fos4Blade R&D - Entwicklungsprojekte


„Exakte und umfangreiche Datenerfassung, intensive gemeinsame Planung und auch mal ein unlösbares Problem zu lösen – das ist fos4Blade R&D“



Markus Schmid, CTO fos4X GmbH


fos4Blade-Konfiguration für Zertifizierungen nach IEC 61400

IEC konforme Sensor-Plattform

Mit der aktualisierten IEC-Norm 61400-13 aus dem Jahr 2015 werden für die Vermessung neuer Windkraftanlagen erhöhte Anforderungen bezüglich der Erfassung der Blattlasten gestellt. Vorgeschrieben sind Lastmessungen an der Rotorblattwurzel, die Messung der Lastverteilung und der Torsionsfrequenz. Die IEC 61400-13 fordert, dass die Abtastrate mindestens das Achtfache der höchsten Signalfrequenz betragen muss.


Wir bieten eine Standardkonfiguration an, um diese Anforderungen vollständig zu erfüllen. Die Vorteile faseroptischer Dehnungssensoren gegenüber elektrischen Dehnungsmessstreifen liegen in der deutlich verkürzten Installationsdauer und in der Möglichkeit auch hohe Dehnungsamplituden (>0,3%) sicher messen zu können.


Zusammen mit unserem Partner imc Test & Measurement bieten wir auch eine Komplettlösung mit der Software imc Studio an. Eine teilweise gestellte Anforderung bei Prototypenmessungen ist zudem eine Überlastabschaltung bzw. Turmfreigangsmessung, die ebenfalls von uns realisiert werden können.


Typische R&D-Projekte

Verteilte Dehnungsmessung mit faseroptischen Sensoren im Rotorblatt

Verteilte Dehnungsmessung


Über 250 Sensoren in einem Rotor haben wir schon realisiert um neuralgische Punkte eines neuen Blatt-Designs zu untersuchen.


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Schubspannungs- und Torsionsmessung mit faseroptischen Sensoren im Rotorblatt

Schubspannungs- und Torsionsmessung


Mit längeren Rotorblättern spielen Torsionsschwingungen und Torsions-Biege-Kopplungen eine wichtige Rolle in der Entwicklung.


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Faseroptische Sensoren für verteilte Temperaturmessung

Verteilte Temperaturmessung


Wir verwenden mehrere im Rotorblatt verteilte faseroptische Temperatursensoren zur Evaluierung von Blattheizungen.


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faseroptische Sensoren im Rotorblatt für Druck- und Strömungsmessung

Druck- und Strömungsmessung


Zukünftige, intelligente Rotorblätter werden Drucksensoren brauchen. Heute dienen sie zur Strömungsmessung und zur Geräuschreduktion.


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Verteilte Dehnungsmessung

Verteilte Dehnungsmessung mit über 250 faseroptischen Sensoren

Über 250 Sensoren in einem Rotor haben wir in einem Projekt in China realisiert um neuralgische Punkte eines neuen Blatt-Designs zu untersuchen.


In dem Projekt wurden insgesamt sieben Messgeräte — sechs zur quasi-statischen Messung und eines für dynamische Messungen — eingesetzt. 132 Mini-Dehnungssensoren wurden genutzt, um ein Dehnungsfeld für Aeroelastizitätsuntersuchungen an einem neu entwickelten Rotorblatt vorzunehmen.


Zusätzlich zu den verteilten Dehnungssensoren wurden faseroptische Rotorblattsensoren zur Messung von Schubspannungen, dem Schwingungsverhalten und der Temperatur in diesem herausfordernden Projekt genutzt.


Schubspannungs- und Torsionsmessung

Faseroptischen Sensoren im Rotorblatt zur Schubspannungs- und Torsionsmessung

Rotorblätter von Windenergieanlagen werden immer länger und mit längeren Rotorblättern spielen Torsionsschwingungen und Torsions-Biege-Kopplungen eine wichtige Rolle in der Entwicklung.


In diesem Projekt wurden insgesamt acht Torsionssensoren an verschiedenen Blattradien zusammen mit je einem Schubspannungssensor sowie Dehnungssensoren eingesetzt.


Neben der Untersuchung des Zusammenhanges zwischen Biegelinie und Torsion spielte in diesem spezifischen Projekt in Texas, USA auch die Untersuchung der Torsionsschwingungen bei verschiedenen Radien eine wesentliche Rolle.


Verteilte Temperaturmessung

Faseroptische Sensoren zur verteilten Temperaturmessung

Zur Evaluierung von Rotorblattheizungen verwenden wir erfolgreich verteilte, optische Temperaturmessungen.


Genau wie bei der verteilten Dehnungsmessung ist es auch möglich, an vielen Stellen im Rotorblatt Temperaturen zu messen und auf diese Weise die genaue Verteilung der Temperatur bei Heizvorgängen zu bestimmen.


In einem spezifischen Projekt ging es unter anderem darum, das FEM-Strömungsmodell im Blatt zu kalibrieren, so dass weitere bauliche Optimierungen zur Effizienzsteigerung der Blattheizung am Rechner vorgenommen werden konnten.


Druck- und Strömungsmessung

Druck- und Strömungsmessung mit faseroptischen Sensoren im Rotorblatt

Zukünftige, intelligente Rotorblätter werden Drucksensoren brauchen – heute dienen sie uns zur Strömungsmessung und zur Optimierung von Geräuschemissionen.


In einem groß angelegten Projekt zur Untersuchung des Strömungsverhaltens haben wir 150 Drucksensoren an mehrerern Radien auf der Außenseite eines Rotorblattes eingesetzt. Zusätzlich wurde das Blatt mit verschiedenen Struktursensoren ausgestattet.


Mit dem Setup konnte das Entstehen von Turbulenzen auf der Blattoberfläche, Stall-Entwicklung und die Geräuschemission genau untersucht werden.