(57)【要約】【課題】風車の翼の変形を検出することができる選択的な装置及び方法を提供する。【解決手段】風車１００の翼１２０の変形、特に撓みを検出するための装置であって、風車が、タワー１４０と、タワーに配置され、支承部を備えたナセル１３０と、該支承部において回転軸線Ｒを中心として回転可能に支承されたロータ１１０とを有しており、ロータに翼が、風負荷の際にロータと共に回転軸線Ｒを中心として回転させられるように取り付けられており、当該装置が、無線送信機２１０と、無線送信機に配属されたアンテナ装置２２０とを有していて、アンテナ装置は、無線送信機から送信可能な信号Ｓを受信するために形成されており、無線送信機又はアンテナ装置が翼に取り付けられていて、アンテナ装置によって受信された信号により、回転軸線の方向での、アンテナ装置に対する無線送信機の相対的な位置を検出することができる。【選択図】図２
2011127605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車（１００）の翼（１２０）の変形、特に撓みを検出するための装置であって、風車（１００）が、
タワー（１４０）と、
タワーに配置され、支承部を備えたナセル（１３０）と、
該支承部において回転軸線Ｒを中心として回転可能に支承されたロータ（１１０）とを有しており、該ロータに翼（１２０）が、特に風負荷の際にロータ（１１０）と共に回転軸線Ｒを中心として回転させられるように取り付けられている形式のものにおいて、
当該装置が、無線送信機（２１０）と、無線送信機（２１０）に配属されたアンテナ装置（２２０）とを有しており、アンテナ装置（２２０）は、無線送信機（２１０）から送信可能な信号Ｓを受信するために形成されており、
無線送信機（２１０）又はアンテナ装置（２２０）が翼（１２０）に取り付けられていて、
アンテナ装置（２２０）によって受信された信号により、回転軸線Ｒの方向での、アンテナ装置（２２０）に対する無線送信機（２１０）の相対的な位置を検出することができることを特徴とする、風車の翼の変形、特に撓みを検出するための装置。
【請求項２】
アンテナ装置（２２０）が、複数の個別アンテナ（２２１〜２２４）を有したアンテナアレイ（２２０）である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
アンテナアレイ（２２０）が直線的なアンテナアレイを有しており、アンテナアレイの個々のアンテナ（２２１〜２２４）が、回転軸線Ｒの方向で見て実質的に相前後して配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
評価装置（２４０）が設けられていて、該評価装置（２４０）に、個々のアンテナ（２２１〜２２４）によって受信可能な信号が供給可能であって、評価装置（２４０）が、評価装置に送られた信号に基づいて、静止位置に対する無線送信機（２１０）のオフセット（Δｓ，α）を検出することができるように形成されている、請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
無線送信機（２１０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、アンテナ装置（２２０）が少なくとも回転軸線Ｒの方向で見てほぼ定置に、風車（１００）に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
無線送信機（２１０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、アンテナ装置（２２０）がロータ（１１０）に、又はナセル（１３０）の外面又はナセル（１３０）内に、又はタワー（１４０）に取り付けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
無線送信機（２１０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、アンテナ装置（２２０）が、ロータ（１１０）及び翼（１２０）の回転の際に一緒に回転するように配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
翼（１２０）に、翼長手方向軸線にわたって分配配置された複数の無線送信機（２１１，２１２，２１３）が取り付けられている、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
アンテナ装置（２２０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、無線送信機（２１０）が少なくとも回転軸線Ｒの方向で見て実質的に定置に、風車（１００）に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
アンテナ装置（２２０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、無線送信機（２１０）がロータ（１１０）に、又はナセル（１３０）の外面又はナセル（１３０）内に、又はタワー（１４０）に取り付けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
アンテナ装置（２２０）が翼（１２０）に、特に翼（１２０）の外側先端（１２１）に取り付けられていて、無線送信機（２１０）が、ロータ（１１０）及び翼（１２０）の回転の際に一緒に回転するように配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
風車（１００）が、ロータ（１１０）に結合された複数の翼（１２０）を有しており、各翼（１２０）に、１つの無線送信機（２１０）及び、無線送信機（２１０）に配属された１つのアンテナ装置（２２０）が設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
風車（１００）の翼（１２０）の変形を検出するための方法であって、風車（１００）が、
タワー（１４０）と、
タワーに配置され、支承部を備えたナセル（１３０）と、
該支承部において回転軸線Ｒを中心として回転可能に支承されたロータ（１１０）とを有しており、該ロータに翼（１２０）が、特に風負荷の際にロータ（１１０）と共に回転軸線Ｒを中心として回転させられるように取り付けられている形式のものにおいて、
翼（１２０）に取り付けられた無線送信機（２１０）が信号Ｓを送信し、該信号を、風車（１００）に取り付けられたアンテナ装置（２２０）によって受信し、又は、
翼（１２０）に取り付けられたアンテナ装置（２２０）が、風車（１００）に取り付けられている無線送信機（２１０）から送信された信号Ｓを受信し、
信号Ｓに基づき、回転軸線Ｒの方向での、アンテナ装置（２２０）に対する無線送信機（２１０）の相対的な位置を検出し、
風車（１００）に対する無線送信機（２１０）の相対的な位置から、翼（１２０）の変形を推測することを特徴とする、風車の翼の変形を検出するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車の翼の変形、特に撓みを検出するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な風車は、主に、タワーと、複数の、例えば２つ又は３つの翼を備えたロータとを有している。風車の運転中、翼を備えたロータは例えば、そのときの風の強さに応じて回転する。タワーにはナセルが固定されていて、このナセル内には特に、ロータを支承するための支承部と、相応の回転エネルギを電気エネルギに変換するための発電機とが設けられている。このような形式の装置は公知である。
【０００３】
このような形式の装置の寸法サイズはますます大きくなっている。例えば、数メガワットの公称出力を実現する、海上領域に設置される昨今の風車では、５０ｍを越えるサイズの長さを有する翼が使用されている。構造的な寸法が大きくなる程、翼、ロータ、軸受、タワー、最終的にはタワーが固定されている基礎にかかる機械的負荷は増大する。
【０００４】
翼の寸法設定のために、また、運転中の風車の制御及びコントロールのために、特に翼の動力学的状態に関する正確な情報が必要である。例えば、回転時に翼が、風車のタワーに衝突することを防止するために、翼の撓みを監視しなければならない。翼が、このような衝突に到る程著しく撓むかもしれないという可能性は、勿論、翼長さと、そのときに翼に加えられる風力とともに増大する。
【０００５】
風車は通常、風向きが回転軸線に対してほぼ平行となるように方向付けられている。従って、翼には、回転する翼をタワーの方向に押す力が加えられる。この場合、翼先端は、翼が変形しない若しくは撓まない静止位置、即ち特に、翼に加えられる風負荷が存在しない状態から最も変位する。
【０００６】
例えば、場合によっては生じる翼の撓みを検出するために、ボーデンケーブル法を使用することができる。この方法では、翼先端と、理想的には回転軸線の近傍に位置する別の点との間に張設されたボーデンケーブルの長さが監視されている。しかしながらこの場合、特別なケースの風車では、回転する部分により、ボーデンケーブルの固定が問題となる。
【０００７】
さらに、翼の表面に固定されている、翼が撓む際に共に相応に変形するひずみケージを使用することもできる。ひずみケージの出力信号により、撓みを推測することができる。この場合、設置コストと、例えば稲妻による衝撃の際の壊れやすさが問題である。
【０００８】
別の選択肢は、例えばレーザー距離測定、又はカメラ画像の評価といった光学的な方法である。レーザー距離測定は、最適な測定位置のために組み付けに極めて手間がかかるという点で問題である。即ち、測定位置を装置の静止部分とすると、翼の撓みの３６０°の監視は、即ち、翼先端によって擦過される全ての範囲の監視は、実現に極めて手間がかかる。ロータハブの近傍に組み付けられたカメラ光学的なシステムは、確かに、翼の動力学的特性に関して極めて正確な情報をもたらす。しかしながら、信号処理若しくは画像処理のために大きな手間が必要である。さらにカメラ光学的なシステムは特に、天候に左右されやすい。
【０００９】
装置の羽根とタワーの衝突に関して風車を監視するための装置が例えば、ＤＥ２０２００７００１１３６Ｕ１に記載されている。ここでは、翼と、風エネルギ装置の所定の点との間隔を無接触式に測定するための間隔センサが装置に設けられている。臨界的な間隔を下回ると、衝突警告が発せられる。無線に基づく監視システムはＪＰ２００８３０３８８２ＡＡに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＤＥ２０２００７００１１３６Ｕ１
【特許文献２】ＪＰ２００８３０３８８２ＡＡ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、風車の翼の変形を検出することができる選択的な装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために本発明の構成では、風車の翼の変形を検出するための装置が、無線送信機と、無線送信機に配属されたアンテナ装置とを有しており、アンテナ装置は、無線送信機から送信可能な信号Ｓを受信するために形成されており、無線送信機又はアンテナ装置が翼に取り付けられていて、アンテナ装置によって受信された信号により、回転軸線Ｒの方向での、アンテナ装置に対する無線送信機の相対的な位置を検出することができるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による手段では、翼とタワーの衝突を回避するために有益な主要な情報が、回転軸線の方向での特に翼の先端の位置若しくは移動にあることを利用している。基本的には勿論、特に、翼先端の位置の監視ではなく、翼の長手方向軸線の方向で見て、翼先端よりも、ロータの回転軸線の近傍にある翼の別の点を監視することも考えられる。また、翼長手方向軸線の方向で見て複数の点を監視することもでき、これにより最終的には、一点における翼の変位若しくは移動が検出可能であるだけではなく、監視点の数に応じて、所定の風負荷の際の翼の実際の変形若しくは翼全体の挙動が検出可能である。
【００１４】
翼先端の変位の測定は、本発明によれば、アクティブな無線方位測定法により行われる。
【００１５】
本発明による、風車の翼の変形、特に撓みを検出するための装置では、風車が、
−タワーと、
−タワーに配置され、支承部を備えたナセルと、
−該支承部において回転軸線Ｒを中心として回転可能に支承されたロータとを有しており、該ロータに翼が、特に風負荷の際にロータと共に回転軸線Ｒを中心として回転させられるように取り付けられている形式のものにおいて、
当該装置が、無線送信機と、無線送信機に配属されたアンテナ装置とを有しており、アンテナ装置は、無線送信機から送信可能な信号Ｓを受信するために形成されていることを特徴としている。この場合、
−無線送信機又はアンテナ装置が翼に取り付けられていて、
−アンテナ装置によって受信された信号により、回転軸線Ｒの方向での、アンテナ装置に対する無線送信機の相対的な位置を検出することができる。
【００１６】
アンテナ装置は、有利には複数の個別アンテナを有したアンテナアレイである。この場合、このアレイは特に直線的なアンテナアレイであって、アンテナアレイの個々のアンテナは、回転軸線Ｒの方向で見て実質的に相前後して配置されている。
【００１７】
評価装置が設けられていて、該評価装置に、個々のアンテナによって受信可能な信号が供給可能であって、評価装置が、評価装置に送られた信号に基づいて、静止位置に対する無線送信機のオフセットを検出することができるように形成されている。
【００１８】
１つの構成では、無線送信機が翼に、特に翼の外側先端に取り付けられていて、アンテナ装置が
−少なくとも回転軸線の方向で見てほぼ定置に、風車に取り付けられている、及び／又は、
−ロータに、又はナセルの外面又はナセル内に、又はタワーに取り付けられている、及び／又は、
−ロータ及び翼の回転の際に一緒に回転するように配置されている。
【００１９】
翼に、翼長手方向軸線にわたって分配配置された複数の無線送信機を取り付けることができる。
【００２０】
別の構成では、アンテナ装置が翼に、特に翼の外側先端に取り付けられていて、無線送信機が、
−少なくとも回転軸線の方向で見て実質的に定置に、風車に取り付けられている、及び／又は、
−ロータに、又はナセルの外面又はナセル内に、又はタワーに取り付けられている、及び／又は、
−ロータ及び翼の回転の際に一緒に回転するように配置されている。
【００２１】
風車が、ロータに結合された複数の翼を有していて良く、各翼に、１つの無線送信機及び、無線送信機に配属された１つのアンテナ装置が設けられている。
【００２２】
本発明による、風車の翼の変形を検出するための方法では、風車が、
−タワーと、
−タワーに配置され、支承部を備えたナセルと、
−該支承部において回転軸線Ｒを中心として回転可能に支承されたロータとを有しており、該ロータに翼が、特に風負荷の際にロータと共に回転軸線Ｒを中心として回転させられるように取り付けられていることが前提である。
【００２３】
本発明によれば、
−翼に取り付けられた無線送信機が信号Ｓを送信し、該信号を、風車に取り付けられたアンテナ装置によって受信し、又は、
−翼に取り付けられたアンテナ装置が、風車に取り付けられている無線送信機から送信された信号Ｓを受信する。
【００２４】
この場合、信号Ｓに基づき、回転軸線Ｒの方向での、アンテナ装置に対する無線送信機の相対的な位置を検出し、風車に対する無線送信機の相対的な位置から、翼の変形を推測する。
【００２５】
風車の制御電子機器への干渉を可能にするために、理想的には、永続的な３６０°の監視が行われる。即ち、翼先端の位置を時間的に中断することなしに、翼先端が擦過する全範囲が監視される。
【００２６】
要するに本発明は、翼と特に風車のタワーとの衝突の危険を早期に検知するという目的をもった、風車の翼の撓みの検出に関するものである。このために、無線送信機と、該無線送信機に配属された直線的なアンテナアレイとを有した、風車のための装置が提案される。例示した構成では、無線送信機を翼先端に取り付けることができ、例えば継続的に信号Ｓを送信することができる。アンテナアレイは風車のロータに一緒に回転するように取り付けられていて、信号Ｓを受信する。ロータからアレイの個々のアンテナへの信号の伝搬時間に基づき、アレイに対して相対的な無線送信機の位置が検出できる。例えば強い風負荷の際に翼がねじれた場合、相対位置が変化し、これは本発明による装置により検出可能である。規定された最大値を越える相対位置の変化が検出されると、即ち、衝突の危険があることが検出されると、相応の安全対策が講じられる。
【００２７】
要するに、本発明の利点は以下の通りである。
【００２８】
−最終的に、翼の撓みを推測することができる翼先端の位置を永続的に３６０°記録することにより、風車の動力学的挙動に関する情報が得られ、これは、翼の設計の際に改善作業の補助となる。例えば得られた僅かな剛性に基づく最適な構造は、風車の総コストを明らかに削減することができる。
【００２９】
−無線方位測定システムにより、静止位置からの翼先端のずれ角度若しくはオフセットを本発明により検出することは、有利には天候に左右されない。
【００３０】
−さらに、カメラに基づくシステムとは異なり、ずれ角度は高い精度かつ高い測定比で測定可能である。
【００３１】
−本発明によるシステムは大きな手間なく、既存の装置においても後から装備することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】風車を示した斜視図である。
【図２】翼先端に無線送信機を有した風車の断面図である。
【図３】アンテナアレイを、ずれ角度αのもとで生じる信号と共に示した図である。
【図４】翼長さにわたって分配された複数の無線送信機を有した風車を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００３４】
全図において、同じ若しくは相応の領域、構成部分、構成部分群、方法ステップには同じ符号を付与する。
【００３５】
図１には、先行技術により公知であるような風車１００が示されている。この風車１００は、ロータ１１０を有しており、このロータ１１０には図示の実施例では３つの翼１２０が取り付けられている。風の負荷がかかると、翼１２０は公知の形式で駆動され、これによりロータ１１０は、回転軸線Ｒを中心として回転させられる。風車１００はさらにナセル１３０を有しており、このナセル１３０内（図示されていない）ではロータ１１０が支承されており、発電機が設けられている。発電機により、風負荷のもとでロータ１１０の回転エネルギが電気エネルギに変換される（このような風車の別の公知の構成部分、例えばナセルの外部に取り付けられる回転格子等は、ここでは詳説せず、ナセル１３０に総括する）。このことも十分公知である。ナセル１３０は風車１００のタワー１４０に固定されている。この場合、ナセル１３０は通常、タワー１４０の長手方向軸線を中心として回転可能にタワー１４０上に配置されているので、風向きＷに応じて、翼１２０を備えたロータ１１０の最適な方向付けが可能である。
【００３６】
図１には、実線によって、風負荷のない状況、即ち風車の静止位置が示されている。静止位置では翼１２０は湾曲又は変形されず、デカルト座標系Ｋのｙ−ｚ平面に位置している（図１には示さず）。回転軸線Ｒは座標系Ｋのｘ軸の方向に方向付けられている。座標系Ｋの原点はｘ方向で見て、翼１２０がロータ１１０に結合されている位置に位置している。ｙ方向及びｚ方向で、原点は回転軸線Ｒ上に位置している（これは図１では見易さのため、異なって示されている）。
【００３７】
図１では破線によって、翼１２０の１つについて、風負荷下にある状況が示されている。ナセル１３０は、回転軸線Ｒが風向きＷに対して平行に向けられているように方向付けられている。風負荷により湾曲された点線で略示された翼１２０は、翼１２０の剛性に応じて、多かれ少なかれ、ｘ軸若しくは回転軸線Ｒの方向で湾曲される。この場合、静止位置からの翼先端１２１のオフセットは、Δｓで示されている。
【００３８】
同じ状況が図２に示されている。ここでは簡単に、翼１２０を備えたロータ１１０の側方図が示されている。図１と同様に、実線により、静止位置にある翼１２０が略示されていて、点線で、風負荷下にある翼１２０が示されている。明示されているように、翼１２０は風負荷下では比較的強く湾曲されている。さらに図２には、２つの破線の補助線Ｖ，Ｖ′が、静止状態のロータ１１０と翼１２０の翼先端１２１との間、並びに風負荷下のロータ１１０と翼１２０の翼先端１２１との間に示されている。明らかであるように、結合線Ｖ，Ｖ′の間にずれ角度αが形成される。このずれ角度αは、静止位置からの翼先端１２１のオフセット、ひいては、翼の撓みに依存している。従って、静止位置ではずれ角度α＝０°となる。
【００３９】
本発明によれば、少なくとも翼先端１２１で、アクティブ無線送信機２１０が設けられており、ロータ１１０には一緒に回転するアンテナ装置２２０が固定されている。アンテナ装置２２０は、受信装置２３０の部分であり、受信装置２３０は、アンテナ装置２２０の他に電子的な評価装置２４０も有している。評価装置２４０は図２に示したようにナセル１３０内に取り付けられている。選択的には勿論、評価装置２４０を例えばタワー１４０や、別の場所に配置することもできる。受信装置２３０は、アクティブ無線送信機２１０と共に、無線方位測定システム２００を形成し、これにより、ずれ角度α、ひいては翼先端１２１のオフセットΔｓを検出若しくは監視することができる。
【００４０】
アンテナ装置２２０は、図示の例では、回転軸線Ｒの方向で見て相前後して配置された４つの個別アンテナ２２１〜２２４を有した直線的なアンテナアレイ２２０として形成されている。これにより、ずれ角度αの正確な検出が可能である。個別アンテナの数が増えると、ずれ角度αの検出精度も向上する。アンテナアレイ２２０は図示の例では一緒に回転するように、概略的に示したロータ１１０に取り付けられていて、これにより、無線送信機２１０とアンテナアレイ２２０との無線接続が常に維持できることが保証されている。従って、翼の撓みを３６０°監視することができ、即ち、翼先端によって擦過される全周にわたって監視が可能である。具体的にはアンテナアレイ２２０は例えばロータ１１０のハブに組み付けることができる。
【００４１】
基本的な測定原理は、アクティブ無線送信機２１０が信号Ｓを送信し、この信号Ｓが個々のアンテナ２２１〜２２４によって受信されるというものである。信号Ｓは、翼１２０が変形されていない静止位置では、異なる各アンテナ２２１〜２２４に対して伝搬時間ｔ１０〜ｔ４０を要する。即ち例えば、アンテナ２２１に対しては伝搬時間ｔ１０を、アンテナ２２２に対しては伝搬時間ｔ２０を要する。
【００４２】
第１の近似では、伝搬時間ｔ１０〜ｔ４０がほぼ同じであると仮定される。即ち、各個別アンテナ２２１〜２２４と無線送信機２１０との間の仮想接続線が互いにほぼ平行であると仮定される。しかしながらこのことは勿論、１つには、回転軸線Ｒの方向でのアンテナアレイ２２０の位置に依存するものであり、他方では、風車とアンテナアレイの比に依存するものである。即ち、翼１２０の長さＬと、回転軸線Ｒの方向でのアンテナアレイ２２０の延在Ａとに依存するものである。この延在Ａが翼長さＬに対して無視できない場合、まず、休止地位で、無線方位測定システムの較正が行われる。この場合、例えば静止位置での伝搬時間ｔ１０〜ｔ４０が測定され、記憶される。
【００４３】
風負荷下では、図１及び図２に示したように翼１２０が湾曲されるので、回転軸線Ｒの方向での翼先端１２１のオフセットΔｓを伴いずれ角度αが生じる。ずれ角度αとオフセットΔｓとに応じて、無線送信機２１０からアンテナアレイ２２０の個別アンテナ２２１〜２２４への信号Ｓの異なる伝搬時間ｔ１α〜ｔ４αが生じる。これは図３に概略的に示されている。アンテナアレイ２２０の２つの隣接するアンテナの伝搬時間の間には、差Δｔｉ／ｊ（α）＝ｔｉα−ｔｊα（ｉ＝２２１，２２２，２２３  ｊ＝２２２，２２３，２２４であって、ｉとｊは同じではない）が生じ、ｔｉαは、無線送信機２１０からアンテナｉへの信号Ｓの伝搬時間を示している。この場合、上記近似の前提、即ち、個々のアンテナと無線送信機との間の仮想接続線は互いに平行であるという前提のもと、全ての差Δｔｉ／ｊ（α）は（全てのｉ、ｊについて）同じであると言える。個々のアンテナ２２１〜２２４で受信される信号の位相φ２２１α〜φ２２４αについても同様である。差Δｔｉ／ｊ（α）若しくはこれと同様に、位相差Δφｉ／ｊ（α）から、ずれ角度α、ひいてはオフセットΔｓを算出することができる。
【００４４】
伝搬時間又は位相からずれ角度α若しくはオフセットΔｓを算出するための信号処理は、受信装置２３０の評価装置２４０で行われる。ずれ角度αを検出するために、公知の種々様々な方法を使用することができる。例えば、既に公知のＦＦＴ−（fast Fourier transformation）、ＭＵＳＩＣ−（multiple signal classification）、ＥＳＰＲＩＴ−（estimation of signal parameters via rotational invariance techniques）アルゴリズムがこのために適している。
【００４５】
アンテナアレイ２２０の特徴と形状は、無線方位測定システム２００の外乱のない機能のために重要である。個々のアンテナ２２１〜２２４の間の間隔ｄが大きくなると（図３参照）、角度分解能が上がり、即ち、ずれ角度αの検出精度が向上する。しかしながら同時に、一義的範囲は悪化する。しかしながらこのことは、そのメインローブ幅が一義的範囲に相当する指向性をもったアンテナを使用することにより補償される。
【００４６】
適当な無線送信機２１０としては種々のタイプの送信機が考えられる。この場合、受信機の設計は勿論、選択された送信機のタイプに合わせることができる。角度測定の精度を向上するために、使用できるバンド幅を十分利用できる無線送信機が有利である。例えばいわゆる、ＣＷ−（continuous wave）、ＦＭＣＷ−（frequency modulated continuous wave）、ＵＷＢ−（ultra wide band）送信機が適している。
【００４７】
ＣＷ送信機からは、変調されていないキャリア信号が送信される。即ち、個々の周波数ラインだけが送信される。これにより極めて簡単な送信機・受信機構造が可能になる。オフセットΔｓ若しくはずれ角度αの検出は、上述したように、受信装置２３０の評価装置２４０において行われる。
【００４８】
ＦＭＣＷ送信機からは、ＣＷ送信機とは異なり、個々の一定の周波数ラインが送信されるのではない。ＦＭＣＷ送信機から送信される信号の周波数は時間と共に変化する。必ずしもというわけではないが、特に、時間と信号の周波数との間に直線的な関係が生じる。ＦＭＣＷ信号は、ＣＷ信号よりも広いバンド幅を使用し、その都度使用されるチャネルは時間的にも分解可能であるので、より高い測定精度と信頼性が得られる。
【００４９】
ＵＷＢ送信機により、極めて大きなバンド幅の信号が送られる。ＵＷＢシステムを使用する場合、マルチバンド・ＯＦＤＭ・システム（Orthogonal Frequency Division Multiplex）と、パルス伝達法とは異なっている。特にパルス伝達法は、例えば２秒以下の短いパルスを使用することにより、翼先端に設けられる無線送信機のための省エネ型コンセプトを有しているので、ここでの使用に関して特に有望である。このような信号の受信と評価のために、種々の受信機コンセプトがある。適当な手段は例えば、段階的にＵＷＢバンド全体を評価する周波数領域評価に基づく受信である。このような方式は、互いのパルス反復率の間隔を有した個々の複数のキャリアから１つのパルス化された信号にまとめられるので、いわば、上記した２つの方法（ＣＷ、ＦＭＣＷ）の組み合わせと言える。基本的には、総合的に一貫性のある受信機構造が使用される。
【００５０】
勿論、無線送信機は、風車の１つの翼だけではなく、全ての翼に設けられるのが理想的である。その場合は、ロータにも複数のアンテナシステムが設けられる。
【００５１】
翼長さと無線送信機の作動範囲に応じて、無線送信機は、翼の外側先端に取り付けるのではなく、半径方向で見てずっと内側の領域の設けるのが有利な場合もある。
【００５２】
上記システムでは、アンテナアレイは、風車のロータに一緒に回転するように配置されている。これにより、全回転中、翼先端の位置を中断なく監視することができる。しかしながら基本的には勿論、アンテナアレイを定置に、若しくは一緒に回転しないように、例えばナセルに配置することも可能である。このような場合、各翼に１つの無線送信機が配置されているならば、各無線送信機に別個のアンテナアレイを設けることは必ずしも必要ではない。１つの共通のアンテナアレイを使用することができる。個々の無線送信機から送信された信号が、無線送信機と翼とに一義的に対応されるようにコード化されると有利である。
【００５３】
風車の翼は通常、内実に形成されていないので、無線送信機を翼内部に配置することも原則的には考えられる。
【００５４】
また、アンテナアレイを翼に配置し、無線送信機をロータに一緒に回転するように取り付ける、又は、ナセルに定置に取り付けることも原則的には可能である。両構成部材、即ち無線送信機又はアンテナ装置のどちらが翼に取り付けられているかということには関係なく、「他方の」構成部材は勿論、配置に関して複数の可能性が考えられる。３６０°の監視が可能であるべきという必要性が生じた場合にのみ、他方の構成部材がロータ又は別の一緒に回転する部分に取り付けられなければならないと規定される。例えば、この場合、一方の構成部材を翼先端に、即ち、回転軸線から見て翼の遠位端部に取り付け、他方の構成部分をロータに取り付けるのではなく、翼の近位端部に、即ち例えば、ロータにおける翼の固定個所のすぐ近くに取り付けることが考えられる。３６０°の監視が必要ない場合は、他方の構成部材を、無線送信機とアンテナ装置との間の直接的な無線通信が少なくとも所定の時間で可能であることを保証するような風車の位置に取り付けることができる。他方の構成部材の配置についての必要条件は、その位置が、風負荷の際でも少なくとも回転軸線Ｒの方向で見て定置に、特にタワーに対して定置であることが保証されるということである。このような要求は、他方の構成部材が例えばロータに、ナセルに、タワーに、又は風車の基礎に固定されている場合に満たされる。この場合、最後の構成では、風車の振動自体が外乱作用となる恐れがある。
【００５５】
図４には最後に、図２に相当する装置が示されていて、この場合、１つの無線送信機が翼１２０先端に取り付けられているのではなく、ほぼ同じ形式の複数の無線送信機２１１，２１２，２１３が、翼長手方向軸線にわたって分配配置されている。このような装置により、先端の位置を監視できるだけではなく、翼の全長にわたる翼の変形も監視することができる。これにより翼の動力学、振動特性、安定性／剛性、その他のパラメータについての情報が得られる。翼長さにわたって分配された無線送信機の数が増えれば勿論、より正確な監視が可能である。種々の無線送信機は例えば、その都度送られる信号を種々様々にコード化することができる。これにより、次いで行われる評価では、アンテナアレイ２２０によって受信される信号が評価装置２４０において、個々の無線送信機の種々の信号を区別することができる。
【００５６】
必要に応じて、勿論、上記手段が組み合わされる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  風車、  １１０  ロータ、  １２０  翼、  １２１  翼先端、  １３０  ナセル、  １４０  タワー、  ２１０  無線送信機、  ２１１，２１２，２１３  無線送信機、  ２２０  アンテナ装置、  ２２１，２２２，２２３，２２４  アンテナ、  ２４０  評価装置、  Ｒ  回転軸線、  Ｌ  翼長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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