(57)【要約】本発明は、風力発電所航空機ビーコンシステムおよびそのような風力発電所航空機ビーコンシステムを有する風力発電所（１１２）および風力発電所（１１２）をビーコニングする方法に関する。この目的のために、本発明は、送信局（２２）によって電磁波および／または音波を放射することができる複数の航空機ビーコン装置（３０）および少なくとも１つの送信局（２２）を備える。受信局（２０）の数は、少なくとも送信局（２０）の数の倍数である。さらに、本発明は、電磁波および／または音波を受信するための少なくとも２つの受信局（２０）と、飛行物体の位置を検出するための評価装置（２４）とを備える。評価装置（２４）は、特に、飛行時間（ＴＯＦ）法によって、送信された電磁波または受信された電磁波または音波を評価することによって、飛行物体の位置を検出する。さらに、風力発電所航空機ビーコンシステムは、評価装置（２４）によって検出された飛行物体位置に応じて航空機ビーコン装置（３０）の少なくとも１つをオンまたはオフに切り替えるスイッチング装置（２８）を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の航空機ビーコン装置（３０）と、
電磁波および／または音波を放射する少なくとも１つの送信局（２２）と、
その数が前記送信局（２０）の数の少なくとも倍数であって、電磁波および／または音波を受信する少なくとも２つの受信局（２０）と、
放射および／または受信された電磁波および／または音波を評価すること、特に、飛行時間（ＴＯＦ）法によって、飛行物体位置を検出する評価装置（２４）と、
前記評価装置によって検出される前記飛行物体位置に応じて、少なくとも１つの前記航空機ビーコン装置（３０）をオンまたはオフに切り替える少なくとも１つのスイッチング装置（２８）と、
を備えている風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項２】
前記送信局（２２）および／または前記受信局（２０）は、風力発電設備（１００）のゴンドラ（１０４）に、あるいはゴンドラ（１０４）上に配置されるように構成される、
請求項１に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項３】
前記送信局（２２）は、互いに距離を開けて配置された２つのアクティブレーダ、特に、パルスレーダを備えている、
請求項１または２に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項４】
前記アクティブレーダは、それぞれ電磁波を放射するための３６０度の水平開口角を有する送信機（４０）と、好ましくは、それぞれ電磁波を受信するための３６０度の水平開口角を有する受信機（３６）と、を備えている、
請求項３に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項５】
少なくとも３つの前記受信局（２０）を備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項６】
前記受信局（２０）の少なくとも２つは、互いに対して、高さの差、特に、５，１０または２０メートルを超える高さの差、好ましくは、４０から６０メートルの高さの差を有するように構成されている、
請求項５に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項７】
それぞれの場合において、正確には、１つの前記受信局（２０）が風力発電所（１１２）の各風力発電設備（１００）に設けられており、および／または、正確には、１つの前記送信局（２２）が１以上の風力発電所（１１２）に設けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項８】
前記受信局（２０）は、互いに距離をあけて配置されたそれぞれ２つの受動レーダを備えている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項９】
前記各受動レーダは、それぞれ、電磁波を受信するための３６０度の水平開口角を有する受信機（３６）を備えている、
請求項８に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１０】
移動送信機、特に、無線飛行トランスポンダの信号を受信する少なくとも１つの受信機を有する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１１】
前記風力発電所（１１２）の周辺の予め定義されたセクタ（３２）の内部に位置する１つ以上の飛行物体位置が前記評価装置（２４）によって検出された場合には、セクタ（３２）が、前記風力発電所（１１２）の前記スイッチング装置（２８）に定義されることができ、前記スイッチング装置（２８）は、少なくとも１つの航空機ビーコン装置（３０）を、オンに切り替える、あるいはオンのままにするように構成される、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１２】
前記風力発電所（１１２）の周辺の予め定義されたセクタ（３２）の内部に位置する１つ以上の飛行物体位置が前記評価装置（２４）によって検出されない場合には、セクタ（３２）が、前記風力発電所（１１２）の前記スイッチング装置（２８）に定義されることができ、前記スイッチング装置（２８）は、少なくとも１つの航空機ビーコン装置（３０）を、オフに切り替える、あるいはオフのままにするように構成される、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記航空機ビーコン装置（３０）は、正確には、それぞれ前記風力発電所（１１２）の各風力発電設備（１００）に設けられている、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１４】
１または複数の前記風力発電設備（１００）に定義されたサブセクタの内部に位置する１つ以上の飛行物体位置が前記評価装置（２４）によって検出された場合には、サブセクタが、前記風力発電所（１１２）の複数またはそれぞれの前記風力発電設備（１００）の前記スイッチング装置（２８）に定義されることができ、前記スイッチング装置（２８）は、それぞれのサブセクタに割り当てられた１または複数の前記風力発電設備（１００）の前記航空機ビーコン装置（３０）を、オンに切り替える、あるいはオンのままにされるように構成される、
請求項１３に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１５】
１または複数の前記風力発電設備（１００）に定義されたサブセクタの内部に位置する飛行物体位置が前記評価装置（２４）によって検出されていない場合には、サブセクタが、前記風力発電所（１１２）の複数またはそれぞれの前記風力発電設備（１００）の前記スイッチング装置（２８）に定義されることができ、前記スイッチング装置（２８）は、それぞれのサブセクタに割り当てられた１または複数の前記風力発電設備（１００）の前記航空機ビーコン装置（３０）を、オフに切り替える、あるいはオフのままにされるように構成される、
請求項１３または１４に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１６】
物体および地図データ、特に、前記風力発電所の定義されたセクタおよび／または定義されたサブセクタのトポロジーが前記スイッチング装置（２８）に格納可能であって、および／または、前記評価装置（２４）は、放射および／または受信された電磁波または音波を評価することにより、物体位置および地図データを検出し、前記スイッチング装置（２８）へ検出された物体位置および地図データを送信するように構成され、前記スイッチング装置（２８）は、送信されたデータの時間不変の物体位置および地図データを観察または参照することにより、物体および地図データ、特に、前記風力発電所の定義されたセクタおよび／またはサブセクタのトポロジーを生成するように構成されている、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステム。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステムを有する風力発電所。
【請求項１８】
風力発電所、特に、請求項１から１６のいずれか１項に記載の風力発電所航空機ビーコンシステムを有する風力発電所のビーコニング方法であって、
少なくとも１つの送信局（２２）を用いて電磁波および／または音波を放射し、
少なくとも１つの受信局（２０）および／または送信局（２２）を用いて電磁波および／または音波を受信し、
評価装置（２４）を用いて、放射および／または受信した電磁波および／または音波を評価することにより、前記飛行物体位置を検出し、
スイッチング装置（２８）を用いて、前記評価装置（２４）によって検出された飛行物体位置の位置に応じて、少なくとも１つの前記航空機ビーコン装置（３０）をオンまたはオフに切り替える、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電所航空機ビーコンシステム、すなわち、風力発電所のための飛行制限ビーコニング（flight restriction beaconing）、およびそのシステムを備えた風力発電所に関する。本発明は、さらに、風力発電所をビーコニングするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行制限ビーコニングのためのシステムは、風力発電所の風力発電設備をビーコニングするために用いられ、航空機ビーコングまたは航空機ビーコンシステム用のシステムとして、以下でも言及されている。
航空機ビーコンは、風力発電設備に配置され、視界不良または夜間暗闇で飛行経路の領域に位置する風力発電設備を飛行物体に認識させるために使用される１つ以上のライトを備えている。
【０００３】
風力発電所のための多数の異なる航空機ビーコンシステムが知られている。第１のシステムによれば、例えば、航空機ビーコンシステムのライトの制御は、省エネルギーのために、それらのスイッチが昼間にオフにされるように実行される。しかし、昼間に依存する航空機のビーコン制御は、航空機のビーコンオンを切り替える必要がある視界不良が、その日にも発生する可能性があるという問題を伴う。さらに、夜間の風力発電設備の連続的なビーコニングは、風力発電設備の近くの住民にとっては迷惑である。
【０００４】
よって、必要とされた際に航空機ビーコニングを切り替えるために、より洗練された提案がすでになされている。このような要求は、飛行物体が風力発電設備または風力発電所の近くに近づいてくるときに要求される。
飛行物体のアプローチは、例えば、受動的な二次レーダを用いて、飛行物体のトランスポンダ信号を検出し、その検出に応じてライトをオンまたはオフに切り替える、これらの既知の航空機ビーコンシステムによって識別される。しかしながら、これらのシステムは、外部信号、この場合、飛行物体のトランスポンダ信号に依存する。
【０００５】
さらに、風力発電所の各風力発電設備に複数のアクティブレーダが設けられた独立したシステムも知られており、」飛行物体のトランスポンダ信号を除去することが可能になる。しかし、アクティブレーダは非常に高価である。
アクティブレーダが非常に高価であるため、例えば、飛行物体の放射されたノイズによって飛行物体を検出し、それによってノイズの検出に応じてライトをオンまたはオフに切り替えるマイクロフォンアレイを提供する他の代替システムが提案されている。
【０００６】
風力発電所の航空機ビーコンシステムのための様々な解決策は既に知られているが、これらはいずれも実施するのが非常に高価であって、誤動作を完全に排除することができない。例えば、受動レーダシステムの場合には、トランスポンダ信号を放射するための飛行物体の送信ユニットは故障する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０８６ ９９０ 号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０ ２０１３ ００４ ４６３ 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明の目的は、例えば、一方では、トランスポンダ信号の不足に起因する誤動作が最小限に抑えられ、他方では、好ましく信頼性の高い風力発電所航空機ビーコンシステムが提供されることで、既知のシステムの代替を見出すことにある。
ドイツ特許商標庁は、本出願の優先権出願を検索すると、以下の従来技術を発見した。
独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０８６ ９９０ 号明細書
独国特許出願公開第１０ ２０１３ ００４ ４６３ 号明細書
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、独立請求項の特長によって目的を達成する。
従って、本発明は、風力発電所ビーコンシステム、すなわち風力発電所設備の飛行制限ビーコンシステムを提供する。
本発明に係る風力発電所航空機ビーコニングシステムは、特に、ライトを有する複数の航空機ビーコン装置を備えている。風力発電所航空機ビーコニングシステムは、さらに、電磁波、特に、レーダ波および／または音波を放射するための少なくとも１つの送信局を含む。さらに、少なくとも２つの受信局が、電磁波、特に、反射されたレーダ波および／または反射音波を受信するために設けられている。
【００１０】
受信局の数は、送信局の数の少なくとも倍数、特に少なくとも整数倍、すなわち少なくとも２倍、特に好ましくは少なくとも３倍である。従って、１つの送信局の場合には、少なくとも２つの受信局が設けられ、２つの送信の場合には、少なくとも４つの受信局が設けられ、３つの送信局の場合には、少なくとも６つの受信局が設けられる。
風力発電所航空機のビーコンシステムは、さらに、飛行物体の位置、すなわち飛行物体の位置を検出することができる評価装置を有する。評価装置は、送信局によって発せられ受信局によって受信された電磁波を評価することによって、および／または送信局によって発せられ受信局によって受信された音波を評価することによって、飛行物体の位置を検出する。好ましくは、この目的のために、電磁波または音波の飛行時間法が行われる。少なくとも１つのスイッチング装置によって、航空機ビーコン装置の少なくとも１つは、評価装置によって検出された飛行物体位置に応じてオンまたはオフに切り換えられる。
【００１１】
本発明は、風力発電設備の電力とロータブレードとによって、個々のレーダ受信機の“シャドーイング（shadowing）”にもかかわらず。空域の信頼できる監視を確実にするために、複数の風力発電設備からなる風力発電所では、通常、それぞれ送信機と受信機とからなる複数のレーダシステムが設けられていることを発見したことに基づいている。
しかし、既に上述したように、受動レーダの使用は、完全なエラーなしでは不可能であって、アクティブレーダの使用は非常に高価であるため、本発明による解決策は、信頼性があって、同時に経済的な代替案を示す。
【００１２】
具体的には、１つの送信局のみ設けられている、または２つまたは３つといったごく少数の送信局が電磁波または音波を放射するため、受動レーダソリューションとは対照的に、一定のまたは制御可能な電磁波または音波の「ソース」が供給される。飛行トランスポンダの失敗とは対照的に、送信局または送信局の故障は直ちに分かるであろう。したがって、例えば、航空機のビーコン装置を永久的にオンに切り換えることによって、故障した送信局の障害状況に直ちに反応することができる。
【００１３】
さらに、監視される空域の良好なカバレッジを達成するために、送信局以外にも、電磁波を受信するために使用される複数の比較的好ましい受信局が用いられる。
この目的のために、受信局は、風力発電所の風力発電設備の位置に応じて風力発電所に配分されてもよい。評価装置およびスイッチング装置を用いて、検出された飛行物体の位置に応じて、航空機のビーコン装置がオンまたはオフに切り換えられる。
【００１４】
一実施形態によれば、飛行物体の飛行経路は、放出され受信された電磁波または音波の飛行時間（ＴＯＦ）法によって、評価装置において識別される。飛行物体は、例えば、正確に追跡されてもよく、これにより、風力発電所の領域に侵入してそこから出る物体を正確に追跡できるだけでなく、例えば、飛行する飛行物体の数を数えてその数を比較することもできる。
【００１５】
さらに、１つの好ましい実施形態によれば、例えば、救助ヘリコプタが着陸する場合のように、風力発電所の領域から飛行経路が再び出現しない場合には、ヘリコプタが浮力発電所の領域から離れるまで航空機のビーコンはオンのままである可能性さえある。しかしながら、別の実施形態によれば、飛行物体が風力発電所の領域に着陸してから地上で運ばれる場合があるため、例えば、１日といった所定の期間だけ、航空機ビーコニングがオンのままになることで、風力発電所の領域から飛行経路が出現しないようにする。
【００１６】
１つの有利な実施形態によれば、送信局および受信局は、風力発電設備のゴンドラに、またはその上に配置されるように構成される。このような送信局および受信局の配置は、地面の下から電磁波がさらに遠くに放出されるため、公衆による風力発電所航空機ビーコンシステムの受信を増加させ、これにより、電磁波による地上の人への影響を低減させる。さらに、タワー自体による個々の受信局の「シャドーイング」が打ち消される。この「シャドーイング」のために、タワー周りに１２０度オフセットされて配置された３台のレーダ受信機を配置する必要はない。
【００１７】
１つの有利な実施形態によれば、送信局は、互いに離間した位置に配置された２つのアクティブレーダを備えている。この方法では、放射される電磁波を２点から重複して放射することができる。よって、風力発電所の他の風力発電設備のロータブレードによってでもなく、送信局が配置された風力発電設備のロータブレードによって、放射された電磁波が妨げられる。飛行時間（ＴＯＦ）の原理によって距離測定のためのパルスを放射するアクティブレーダは、有利なことには、パルスレーダである。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば、各アクティブレーダは、それぞれ、電磁波を放射するための３６０度の水平開口角を有する送信機を備え、有利なことに、電磁波を受信するための３６０度の水平開口角を有する受信機も備えている。
別の実施形態によれば、アクティブレーダの送信機は、電磁波を放射するための垂直開口角も備えている。受信機もまた、電磁波を受信するための垂直開口角を有する。垂直開口角は、好ましくは予め調整可能である。１つの好ましい実施形態によれば、垂直開口角は、６０度と８０度の間の角度に対応する。
【００１９】
したがって、送信局は、電磁波を放射するために、特に、送信局が配置された風力発電設備に任意の方向から反射された放射電磁波を受信するためにも、使用される。
別の実施形態によれば、正確には、１つの送信局の他にも、航空機ビーコンシステムは、少なくとも３つの受信局を含む。したがって、例えば、本質的に正方形に配置された風力発電所の周囲の空域を比較的低コストの費用で監視することができる。この目的のために、受信局は、特に、風力発電所に角地を有する風力発電設備の１つにそれぞれ配置されるように構成されている。送電局は、受信局が設けられていない風力発電所の残りの４つ目の角地の領域に配置された風力発電設備に配置されるように構成される。
【００２０】
一実施形態によれば、送信局は電磁波を受信するためにも使用されるので、風力発電所の４つの角地すべてに電磁波を受信するための受信機が設けられる。したがって、全ての方向からの飛行物体の位置は、風力発電施設自体によって妨害されることなく検出することができる。これは、飛行物体において反射され、送信局によって放射された電磁波および／または音波、そして、風力発電所航空機ビーコンシステムによって受信された反射された電磁波および／または音波によって、行われる。
【００２１】
単一の送信局と複数の受信局との使用によって、このようなシステムは非常に有利でありながら非常に信頼性が高い。
さらに、別の有利な例示的な実施形態によれば、少なくとも２つまたは正確に２つの受信局は、異なる風力発電設備では、高さの差を持って互いに配置される。互いに対する受信局の高さの差は、好ましくは、５、１０または２０メートルよりも大きい。特に有利なことには、高さの差は、４０から６０メートルである。このような構成により、受信された電磁波および／または音波の飛行時間の差を比較することで、飛行物体の高度を容易に直接的に推測することができる。
【００２２】
別の実施形態によれば、風力発電所ビーコンシステムは、それぞれ、風力発電所の風力発電設備ごとに正確に１つの受信局を含む。したがって、この風力発電設備の受信局によって受信された電磁波および／または音波に応じて、単に、風力発電設備の航空機ビーコン装置をオンおよびオフに切り替えることが可能である。
この目的のために、特定の一実施形態によれば、それぞれの風力発電設備は、飛行物体の位置がそれぞれの受信局の助けを借りて検出されるそれ自身の評価装置、航空機ビーコン装置が検出された航空機の位置を各評価装置で単にオン／オフするだけのそれ自身のスイッチング装置も備えている。
【００２３】
よって、個々の風力発電設備の１つの受信局、１つの評価装置、または２つのスイッチング装置の障害は、風力発電所航空機ビーコンシステム全体の障害に繋がることはないであろう。
別の実施形態によれば、受信局は、互いに離間して配置された２つの受動レーダを有している。したがって、同じ風力発電所の同じ風力発電設備、または他の風力発電設備のタワーまたはロータブレードによる個々の受信局の「シャドーイング」は、相殺される。
【００２４】
別の実施形態によれば、各受動レーダは、３６０度の水平開口角を有する受信機をそれぞれ有し、この開口角から電磁波を受信するために使用される。このようにして、風力発電設備に任意の入射角から電磁波を受信することができる。
別の実施形態によれば、受動レーダの受信機は、電磁波を受信するための垂直開口角も備えている。垂直開口角は、好ましくは、予め調整可能である。１つの好ましい実施形態によれば、垂直開口角は、６０度から８０度までの角度に対応する。
【００２５】
別の実施形態によれば、風力発電所航空機ビーコンシステムは、移動送信機、特に、無線飛行トランスポンダの信号を受信するために少なくとも１つの受信機を備えている。したがって、移動トランスミッタは、例えば、飛行物体内に配置され、飛行物体を認識可能であって、飛行物体が一意的に識別される、あるいは、少なくとも飛行物体の種類を識別可能な、例えば、２４ビットの識別子を発する無線飛行トランスポンダであってもよい。風力発電所航空機ビーコンシステムは、この信号を受信し、したがって、送信局および受信局によって検出された物体を一意に分類し、その飛行経路を追跡することができる。
【００２６】
よって、例えば、飛行経路を横切る飛行物体は、互いに明確に区別することができる。
さらに、一方では、移動トランスポンダの信号によって識別され、他方では、評価装置が風力発電所の領域全体の領域に入る飛行物体によって識別されるため、風力発電所の領域内の飛行物体は冗長な識別が可能である。
この例示的な実施形態の他の側面によれば、移動送信機の信号によって、または評価装置によっても検出された飛行物体の飛行経路は、例えば、１年または６ヶ月という所定の期間、保存することができる。
【００２７】
格納されたデータは、風力発電機のビーコンシステムのメンテナンス期間中に調査され、風力発電機のビーコンシステムの正しい機能を確認するために使用される。この目的のために、例えば、同じ飛行物体に対して同じ時間に異なる方法で検出された位置が比較される。一致した場合には、正常に動作する風力発電機のビーコンシステムが仮定され、一致しない場合には、故障があると判断される。
【００２８】
別の実施形態によれば、風力発電所のためのスイッチング装置にセクタを定義することができる。このセクタは、特に、風力発電所の上述した領域に対応する。そして、スイッチ装置は、風力発電所の周りの所定のセクタの内側に位置する１つ以上の飛行物体の位置が評価装置によって検出される場合には、少なくとも１つ、複数の、または全ての航空機ビーコン装置のスイッチをオン、またはスイッチをオンのままにするように構成されている。
【００２９】
別の実施形態によれば、風力発電所の周りの所定のセクタの内側に位置する飛行物体位置、すなわち位置を有する飛行物体が評価装置によって検出されない場合には、スイッチ装置は、さらに、航空機のビーコン装置のうちの少なくとも１つをスイッチオフする、またはオフのままにするように構成されている。
セクタの定義によって、風力発電所の周りの領域は、例えば、法定の規則またはガイドラインに従って、飛行物体の存在が風力発電設備の航空機ビーコンをスイッチオンにしなければならない領域として定義される。セクタは、スイッチング装置内の、例えば、ｘ，ｙ，ｚ座標によって定義される３次元空間または領域に対応する。
【００３０】
したがって、このようなセクタは、例えば、風力発電所の風力発電設備が設置される地表によって下側が定義される領域または空間を含む。セクタの上側は、下側の少なくとも数百メートル上に、例えば、下側の６００メートル上に、全体的に位置する表面によって形成される。セクタの側面は、さらに、それぞれの側面が、外側に位置する風力発電設備によって画定された風力発電所の輪郭から、水平方向において少なくとも数キロメートル、特に、４キロメートル離れて位置するように定義される。
【００３１】
セクタの上側、下側とともに、側面によって、風力発電所の外側に位置する風力発電設備から、少なくとも数キロメートル、特に４キロメートルのマージンをもって、風力発電所全体にわたって水平方向に延びる３次元の空間または領域が定義される。
航空機がこの地域、すなわち風力発電所周辺の定義されたセクタに入ると、航空機ビーコン装置は飛行物体に警告するためにスイッチが入れられる。領域、すなわち定義されたセクタ内に飛行物体がもはや存在しない場合、航空機ビーコン装置はスイッチオフされる。したがって、適切な時間における飛行物体の警告は、エネルギーコストをさらに節約しながら、保証される。
【００３２】
別の実施形態によれば、風力発電所のそれぞれの風力発電設備は、正確には、好ましくは、それぞれ水平方向に３６０度に亘って放射する、特に、２つのライトを有する、１つの航空機ビーコン装置を有している。したがって、飛行物体は、有利なことに、視界不良の個々の風力発電設備を識別し、それに応じて、飛行経路を適合させることができる。
別の実施形態によれば、風力発電所の１つ以上の風力発電設備のために、複数のサブセクタをスイッチング装置にそれぞれ定義することができる。特に、各風力発電設備について、それ自身のサブセクタをスイッチング装置内に定義することができる。各サブセクタは、３次元空間または領域に対応し、スイッチング装置内のｘ、ｙおよびｚ座標によって定義される。
【００３３】
この目的のために、各サブセクタは、例えば、各サブセクタに割り当てられた１または複数の風力発電設備が設置される地表によって下側が定義される領域または空間を含む。各サブセクタの上側は、それぞれのサブセクタの下側の少なくとも数百メートル上、例えば、下側の６００メートル上方に、全体的に位置する表面によってそれぞれ形成される。各セクタの側面は、水平方向において、それぞれのサブセクタに割り当てられた風力発電設備または風力発電設備のそれぞれから、少なくとも数キロ、特に、４キロメートル離れて位置するように定義される。よって、サブセクタも当然オーバーラップしてもよいが、各サブセクタは、三次元空間に対応する。
【００３４】
１または複数のそれぞれの風力発電設備によって定義されるサブセクタの内側に位置する１以上の飛行物体の位置が評価装置によって検出される場合には、スイッチング装置は、さらに、１または複数の風力発電設備の航空機ビーコン装置をスイッチオンまたはオンにしたままにするように構成される。
別の実施形態によれば、風力発電設備または風力発電施設ごとに定義されたサブセクタの内側に位置する飛行物体の位置が、評価装置によって検出されない場合には、スイッチング装置は、さらに、１または複数の風力発電設備の航空機ビーコン装置をスイッチオフまたはオフのままにするように構成されている。
【００３５】
したがって、風力発電設備の航空機ビーコン装置の選択的スイッチオンおよびオフが可能である。これは、例えば、数キロメートルの伝播方向を有する非常に大きな風力発電所にとって特に有利である。このような風力発電所では、したがって、飛行物体が各風力発電設備のサブセクタに入るときにのみ、風力発電設備の航空機ビーコン装置をオンに切り替えることが重要である。
【００３６】
したがって、風力発電所の西側境界の領域で飛行物体が近づいている、例えば、東西に１０ｋｍの範囲を有する風力発電所では、例えば、飛行物体から約４〜５ｋｍの距離にある西寄りに位置する風力発電設備を最初にオンにすることが可能である。さらに、東に向いている航空機ビーコン装置は、これらの航空機ビーコン装置の動作のためにエネルギーを節約するように、最初はスイッチをオフにしたままにしてもよい。
【００３７】
別の実施形態によれば、物体および地図データのトポロジーをスイッチング装置に格納することができる。好ましくは、風力発電所の定義されたセクタおよび／または定義されたセブセクタの物体および地図データのトポロジーが格納されることができる。
さらに、評価装置は、放出および／または受信された電磁波または音波を評価することによって、物体位置および地図データを検出し、検出された物体位置および地図データをスイッチング装置に送信するように構成される。さらに、スイッチング装置は、送信されたデータの時間変動を観察する、または、特に時間不変データを参照することにより、特に、風力発電所の定義されたセクタおよび／または定義されたサブセクタの物体および地図データのトポロジーを生成するように構成される。よって、これらの物体および地図データは、飛行物体ではなく、その位置は、時間の経過とともに観察されると自然に変化する。
【００３８】
したがって、トポロジカルデータはスイッチング装置に記憶され、そのデータの助けを用いて、評価装置によって検出された飛行物体が実際に飛行物体であるかどうかを、航空機ビーコンをオンまたはオフに切り替える前に、確認することができる。例えば、トポロジカルデータから道路または高速道路を取得し、道路または高速道路の地域を移動する物体を、実際には飛行していない物体として確定的に検証することができる。
【００３９】
さらに、トポロジカルデータは、風力発電所ビーコンシステム自体を検証するために使用される。一実施形態によれば、格納されたトポロジカルデータと一致する評価装置によって検出されたトポロジカルデータによって、風力発電所航空機ビーコンシステムが正しく機能しているかどうかを確認または確認することが可能である。このようにして、例えば、検出されたトポロジカルデータが記憶されたトポロジカルデータと一致しないことを確立することによって、霧、雹または雷を検出することも可能である。
【００４０】
本発明は、さらに、上記の実施形態の１つに係る風力発電所航空機ビーコンシステムを有する風力発電所に関する。
本発明はさらに、ビーコニング方法、すなわち、航空機ビーコニング、風力発電所に関する。この方法によれば、電磁波および／または音波が送信局によって放射される。さらに、少なくとも１つの受信局および／または送信局によって電磁波および／または音波が受信され、飛行物体の位置、すなわち飛行物体位置が、評価装置を用いて、放射および／または受信された電磁波および／または音波を評価することによって検出される。
【００４１】
さらに、少なくとも１つの航空機ビーコン装置は、評価装置によって検出された飛行物体位置の位置に応じて、オンおよび／またはオフに切り替えられる。
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して以下の実施例によってより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】風力発電設備を示す図。
【図２】風力発電所航空機ビーコンシステムの例示的な実施形態を有する風力発電所を示す図。
【図３】受信局を有する風力発電設備のゴンドラを示す図。
【図４】送信局を有する風力発電設備のゴンドラを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、タワー１０２およびゴンドラ１０４を有する風力発電設備１００を示す。ゴンドラ１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを有するロータ１０６が配置されている。動作中に、ロータ１０６は風によって回転運動され、これによりゴンドラ１０４内の発電機を駆動する。
図１の風力発電設備１００は、図２を参照して以下に説明するように、風力発電所内の複数の他の風力発電設備１００と共に動作させることもできる。
【００４４】
図２は、例として４つの風力発電設備１００ａ〜１００ｃを有する風力発電所１１２を表している。４つの風力発電設備１００ａ〜１００ｄは、同一であっても異なっていてもよい。したがって、風力発電設備１００ａ〜１００ｄは、原則として、風力発電所１１２の任意の数の風力発電設備１００を表す。風力発電設備１００は、電力、すなわち、特に、発電された電流を、発電所ネットワーク１１４を介して供給する。この場合、個々の風力発電設備１００のそれぞれ生成された電流または電力が加算され、一般にＰＣＣと呼ばれるフィードポイント１１８において、給電ネットワーク１２０に給電するために、通常、発電所内の電圧を上昇させる変圧器１１６が設けられている。
【００４５】
図２では、風力発電所１１２の単純化された表現のみが示されており、当然のことながら、電力コントロールがあるが、例えば、電力コントロールを示していない。発電所ネットワーク１１４は、例えば、１つの異なる例示的な実施形態のみを述べれば、風力発電設備１００の出力部にも変圧器が存在することによって、異なるように構成することもできる。
【００４６】
風力発電所航空機ビーコンシステムの例示的な実施形態がさらに表される。具体的には、風力発電設備１００ａ〜１００ｃは、それぞれ受信局２０を有する。風力発電設備１００ｄは、送信局２２を備えている。
電磁波は、送信局２２によって放射され、例えば、飛行物体によって反射される。反射された電磁波は、１つ以上の受信局２０によって受信され、評価装置２４に送られる。
【００４７】
少なくとも２つの受信局２０は、互いに約５０メートルの高さの差を有する。別の受信局２０は、例えば、窪んだ、より下に立つ別の風力発電設備１００上に配置されるが、この高さの差は、より明確にするために図２では表されていない。高さの差は、例えば、小高い位置に立つ風力発電設備１００上に配置された受信局２０の１つによって達成される。
【００４８】
評価装置２４は、風力発電所航空機ビーコンシステムの制御部２６の一部である。この制御部２６では、例えば、電磁波を放射する送信局２２も駆動される。
飛行物体位置、すなわち飛行物体の位置は、放射され受信された電磁波を評価することによって、評価装置２４において検出される。この目的のために、例示的な一実施形態によれば、送信局２２による特定の電磁波の放射時から受信局２０による反射された電磁波の受信までの飛行時間差の測定が記録される。
【００４９】
既知の電磁波の伝搬速度と記録された飛行時間を用いて、電磁波が反射した飛行物体の距離を評価装置２４で求めることができる。したがって、これらの距離から飛行物体の位置を決定することができる。
さらに、この例では、同様に制御部２６の構成要素であるスイッチング装置２８が設けられている。スイッチング装置２８により、各風力発電設備１００ａ〜１００ｄのゴンドラ１０４上に配置された航空機ビーコン装置３０をオン・オフすることができる。航空機ビーコン装置３０は、評価装置２４によって決定された飛行物体位置に応じてオンまたはオフに切り替えられる。
【００５０】
航空機ビーコン装置３０がオンまたはオフに切り替えられるかどうかは、飛行物体の正確な位置に依存する。この目的を達成するために、セクタ３２がスイッチング装置２８内に定義される。それは、通常、３次元寸法、例えば、幅、高さおよび深さを有するが、このセクタ３２は、図２に一例として二次元的に表されている。風力発電設備１００ａ〜１００ｄは、実質的にセクタ３２の中心に位置する。
【００５１】
セクタ３２の外側境界は、通常、少なくとも水平方向において、風力発電設備から数キロメートルの距離を有することができるが、セクタ３２は、図２の風力発電設備１００ａ〜１００ｄに非常に近接して表される。
このセクタ３２内の飛行物体位置、すなわち飛行物体の位置が評価装置２４によって検出されると、この例示的な実施形態によれば、他の飛行物体がすでにセクタ３２内で既に検出されている場合には、航空機ビーコン装置３０がスイッチオンされるか、スイッチオンされたままである。
【００５２】
セクタ３２内の飛行物体（飛行物体ではなく）が存在しない場合、すなわち、飛行物体位置がセクタ３２内で検出されない場合には、航空機ビーコン装置３０は、スイッチオフされるか、またはスイッチオフされたままである。
ここでは、風力発電所１１２全体を「フレーム化」するセクタ３２が表されている。別の例示的な実施形態（ここには示されていない）によれば、しかしながら、評価装置２４によって別々に監視される風力発電設備１００ａ〜１００ｃごとに個々のサブセクタを定義することも可能である。
【００５３】
したがって、風力発電設備１００ａ〜１００ｃの各サブセクタに飛行物体が入る場合には、風力発電設備１００ａ〜１００ｃの航空機ビーコン装置３０がスイッチオンされる、または、風力発電設備１００ａ〜１００ｃのこのサブセクタにおいて検出される。飛行物体の位置に応じて、個々の航空機ビーコン装置３０を選択的に切り替えることが可能である。特に、数キロメートル以上に及ぶ大規模な風力発電所では、したがって、航空機ビーコン装置３０は、飛行物体の危険性を実際に示すことができる風力発電所１１２の部分においてのみ作動させることが可能である。
【００５４】
図３は、風力発電設備１００のゴンドラ１０４の正面図を拡大して示している。アンテナキャリア３４は、ゴンドラ１０４上に配置され、ゴンドラ１０４にしっかりと接続されている。アンテナキャリア３４は、受動レーダの２つの受信機３６をそれぞれ有し、これらは共に受信局２０に対応する。受信機は、電磁波を収集するために使用され、３６０度の水平開口角を有する。
【００５５】
さらに、風力発電設備１００の航空機ビーコン装置３０をともに形成する２つのライト３８が設けられている。一方ではライト３８の、他方では受信機３６の分離配置によって、システムは、重複しているため、ロータブレード１０８による部分的なシャドーイングにもかかわらず、風力発電所航空機ビーコンシステムのエラーのない機能が保証される。
したがって、図３は、図２の風力発電設備１００ａ〜１００ｃのうちの１つのゴンドラ１０４の拡大図を示している。
【００５６】
図４は、本質的に図３に対応するが、この場合には、受動レーダの受信機３６の他に、電磁波を放射する２つの送信機４０も設けられている。したがって、送信機４０および受信機３６は、ともに送信局２２に対応する。図４は、図２の風力発電設備１００ｄのゴンドラ１０４の拡大図である。
したがって、複数の受信局２０および単一の送信局２２を備える風力発電所航空機ビーコンシステムを備えた風力発電所１１２は、トランスポンダ信号および他の送信信号から独立した風力発電所１１２の航空機ビーコン装置３０の制御を可能にし、風力発電所航空機ビーコンシステムは、同時に複数のアクティブレーダを不要にし、したがって、既知の解決策より実質的に有利である。
【図１】
2018536843.tif 000003
【図２】
2018536843.tif 000004
【図３】
2018536843.tif 000005
【図４】
2018536843.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月29日(2018.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
複数の航空機ビーコン装置（３０）と、
電磁波および／または音波を放射する少なくとも１つの送信局（２２）と、
その数が前記送信局（２２）の数の少なくとも倍数であって、電磁波および／または音波を受信する少なくとも２つの受信局（２０）と、
放射および／または受信された電磁波および／または音波を評価すること、特に、飛行時間（ＴＯＦ）法によって飛行物体位置を検出する評価装置（２４）と、
前記評価装置によって検出される前記飛行物体位置に応じて、少なくとも１つの前記航空機ビーコン装置（３０）をオンまたはオフに切り替える少なくとも１つのスイッチング装置（２８）と、
を備えている風力発電所航空機ビーコンシステム。
【国際調査報告】
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