual elements of the horn 100 (see also FIG. 2).
Ebenfalls ist die Kunststoffklemmbox 3, in der die Steuerelektronik untergebracht ist, Also the plastic terminal box 3, in which the control electronics is housed,
gekennzeichnet. Die Kunststoffklemmbox 3 wird in eine dafür vorgesehene Vertiefung oder Einstülpung eingeschoben und durch vier geeignete Schrauben, üblicherweise characterized. The plastic terminal box 3 is inserted into a recess or indentation provided for this purpose and usually by means of four suitable screws
Kunststoffschrauben, mit dem Kunststoffgehäuse verschraubt, also in ihrer Lage fixiert. Plastic screws, screwed to the plastic housing, i.e. fixed in their position.
Vorzugsweise sind dazu vorgeformte Löcher in dem Kunststoffgehäuse vorgesehen. For this purpose, preformed holes are preferably provided in the plastic housing.
In der Kunststoffklemmbox 3 sind Kontaktierungen vorgesehen (nicht gezeigt), an denen die Verbindung mit Leitungen zu dem Hochleistungshorntreiber 8 ausgebildet wird. Dazu werden Leitungen beziehungsweise Kabel (nicht gezeigt) durch eine abgedichtete Verbindung aus der Klemmbox 3 heraus und zu dem Hochleistungshorntreiber 8 geführt. In the plastic terminal box 3, contacts are provided (not shown), on which the connection with lines to the high-performance horn driver 8 is formed. For this purpose, lines or cables (not shown) are led out of the terminal box 3 through a sealed connection and to the high-performance horn driver 8.
Auf der Vorderseite des Hornstrahlers 100 ist eine Abdeckung 10 angeordnet, die ebenfalls aus Edelstahl gefertigt ist. Diese Abdeckung 10 schützt die integrierten Hornkanäle 8a des als On the front of the horn 100, a cover 10 is arranged, which is also made of stainless steel. This cover 10 protects the integrated horn channels 8a as
Doppelhorn ausgebildeten Hornstrahlers 100 (siehe Fig. 2) vor äußeren Einflüssen. Durch diese Hornkanäle 8a wird das von einem Hochleistungshorntreiber 8 erzeugte akustische Signal nach außen geführt. Die integrierten Hornkanäle 8a sind so ausgelegt, dass sie auf eine Arbeitsfrequenz des Hochleistungshorntreibers 8 von etwa 800 Hz abgestimmt sind. Double horn trained horn radiator 100 (see FIG. 2) against external influences. The acoustic signal generated by a high-performance horn driver 8 is led to the outside through these horn channels 8a. The integrated horn channels 8a are designed such that they are tuned to an operating frequency of the high-performance horn driver 8 of approximately 800 Hz.
Die Abdeckung 10 ist als Einzelelement in Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht und einer seitlichen Ansicht gezeigt. Die Abdeckung wird durch die in Figur 3 angedeuteten Schrauben oder Bolzen mit dem Hornstrahler 100 verbunden. In Figur 2 werden einige Details aus dem Inneren des Hornstrahlers 100 ersichtlich. So wird gezeigt, dass seitlich an dem Hornstrahler 100 Fächer 5 für Batteriepacks 6 ausgebildet sind, die mit einer Abdeckung 2 aus Edelstahl verschlossen werden können. Innerhalb dieser Fächer 5 sind die Batteriepacks 6 mit wasserdichten Anschlusssteckern (nicht gezeigt) mit dem Hornstrahler 100 verbunden und stellen die notwendige Energie bereit, um bei einem Ausfall der primären The cover 10 is shown as a single element in Figure 3 in a perspective view and a side view. The cover is connected to the horn 100 by the screws or bolts indicated in FIG. 3. FIG. 2 shows some details from the inside of the horn 100. It is shown that 100 compartments 5 for battery packs 6 are formed on the side of the horn, which can be closed with a cover 2 made of stainless steel. Within these compartments 5, the battery packs 6 are connected to the horn 100 by means of watertight connection plugs (not shown) and provide the necessary energy to prevent the primary from failing
Energieversorgung einen autarken Betrieb zu ermöglichen. Sie werden mittels der in Figur 2 angedeuteten Befestigungsmittel mit dem Hornstrahler 100 verbunden. Energy supply to enable self-sufficient operation. They are connected to the horn 100 by means of the fastening means indicated in FIG.
In der rechten Hälfte von Figur 2 ist der Hornstrahler 100 von schräg hinten und ohne In the right half of FIG. 2, the horn 100 is at an angle from behind and without
Abdeckungen gezeigt. Dabei ist der Hochleistungshorntreiber 8 vor dem Einsetzen in das Covers shown. The high-performance horn driver 8 is before being inserted into the
Treibergehäuse 7 gezeigt. Driver housing 7 shown.
Zum Schutz vor Blitzen ist weiterhin ein Blitzschutz in der Steuerelektronik des Hornstrahlers 100 vorgesehen. Da der Hornstrahler 100 außerdem eine Bluetooth-Schnittstelle zum Austausch mit einer Service-Applikation aufweist, kann ein Servicetechniker jederzeit die Betriebsdaten und Sensordaten, wie die eines im Hornstrahler 100 vorgesehenen Feuchtigkeitssensors, auslesen und den Zustand des Hornstrahlers 100 beurteilen. To protect against lightning, lightning protection is also provided in the control electronics of the horn 100. Since the horn 100 also has a Bluetooth interface for exchange with a service application, a service technician can read out the operating data and sensor data, such as that of a moisture sensor provided in the horn 100, at any time and assess the condition of the horn 100.
Der Hornstrahler 100 weist zudem auch eine Steuereinrichtung auf (nicht gezeigt), um einen phasensynchronen Betrieb innerhalb eines Nebelhorns, aber auch innerhalb eines Windparks zu verwirklichen. Dazu ist zudem ein übergeordnetes Steuersystem vorgesehen, das über eine dafür vorgesehene Kommunikationsschnittstelle Steuersignale und Informationen mit den The horn 100 also has a control device (not shown) in order to implement phase-synchronous operation within a fog horn, but also within a wind farm. For this purpose, a superordinate control system is also provided, which uses a communication interface provided for this purpose to control signals and information with the
Steuereinrichtungen der einzelnen Hornstrahler 100 austauscht, die die Steuereinrichtungen der Hornstrahler 100 im Zusammenwirken mit der jeweiligen Steuerelektronik ausführen. Exchanges control devices of the individual horn 10, which execute the control devices of the horn 100 in cooperation with the respective control electronics.
Werden zur Erhöhung der Reichweite oder zur Verbreiterung des horizontalen Abstrahlwinkels zwei oder mehr Nebelhörner in unmittelbarer Nähe zueinander betrieben, so besteht die If two or more fog horns are operated in close proximity to each other to increase the range or to broaden the horizontal beam angle, then there is
Anforderung, den Schall von allen Geräten phasensynchron abzustrahlen. Der phasensynchrone Betrieb der Hornstrahler 100 eines Nebelhorns und/oder zumindest eines Teils der Nebelhörner eines Windparks wird durch Power Line Communication (PLC) erreicht, wie sie beispielhaft in Figur 4 gezeigt ist. Die dort gezeigte Ausgestaltung ist lediglich exemplarisch zu verstehen und kann auch davon abweichen. Requirement to emit the sound from all devices in phase synchronization. The phase-synchronous operation of the horn radiators 100 of a fog horn and / or at least some of the fog horns of a wind farm is achieved by power line communication (PLC), as is shown by way of example in FIG. 4. The configuration shown there is only to be understood as an example and can also differ from it.
Zunächst wird dazu bestimmt, welches Gerät, in diesem Fall welcher Hornstrahler 100 als sogenanntes Master Device 21 wirkt und dass der oder die übrigen Hornstrahler 100 als Slave Devices 22 wirkt/wirken. Der Einfachheit halber wird nachfolgend von einer Mehrzahl Slave Devices 22 ausgegangen. Der Master Device 21 kann als übergeordnetes Steuersystem wirken oder mit einem separaten übergeordneten Steuersystem Zusammenwirken. Der Datenaustausch zwischen dem Master Device 21 und den Slave Devices 22 erfolgt über die vorhandenen elektrischen Leitungen. Die in den elektrischen Leitungen zugeführte Gleichspannung wird mittels Gleichstromumwandlern 32 in eine Gleichspannung mit dem erforderlichen Spannungsniveau zu einer internen Versorgungsspannung 33 umgewandelt und den Verbrauchern zugeführt. First, it is determined which device, in this case which horn 100, acts as a so-called master device 21 and that the other horn (s) 100 acts as slave devices 22. For the sake of simplicity, a plurality of slaves is used below Devices 22 ran out. The master device 21 can act as a higher-level control system or can interact with a separate higher-level control system. The data exchange between the master device 21 and the slave devices 22 takes place via the existing electrical lines. The DC voltage supplied in the electrical lines is converted by means of DC converters 32 into a DC voltage with the required voltage level to an internal supply voltage 33 and supplied to the consumers.
Nun überträgt ein Microcontroller 23 im Master Device 21 ein im lokalen Wave Memory 24 digital abgespeichertes Audiosignal periodisch mit einer mittels seines lokalen Oszillators 25 erzeugten Taktfrequenz fMci_K an einen Digital-Analog-Konverter 26, der sein analoges Ausgangssignal über einen Leistungsverstärker 27 an den Schallwandler 28, also den Hochleistungshorntreiber 8, weitergibt. Now, a microcontroller 23 in the master device 21 periodically transmits an audio signal digitally stored in the local wave memory 24 with a clock frequency f M ci_K generated by its local oscillator 25 to a digital-to-analog converter 26, which sends its analog output signal via a power amplifier 27 to the Sound transducer 28, that is, the high-performance horn driver 8.
Zu Beginn jeder Ausgabeperiode des zu erzeugenden akustischen Signals wird in einem PLC- Transceiver 29 des Master Devices 21 ein Synchronisationsimpuls erzeugt und über einen Koppelkondensator 30 auf die gemeinsame Versorgungleitung aller Hornstrahler 100 aufmoduliert. Die Hornstrahler 100 können dabei, wie in Figur 4 gezeigt, aus einer Gleichstromquelle (DC- Quelle) 31 oder einer Wechselstromversorgung gespeist werden. At the beginning of each output period of the acoustic signal to be generated, a synchronization pulse is generated in a PLC transceiver 29 of the master device 21 and modulated via a coupling capacitor 30 onto the common supply line of all horn radiators 100. The horns 100 can, as shown in FIG. 4, be supplied from a direct current source (DC source) 31 or an alternating current supply.
Alle Slave Devices 22 empfangen diesen Impuls, demodulieren ihn in ihrem jeweiligen PLC- T ranceiver 29 und stellen ihn ihrem Microcontroller 23 zur Verfügung. Dieser startet mit diesem Impuls seinerseits die Ausgabe eines zum Master Device 21 in Abtastrate, Länge und Verlauf identischen Audiosignals aus seinem lokalen Wave Memory 24 mit der mittels seines lokalen Oszillators 25 erzeugten Taktfrequenz fSci_K an seinen Digital-Analog-Konverter 26 und damit letztendlich an den jeweiligen Schallwandler 28 des Slave Devices 22. All slave devices 22 receive this pulse, demodulate it in their respective PLC transceiver 29 and make it available to their microcontroller 23. This pulse in turn starts the output of an audio signal identical to the master device 21 in sampling rate, length and course from its local wave memory 24 with the clock frequency f S ci_ K generated by its local oscillator 25 to its digital-to-analog converter 26 and thus ultimately to the respective sound transducer 28 of the slave device 22.
Frequenztoleranzen der lokalen Oszillatoren 25 der einzelnen Devices 21 , 22 untereinander können möglicherweise dazu führen, dass die Abgabe des akustischen Signals der einzelnen Hornstrahler 100 zwar zeitgleich startet, die Signale jedoch während der Ausgabe voneinander „weglaufen", insbesondere bei längeren Audiosequenzen. Frequency tolerances of the local oscillators 25 of the individual devices 21, 22 with one another can possibly lead to the fact that the emission of the acoustic signal of the individual horns 100 starts at the same time, but the signals “run away” from one another during the output, in particular in the case of longer audio sequences.
Um dies zu vermeiden, messen die Slave Devices 22 in Phasen ohne Audioausgabe permanent über die PLC-Kommunikation den Frequenzversatz der Frequenz fSCLK ihrer lokalen Oszillatoren 25 zur Frequenz fMci_K des lokalen Oszillators 25 des Master Devices 21 und regeln ihren In order to avoid this, in phases without audio output, the slave devices 22 permanently measure the frequency offset of the frequency f SC LK of their local oscillators 25 to the frequency f M ci_ K of the local oscillator 25 of the master device 21 and regulate them
beispielsweise als VCXO ausgeführten lokalen Oszillator 4 (spannungsgesteuerter Quarzoszillator, englisch Voltage Controlled Crystal Oscillator) entsprechend feinstufig nach. Die Messung des Frequenzversatzes kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass das Master Device 21 zyklisch einen Zeitstempel über seinen PLC-Tranceiver 29 versendet, der von allen Slave Devices 22 empfangen wird. Aus der vom Slave Device 22 auf der Basis von fSci_K gemessenen und der anhand des Inhalts berechneten Zeitdifferenz zweier aufeinanderfolgender Zeitstempel lässt sich dann die Frequenzabweichung zwischen Master Device 21 und Slave Devices 22 berechnen. For example, as a VCXO, local oscillator 4 (voltage-controlled crystal oscillator, English: Voltage Controlled Crystal Oscillator) accordingly fine-tuned. The frequency offset can be measured, for example, in that the master device 21 cyclically sends a time stamp via its PLC transceiver 29, which is received by all slave devices 22. Then from the measured and from the slave device 22 on the basis of f S K CI_ the calculated time difference based on the contents of two successive time stamps, the frequency deviation can be made between the master device 21 and slave devices 22 calculated.
Darüber hinaus können die einzelnen Devices über die PLC-Kommunikation auch dynamisch aushandeln, wer Master und wer Slave ist und so eine Redundanz zwischen den Geräten abbilden. In addition, the individual devices can also use the PLC communication to dynamically negotiate who is the master and who is the slave, thus mapping redundancy between the devices.
Bezugszeichen reference numeral
1 Kunststoffgehäuse 1 plastic housing
2 Edelstahlabdeckung  2 stainless steel cover
3 Ku nststoffklem m box  3 plastic terminal box
4 Montagewinkel  4 mounting brackets
5 Fächer  5 compartments
6 Batteriepacks  6 battery packs
7 Treibergehäuse  7 driver housing
8 Hochleistungshorntreiber  8 high-performance horn drivers
8a integrierter Hornkanal  8a integrated horn channel
9 Tragegriff  9 handle
10 Edelstahlabdeckung  10 stainless steel cover
21 Master Device  21 Master device
22 Slave Device  22 slave device
23 Mikrocontroller  23 microcontrollers
24 lokales Wave Memory  24 local wave memory
25 lokaler Oszillator  25 local oscillator
26 Digital-Analog-Konverter  26 digital-to-analog converters
27 Leistungsverstärker  27 power amplifiers
28 Schallwandler  28 transducers
29 PLC-Transceiver  29 PLC transceivers
30 Koppelkondensator  30 coupling capacitor
31 DC-Quelle  31 DC source
32 Gleichstromumrichter  32 DC converters
33 Interne Versorgungsspannung  33 Internal supply voltage
100 Hornstrahler  100 horns

Claims

Patentansprüche claims
1. Nebelhorn für den Einsatz in Offshore-Windparks mit 1. Foghorn for use in offshore wind farms
zwei Hornstrahlern (100), wobei die Hornstrahler (100) als gerichtete Hornstrahler ausgebildet, in einem definierten Abstand voneinander und mit der gleichen horizontalen Ausrichtung angeordnet sind, und  two horn radiators (100), the horn radiators (100) being designed as directional horn radiators, arranged at a defined distance from one another and with the same horizontal orientation, and
einer Steuereinrichtung, um die Hornstrahler (100) phasensynchron zu betreiben.  a control device to operate the horn (100) in phase synchronization.
2. Nebelhorn nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hornstrahler (100) einen horizontalen Abstrahlwinkel von ± 45°aufweisen. 2. Fog horn according to claim 1, characterized in that the horn radiators (100) have a horizontal radiation angle of ± 45 °.
3. Nebelhorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hornstrahler (100) eine akustische Tragweite von 0,5 Seemeilen erreicht. 3. Fog horn according to claim 1 or 2, characterized in that each horn (100) reaches an acoustic range of 0.5 nautical miles.
4. Nebelhorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hornstrahler (100) jeweils mit einem Kunststoffgehäuse (1 ), einem Hochleistungshorntreiber (8), mindestens einen integrierten Hornkanal (8a), einer Edelstahlabdeckung für den mindestens einen Hornkanal (10), einer Steuerelektronik und/oder mindestens zwei Energiespeichern (6) ausgebildet sind. 4. Fog horn according to one of the preceding claims, characterized in that the horn emitter (100) each with a plastic housing (1), a high-performance horn driver (8), at least one integrated horn channel (8a), a stainless steel cover for the at least one horn channel (10) , control electronics and / or at least two energy stores (6) are formed.
5. Nebelhorn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (1 ) mittels Rotationsguss hergestellt ist. 5. Fog horn according to claim 4, characterized in that the plastic housing (1) is made by means of rotational molding.
6. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das 6. Fog horn according to one of claims 4 or 5, characterized in that the
Kunststoffgehäuse einen Tragegriff (9) und/oder Montagewinkel (4) aufweist.  Plastic housing has a handle (9) and / or mounting bracket (4).
7. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 7. Fog horn according to one of claims 4 to 6, characterized in that the
mindestens eine integrierte Hornkanal (8a) auf eine Arbeitsfrequenz von etwa 800 Hz abgestimmt ist.  at least one integrated horn channel (8a) is tuned to an operating frequency of approximately 800 Hz.
8. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 8. Fog horn according to one of claims 4 to 7, characterized in that the
Kunststoffgehäuse (1 ) Fächer (5) zur Aufnahme der Energiespeicher (6), des  Plastic housing (1) compartments (5) for receiving the energy storage (6), the
Hochleistungshorntreibers (8), der Steuereinrichtung und/oder der Steuerelektronik aufweist. High-performance horn driver (8), the control device and / or the control electronics.
9. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die 9. Fog horn according to one of claims 4 to 8, characterized in that the
Energiespeicher (6) mittels wasserdichter Anschlussstecker mit dem Hornstrahler (100) verbunden sind.  Energy storage devices (6) are connected to the horn radiator (100) by means of a waterproof connector.
10. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die 10. Fog horn according to one of claims 4 to 9, characterized in that the
Steuerelektronik in einer Klemmbox (3) angeordnet ist, die im und/oder am Hornstrahler (100) angeordnet und mit ihm verbunden ist.  Control electronics is arranged in a terminal box (3) which is arranged in and / or on the horn (100) and is connected to it.
11. Nebelhorn nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die 11. Fog horn according to one of claims 4 to 10, characterized in that the
Steuerelektronik eines Hornstrahlers (100) einen integrierten Blitzschutz, eine lokale Stromversorgung, eine Kommunikationsschnittstelle zu einem übergeordneten  Control electronics of a horn (100) an integrated lightning protection, a local power supply, a communication interface to a higher-level
Steuerungssystem, ein Batteriemanagementsystem, einen Laderegler, eine  Control system, a battery management system, a charge controller, a
Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle zu einer Service- Applikation, einen GNSS-Empfänger, einen Feuchte-Sensor und/oder einen 3-Achs- Beschleunigungssysensor aufweist.  Communication interface, in particular a Bluetooth interface to a service application, a GNSS receiver, a humidity sensor and / or a 3-axis acceleration sensor.
12. Nebelhorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Hochleistungshorntreibers, eines Kennungsgebers, einer Leistungsendstufe, einer elektrischen und/oder thermischen Überwachung des Hochleistungshorntreibers und/oder der Endstufe ausgebildet ist. 12. Fog horn according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is designed to control the high-performance horn driver, an identifier, a power output stage, an electrical and / or thermal monitoring of the high-performance horn driver and / or the output stage.
13. Nebelhorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der phasensynchrone Betrieb der Hornstrahler (100) mittels Power Line Communication verwirklicht ist. 13. Fog horn according to one of the preceding claims, characterized in that the phase-synchronous operation of the horn radiator (100) is realized by means of Power Line Communication.
14. Verwendung eines Nebelhorns nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem 14. Use of a fog horn according to one of the preceding claims in one
Offshore-Windpark, wobei eine Vielzahl Nebelhörner jeweils auf einer Tragstruktur entlang der Peripherie des Offshore-Windparks angeordnet sind, wobei die Nebelhörner zumindest teilweise phasensynchron betrieben werden.  Offshore wind farm, wherein a large number of fog horns are each arranged on a support structure along the periphery of the offshore wind farm, the fog horns being operated at least partially in phase synchronization.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der 15. Use according to claim 14, characterized in that the plurality of
Nebelhörner in einem Offshore-Windpark durch ein übergeordnetes Steuersystem betrieben werden.  Fog horns in an offshore wind farm are operated by a higher-level control system.
PCT/EP2019/065632 2018-06-15 2019-06-14 Light, efficient foghorn for use in offshore wind farms WO2019238901A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4148271A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-15 Omega-Tools GmbH Method for infrared identification of a wind turbine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090289804A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Repower Systems Ag Signal device for offshore wind farm
WO2014154048A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Zhang Xiangkui Phase plug-implanted high-pitch horn for sound amplification
CN206611582U (en) * 2017-01-19 2017-11-03 张祥奎 A kind of collapsible horn of public address

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090289804A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Repower Systems Ag Signal device for offshore wind farm
WO2014154048A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Zhang Xiangkui Phase plug-implanted high-pitch horn for sound amplification
CN206611582U (en) * 2017-01-19 2017-11-03 张祥奎 A kind of collapsible horn of public address

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4148271A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-15 Omega-Tools GmbH Method for infrared identification of a wind turbine

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