专利名称：用于风能设备的转子叶片、以及雷达站和风能设备的组合的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种用于风能设备(Windenergieanlage)的转子叶片(Rotorblatt), 其包括形成转子叶片表面的由面型的(flachig)纤维复合材料制成的罩结构 (Mantelstruktur)。此外,本发明涉及ー种雷达站和布置在雷达站的接收范围中的风能设备的组合。
背景技术：
风能设备包括可旋转地支承的转子结构，其典型地由可旋转地支承的转子轴、在转子轴的端部处的转子毂(Rotornabe)和一个或多个在径向方向上从转子毂伸出的转子叶片(转子翼)形成。在非常流行的设备类型中，转子轴以可绕水平轴线旋转的方式支承在机械壳体 (Maschinengehause)( “吊舱(Gondel) ”)中，该机械壳体继而以可绕垂直轴线旋转的方式布置在垂直地升起(aufragen)的塔架(Turm)处。在通过雷达系统辐射电磁波吋，这种类型的风能设备在塔架、机械壳体以及转子结构、尤其地转子叶片处产生雷达反射。虽然借助于设置在很多雷达系统中的杂波抑制(Festzielunterdriickung)在评估回射(riickreflektieren)的雷达福射时可有效地减弱(ausblenden)在塔架和机械壳体处的随着时间流逝大多情况下恒定的雷达反射，然而，转子叶片由于其旋转和由此引起的在其处反射的雷达福射的多普勒频移(Dopplerverschiebung)而表现出对于带有运动目标识别的雷达系统的运行的高的干扰电势。雷达辐射在转子结构或其转子叶片处的回射的程度(AusmaP)以及雷达反射的多普勒频移与雷达辐射的射入方向和转子结构的旋转位置或旋转速度相关。在带有运动目标识别的雷达系统(其评估这种类型的多普勒频移)中这可以不期望的方式导致，将转子结构的相应的部件(即，例如转子叶片)误解(fehlinterpretieren)为“飞行物”。如果以这种方式在雷达系统的雷达屏幕上作为附加的目标绘出风能设备，则这可部分地显著地使识别期望的目标变困难。这种目标例如在空中观察雷达(Luftiiberwachungsradar)时可为飞机，在气象雷达时可为雨云，或者同样在海上的导航雷达中可为船。在多个、空间上结合成“风电场(Windpark) ”的风能设备的运行中，在较大的、大多情况下包括几平方公里的面积区域中出现通过单个风能设备引起的干扰目标，那么，在该面积区域中清楚地辨认和跟踪期望的目标常常不再是可能的。
发明内容
本发明的目的为，减小通过风カ设备或风电场的运行引起的雷达系统的干扰。根据本发明，在开头提及的类型的转子叶片的情况下，该目的通过以下方式实现， 即，至少在转子叶片的前棱边和后棱边处构造纤维复合材料以用于实现在处于IGHz至 IOGHz的范围中的一定的频率时带有反射最小值的针对垂直于表面射入的雷达辐射的与频率相关的雷达反射系数(Radarreflexionsfaktor)。转子叶片的前棱边和后棱边代表这样的表面区段，S卩，在多普勒效应方面该表面区段的雷达反射具有对于雷达系统的运行的最高的干扰电势。由此，纤维复合材料的根据本发明的设计方案至少在转子叶片的罩结构 (Mantelstruktur)的这样的区域(即，其带有这样的雷达反射系数(阻尼系数)，该系数在用于垂直于表面射入的雷达辐射的所提及的频率范围中具有反射最小值)中保证显著地降低干扰。根据本发明的转子叶片可具有与在根据现有技术已知的转子叶片中相似的基本结构，即，例如由两个半壳组合在一起，其分别由纤维复合材料实心材料(Vollmaterial) (例如多层的GFK层压片)制成并且在转子叶片的前棱边和后棱边处相粘合。相应地，根据本发明的实施形式设置成，转子叶片由多个相互连接的、尤其地相互粘合的罩壳(Mantelschale)形成。例如，可设置两个半壳，其在转子叶片的前棱边和后棱边处相互连接。然而，在本发明中，在具体的材料选择和几何关系(例如材料厚度，或在多层的材料时的层厚度)中，考虑的是，得到所提及的反射最小值。在纤维复合实心材料的情况中，例如以以下公式表明为此合适的尺寸规则
权利要求
1.一种用于风能设备的转子叶片(10)，包括形成转子叶片表面(20)的由面型的纤维复合材料(12-1，12-2)制成的罩结构，其特征在于，至少在所述转子叶片(10)的前棱边(16)和后棱边(18)处构造所述纤维复合材料(12-1，12-2)以用于实现在处于IGHz至 IOGHz的范围中的一定的频率时带有反射最小值的针对垂直于表面射入的雷达辐射的与频率相关的雷达反射系数(R)。
2.根据权利要求I所述的转子叶片(10)，其特征在于，为了提供所述反射最小值而设置的纤维复合材料(12-1，12-2)构造成纤维复合材料实心材料(12-1)。
3.根据权利要求2所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述纤维复合材料实心材料 (12-1)的厚度(dv)至少近似地具有值
4.根据以上权利要求中任一项所述的转子叶片，其特征在于，为了提供所述反射最小值而设置的纤维复合材料(12-1，12-2)构造成包括多个纤维复合材料层(22，24)和至少一个芯体材料层(26)的夹层结构形式(12-2)。
5.根据权利要求4所述的转子叶片，其特征在于，所述夹层结构形式(12-2)构造成对称地带有作为覆盖层的两个纤维复合材料层(22，24)和芯体材料层(26)，并且，所述芯体材料层(26)的厚度(dK)至少近似地具有值
6.根据以上权利要求中任一项所述的转子叶片，其特征在于，为了提供所述反射最小值而设置的纤维复合材料(12-1，12-2)具有大于IO3欧姆/平方米的比表面电阻。
7.根据以上权利要求中任一项所述的转子叶片，其特征在于，所述反射最小值具有小于_20dB、尤其地小于-25dB的值。
8.根据以上权利要求中任一项所述的转子叶片，其特征在于，所述与频率相关的反射系数(R)在IGHz至IOGHz的频率范围内具有刚好一个最小值或刚好两个最小值。
9.一种雷达站和布置在所述雷达站的接收范围中的风能设备的组合，其特征在于，所述风能设备的转子叶片分别构造成根据权利要求I至8中任一项所述的转子叶片(10)，其中，所述反射最小值的频率相应于所述雷达站的雷达频率。
全文摘要
本发明涉及一种用于风能设备的转子叶片(10)，包括形成转子叶片表面(20)的由面型的纤维复合材料(12-1，12-2)制成的罩结构。为了减小通过使用这种转子叶片(10)而引起的对雷达系统的干扰，根据本发明设置成，至少在转子叶片(10)的前棱边(16)和后棱边(18)处构造纤维复合材料(12-1，12-2)以用于实现在处于1GHz至10GHz的范围中的一定的频率时带有反射最小值的针对垂直于表面射入的雷达辐射的与频率相关的雷达反射系数。
文档编号H01Q15/14GK102606384SQ20111041118
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月3日
发明者J·贝特曼 申请人:伊德斯德国股份有限公司