專利名稱：用于空氣動力學的型面元件的發(fā)射和回收裝置，以及空氣動力學的型面元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于借助牽引力產生能量的空氣動力學的型面元
件，尤其是用于驅動水上交通工具，其包括
沿橫向方向和縱向方向延伸的柔性的上層；
柔性的下層，所述下層平行于上層延伸并且借助多個沿型面元件 的深度方向延伸的腹板與上層連接；
在上層和下層之間的充氣的內腔；
至少一個布置在上層和下層的兩個相互平行的前緣之間的用于內 腔通風的通風口；
多條牽拉繩，所述牽拉繩的第一端固定在型面元件上的間隔的位 置上并且其第二端與牽拉索連接用于連接型面元件和水上交通工具；
多條第一端固定在層和/或腹板上的縮帆繩，所述縮帆繩構成為使 得通過上層和下層的縮帆或放帆來減小或增大型面元件的尺寸。
本發(fā)明的另一方面是用于前述型面元件的發(fā)射和回收裝置，其中型 面元件具有沿縱向方向延伸的桿元件并且發(fā)射和回收裝置包括
桅桿，在所述桅桿的上端固定有桅桿頭，
在桅桿頭上布置的圍繞垂直的軸線可旋轉的耦聯(lián)裝置用于將型面 元件的前端與桅桿頭耦聯(lián)。
背景技術：
在化石燃料缺乏并且價格提高的情況下對于用于從可恢復的能源 中獲得能量的替代裝置，尤其是例如作為水上交通工具的驅動裝置，存在大的需要。從WO 2006/027194和WO 2006/027195中已知一種新型 的用于水上交通工具的驅動裝置，所述新型的裝置基本上由這種在本發(fā) 明開頭部分所述為箏帆形式的空氣動力學的型面元件組成，所述空氣動 力學的型面元件能夠借助這種在本發(fā)明開頭部分所述的發(fā)射和回收裝 置由水上交通工具發(fā)射和回收。
從國際專利申請PCT/EP2005/004186中已知一種用于這樣的空氣 動力學的型面元件的安置系統(tǒng)，所述安置系統(tǒng)具有方位角可旋轉的支撐 機構。此外從PCT/EP2005/004183中已知一種用于這樣的空氣動力學 的型面元件的定位裝置，所述定位裝置包括絞盤，所述絞盤在作用在牽 拉索上的牽拉力低于或超過預先給定的牽拉力時能夠牽拉并收下空氣 動力學的型面元件。
這樣的型面元件和安置系統(tǒng)尤其是用作船只驅動器，但是原則上還 能夠用于產生能量，例如產生電能，通過借助牽拉繩的牽拉和釋放循環(huán) 利用牽拉繩的牽拉力產生能量。為此型面元件能夠在陸地上靜止地使用 或者在海上靜止或運動地使用。
通過在上述出版物中說明的技術能夠提供基本的方式，所述方式對 于驅動具有空氣動力學的型面元件的，尤其是具有箏帆的水上交通工具 是必需的。對于借助捆住的、自由飛出的空氣動力學的型面元件來經(jīng)濟 地執(zhí)行較大的水上交通工具的驅動方案所必須解決的根本的問題是在 于，對于提供足夠的驅動力所必需的型面元件的尺寸不能夠采用或者只 能夠有限制地采用體育領域中所熟知的控制方式。尤其是較小的箏帆的 放帆和著陸技術對于大得多的空氣動力學的型面元件不能夠被采用，所 述空氣動力學的型面元件對于經(jīng)濟的船只驅動是需要的。大的空氣動力 學的型面元件的發(fā)射過程和回收對于驅動方案的執(zhí)行是特別的挑戰(zhàn)。
這里存在的第一個問題在于，在接近地面處主導的風力條件給型面 元件的穩(wěn)定的飛行姿態(tài)的形成造成困難，因為風力條件經(jīng)常很弱并且此 外對于強度和方向是易變的。因此型面元件飛得越低越難控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，如此改進驅動系統(tǒng)，使得可靠地執(zhí)行發(fā)射和回收 程序。另一個出現(xiàn)在型面元件發(fā)射前和回收后的問題是，型面元件必須從盡可能緊密的包裝結構轉為展開的結構并且反之亦然。這個過程典型地被稱為放帆和縮帆。
這種在本發(fā)明開頭部分所述的空氣動力學的型面元件在此典型地基本上沿橫向方向延伸并且在此從中間開始朝著橫向方向上的末端圍繞垂直于橫向方向的縱向軸線隆起。型面元件沿縱向軸線方向的延伸量比沿橫向方向的延伸量典型地更小。最終通過由相互平行布置的兩層組成的型面元件的結構實現(xiàn)深度延伸，所述深度延伸垂直于橫向方向和縱向方向并且典型地為橫向方向和縱向方向上延伸的一小部分。深度延伸沿縱向截面典型地在型面元件的長度上進行變化并且構成具有上低壓區(qū)和下過壓區(qū)的用于產生升力的翼型橫截面。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明的目的是提供一種型面元件，所述型面元件之亦然。
具有大尺寸的型面元件的另一個問題在于，有針對性地使型面元件的外形穩(wěn)定或不穩(wěn)定。這典型地通過利用空氣，最好是利用同大氣壓相比在過壓條件下的空氣，填充或排空型面元件的內腔得以實現(xiàn)。根據(jù)另一方面，本發(fā)明的目的是以可靠地方式實現(xiàn)型面元件的同樣對于具有較大尺寸的型面元件的穩(wěn)定和不穩(wěn)定。
另一個與發(fā)射和回收過程有關的問題在于，在接近地面的區(qū)域型面元件的控制不能夠單獨的借助牽拉索和型面元件上本身相應的控制措施可靠地實現(xiàn)。尤其是當型面元件具有較大的尺寸時，以這種方式有針對性的耦聯(lián)裝置的操縱是幾乎不可能的。從前面提到的專利申請中已知，為此使用導向索，所述導向索與型面元件連接并且在發(fā)射或回收過程時能夠與發(fā)射或回收裝置連接，以便操縱型面元件。借助這個導向裝置雖然能夠使得型面元件的控制在接近地面的區(qū)域得到改善，但是通過需要，同時進行地并且在時間上相互協(xié)調一致地牽拉或收下牽拉索、導向索以及額外的縮帆繩，型面元件的操縱是非常復雜的并且這些過程的操縱是易犯錯的。根據(jù)另一方面，本發(fā)明的目的是，簡化在接近地面處的型面元件的操縱以及尤其是在船只一側的耦聯(lián)裝置上的型面元件的引導。此外本發(fā)明的目的是，提高型面元件的飛行安全性，尤其是相對于位于所驅動的水上交通工具的上空飛行的飛機。
該目的和其他的目的通過本發(fā)明得以實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供這種在開頭提及的空氣動力學的型面元件，所述空氣動力學的型面元件通過沿型面元件的縱向方向延伸的用于穩(wěn)定空氣動力學的型面的桿元件得以改進，其中桿元件固定在上層和/或下層上和/或腹板上，并且在桿元件上至少一條縮帆繩從自第一端上的固定點開始沿上層或下
帆繩段。
在此縮帆繩能夠制成為基本上沿縱向方向剛性的、也就是說不可拉伸的繩或者制成為沿縱向方向在總長上或在單獨部分區(qū)域內的彈性的繩。
根據(jù)本發(fā)明的型面元件具有桿元件，所述桿元件沿縱向方向延伸并且因此使得型面元件的外形沿縱向方向穩(wěn)定。這個桿元件最好布置在型面元件的上層和下層之間并且在橫向方向的中心和深度方向的中心。在桿元件上縮帆繩最好借助導向輪轉向。因此允許在型面元件內的穩(wěn)定的固定點上進行縮帆繩的方向改變，使得縮帆繩在內腔內或者但是在型面
點。在桿元件上轉向后，縮帆繩能夠沿縱向方向沿著桿元件被引導并且例如從型面元件的前緣中被引出。以這種方式達到靈巧的并且不受不希望的纏繞和繩索堵塞影響的引導并且此外使得縮帆繩的操縱變得容易。
根據(jù)第一改進形式優(yōu)選的是，桿元件只是在層的長度的一部分上延伸，尤其只是在層的三分之一的長度上延伸。這個改進能夠允許型面元件從具有大的縱向延伸的展開狀態(tài)縮帆為包裝狀態(tài)，所述包裝狀態(tài)縮小到縱向延伸，所述縱向延伸相當于縮短的桿元件的長度并且因此與具有型面元件總長度的桿元件的型面元件相比能夠在長度方面顯著地減小的包裝尺寸。改進基于如下認識，通過縮帆繩在桿元件上的轉向和沿縱-橫方向定向的縮帆繩的延伸的可能性不要求準確地沿縱向方向拉動縮帆繩，而對角線地伸展的部分不妨礙縮帆和放帆。或者在這個實施形式中縮帆繩還能夠沿縱向方向延伸，其中縮帆繩在型面元件的后面的區(qū)域向中間引導并且在那里在不通過桿元件穩(wěn)定的區(qū)域內沿橫向方向轉向。這些縮帆繩在縮帆時沿縱向方向導致型面元件立刻地縮短，這對于著陸過程經(jīng)常是有利的。
此外優(yōu)選的是，至少一段沿上層或下層的橫向方向延伸的縮帆繩段至少在一部分中如此傾斜于橫向方向延伸，使得當牽拉這段縮帆繩段時層沿橫向方向和縱向方向進行縮帆。由于這些縮帆繩的至少部分地對角線延伸，借助縮帆繩不僅沿縱向方向而且還沿橫向方向實現(xiàn)縮帆，這能夠減少縮帆繩的數(shù)量并且由此簡化縮帆過程。
在此尤其優(yōu)選的是，將這個實施形式與具有縮短的桿元件的實施形式，尤其是縮短三分之一的桿元件組合，以便因此通過對角線伸展的縮帆繩段獲得通過桿元件的縮短而可能的型面元件的緊密的包裝結構。
根據(jù)本發(fā)明的型面元件能夠通過至少兩條在型面元件上固定的縮帆繩段來改進，所述縮帆繩相互連接并且通過在縮帆繩段上運動的滾輪縮帆和放帆，在所述滾輪上固定共同的縮帆繩延長部分。以這種方式使用一種繩索平衡機構。借助這樣構成的繩索平衡機構能夠實現(xiàn)兩條在型面元件上固定的縮帆繩的可變的縮帆，其中牽拉縮帆繩延長部分用于縮帆并且這個牽拉力通過繩索平衡機構如此傳到兩條縮帆繩段上，使得在一條縮帆繩段上的阻力臨時增加時只有相應的另 一條縮帆繩段縮回，以致能夠降低縮帆繩斷裂的危險。
在此尤其優(yōu)選的是，設有多個這樣的繩索平衡機構，尤其是繩索平衡機構設置在級聯(lián)構造中，這就是說兩條縮帆繩延長部分依次像縮帆繩段一樣互相連接并且通過繩索平衡機構在縮帆繩延長部分的延長部分上耦聯(lián)等等。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，改進在開頭提及的或在以前說明過的型面元件，通過提供中心縮帆索，所述中心縮帆索的第一端與所有縮帆繩的第二端連接，其中縮帆繩的第二端或中心縮帆索沿對稱軸線的關于型面元件的橫向方向位于對稱軸線上的方向從型面元件的前緣延伸，并且中心縮帆索的第二端可松開地固定在中心牽拉索的第一端和第二端之間，使得中心縮帆索能夠用作用于型面元件的發(fā)射過程和回收的導向索。
通過這個改進能夠放棄根據(jù)現(xiàn)有技術所需的單獨的導向索。換而言之，在接近地面所需的型面元件的引導能夠通過中心縮帆索實現(xiàn)。本發(fā)明的這個方面基于如下認識，當型面元件回收時典型的直到型面元件耦聯(lián)在船只一側的耦聯(lián)裝置上， 一方面存在通過型面元件的內腔的填充導致的縮帆阻力，而沒有發(fā)生不期望的過度的縮帆，并且另一方面在回收過程中在耦聯(lián)到船只一側的耦聯(lián)裝置前型面元件的有針對性的縮帆也經(jīng)常是有利的并且因此，即使通過中心縮帆索引導型面元件時，也能夠有利地承受。
在此中心縮帆索能夠借助耦聯(lián)裝置與牽拉索可松開地耦聯(lián)。耦聯(lián)裝置能夠耦聯(lián)在牽拉索上的固定位置，最好耦聯(lián)裝置設計為使得第二端這樣在牽拉索上固定，以致其能夠沿著牽拉索滑動。
前面提到的型面元件能夠進一步地得到改進，通過在型面元件的區(qū)域內提供繩索夾緊裝置，所述繩索夾緊裝置構成為能夠可松開地夾緊中心縮帆索或縮帆繩。
通過縮帆繩或中心縮帆索在型面元件的區(qū)域內阻塞，借助于這個夾緊裝置能夠防止型面元件在型面元件借助于中心縮帆索所引導的階段無意地縮帆或放帆。
在此尤其優(yōu)選的是，型面元件具有沿縱向方向延伸的桿元件，并且繩索夾緊裝置在牽拉中心縮帆索時自動夾緊，繩索夾緊裝置固定在型面元件的前緣區(qū)域內的桿元件上并且與操縱機構耦聯(lián)，所述操縱機構能夠打開繩索夾緊裝置。借助這個改進能夠從外部控制縮帆繩或中心縮帆索的繩索夾緊。這樣例如在船只一側的耦聯(lián)裝置上耦聯(lián)的情況下能夠解除繩索夾緊，使得直到發(fā)生耦聯(lián)或緊接著在解除耦聯(lián)后實施夾緊并且因此防止無意的放帆/縮帆，但是在耦聯(lián)后或解除耦聯(lián)前在耦聯(lián)狀態(tài)下的縮帆或放帆是可以的。尤其是能夠提供，操縱機構在耦聯(lián)于船只一側的耦聯(lián)裝置上時自動地開啟，使得自動地解除夾緊。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種在開頭提及的或以前說明過的型面元件，在所述型面元件中內腔具有至少 一個通風口和用于可變地關閉至少 一個通風口的閉鎖裝置。
本發(fā)明的這個方面基于如下認識，當型面元件具有較大尺寸時，縮帆特別受到如下的阻礙，即內腔中的空氣不能夠以需要的方式漏出。為了消除這個缺點，但同時不劣化型面元件的飛行特性和型面穩(wěn)定性，提供可變的且可關閉的通風口 。以這種方式通風口在希望型面元件縮帆時打開并且以這種方式實現(xiàn)內腔中的空氣的加速排放，但是在飛行狀態(tài)時通風口保持關閉，因此使型面元件的型面穩(wěn)定。
在此尤其優(yōu)選的是，通風口構成細長的狹縫，沿著至少一條通風口的邊緣，最好沿著兩條通風口的邊緣分別固定有彈性可變形的桿元件，在所述桿元件的兩端固定有開縫索，使得在牽拉開縫索時桿元件彈性彎曲并且因此打開通風口。借助這個改進提供一種特殊的構造，所述特殊的構造一方面滿足型面元件的輕型結構的需要并且另一方面能夠使得通風口可靠地打開和關閉。在此，桿元件能夠以不同的方式沿著狹縫的縱向邊緣固定并且有可能的話桿元件還能夠互相固定，例如桿元件能夠在其末端鉸接地或剛性地互相耦聯(lián)，使得當兩個桿元件布置在狹縫的兩條縱向邊緣時，得到橢圓形的或透鏡狀的開口。
在具有通風口的實施形式中，尤其優(yōu)選的是，通風口布置在某一區(qū)域內時，所述區(qū)域在型面元件飛行狀態(tài)下位于型面元件外部的低壓區(qū)域內，尤其是位于層的后邊緣之間或在上層內。通風口的這種布置導致異常的快地排放出內腔中的空氣并且因此能夠尤其是對于具有大尺寸的型面元件顯著地加速縮帆。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以如下方式改進在開頭提及的或以前說明過的型面元件，即在上層前緣和下層之間的區(qū)域具有圍繞型面元件的中心縱向軸線的多個通風口并且在外部的區(qū)域被關閉。這表明，與小尺寸中的箏帆構造相比，通過箏帆的或型面元件的前緣的開口只是占據(jù)這個縱向邊緣的部分段，尤其是圍繞中心縱向軸線布置的部分段，而關閉其它的區(qū)域并且尤其是前面的縱向邊緣的大多數(shù)的部分，能夠改善具有較大尺寸的箏帆的空氣動力學和飛行穩(wěn)定性。
在此尤其優(yōu)選的是，通風口占據(jù)空氣動力學的型面元件的迎風面積
的，即正面或翼前緣的10-30%,最好是30%。
此外優(yōu)選地，通風口借助板條撐開。在此這個借助板條撐開的通風口結構能夠遵循例如前面說明過的通風口結構或者與多個相互耦聯(lián)的桿元件有關，所述多個相互耦聯(lián)的桿元件沿著通風口的開口邊緣布置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以如下方式改進在開頭提及的或以前說明過的型面元件，即在牽拉索上布置有至少一個，最好多個信號裝置，最好是自發(fā)光的信號元件。以這種方式能夠確保，其它的飛機不會忽視從型面元件到水上交通工具延伸的牽拉索并且因此提高了整個系統(tǒng)的操作安全性。尤其是對于夜間操作在此使用自發(fā)光的信號元件是優(yōu)選的，即與電源耦聯(lián)的并且因此發(fā)光的信號元件。
在此尤其能夠提供，信號裝置具有牽拉索上交替地間隔大約100米
的距離固定的紅色的和白色的信號元件，最好是自發(fā)光的環(huán)照燈。
在信號裝置自發(fā)光的情況下，優(yōu)選的是，信號裝置與在牽拉索上延伸的導電的線路感應地耦合用于能量供給。這種能量供給方式一方面非常的可靠并且在此另一方面使用通過牽拉索進行電能傳輸，所述電能傳輸總是經(jīng)常需要用于在型面元件上的控制過程，尤其是在型面元件下面布置的吊籃中的控制過程。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以如下方式改進在開頭提及的發(fā)射和回收裝置，即耦聯(lián)裝置包括由兩個垂直延伸的側壁限定的接收空間，在所述接收空間中能夠容納桿元件的前端并且所述接收空間在第一水平后側通過擋板壁限定，并且在位于其對面的第二水平前側向上打開以便從側面或上面引入桿元件的前端。
這樣提供的耦聯(lián)裝置偏離了目前的觀點，型面元件的非?？煽康陌l(fā)射和非?？煽康幕厥帐强赡艿?，當型面元件保持在固定的和限定的位置
上時。相反地這個改進基于如下認識，當型面元件在耦合狀態(tài)下也具有一定的活動性時，能夠顯著地降低在整個系統(tǒng)的各個零件上的，尤其是型面元件的桿元件上的負載。
此外，如此改進的發(fā)射和回收裝置允許在大量的飛行姿態(tài)和飛行方向中進行型面元件的發(fā)射和回收。通過向上和向前打開的接收空間的結構不但能夠從上面而且還能夠從前面耦聯(lián)桿元件或解除桿元件的耦聯(lián)。這對于 一 系列的發(fā)射和回收機動是有利的。
接收空間在此最好由側壁限制，所述側壁最好形成漏斗狀，以便使得型面元件的回收以及在接收空間中在那里連接的桿元件的導入變得容易。根據(jù)第 一 個有利的實施形式，能夠以如下方式改進根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射和回收裝置，耦聯(lián)裝置包括水平的軸，桿元件在耦聯(lián)狀態(tài)下能夠圍繞所述軸轉動。通過這個改進獲得型面元件的，尤其是桿元件的限定的轉動。在此水平軸能夠實現(xiàn)為在耦聯(lián)裝置內的零件或者但也能夠通過手柄和諸如此類的共同作用實現(xiàn)為虛擬軸。
在此尤其優(yōu)選的是，軸與彈簧元件和/或阻尼元件耦聯(lián)用于將耦聯(lián)的桿元件彈性復位到額定角度方位或用于桿元件的轉動運動的緩沖。這表明，受控制的發(fā)射和回收過程的自由的活動性最好應該一方面如此限制，使得無法達到這個轉動的大的加速度和高的速度并且另一方面獲得回復到希望的額定位置上的回復力。這能夠借助于具有緩沖和彈性回復的改進實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射和回收裝置能夠通過用于將桿元件鎖緊在垂直地定向的角位置上的鎖緊裝置進一步地改進。這允許，例如在型面元件完全縮帆后，相對于桅桿的桿元件的角定向保持在固定位置上并且因此防止在垂直平面內的不希望的轉動。
在此，鎖緊裝置能夠包括尤其是水平地可移動的鎖緊元件，所述鎖緊元件在鎖緊結構中鎖住接收空間的上開口區(qū)域并且在解鎖結構中開放接收空間的上開口區(qū)域。
根據(jù)另一個優(yōu)選的實施形式，能夠以如下方式改進發(fā)射和回收裝置，在桅桿頭，尤其是在耦聯(lián)裝置上布置有至少一個蓋板，其用于在桿元件耦聯(lián)在桅桿頭上時蓋住型面元件的通風口。通過這個蓋板防止，當型面元件位于桅桿頭的區(qū)域內時或在桅桿頭上耦聯(lián)時，通過型面元件的通風口產生的背壓在型面元件的內部進一步地穩(wěn)定型面并且因此使縮帆變得困難。在此尤其是能夠提供，為每個型面元件的通風口都設置蓋板，所述蓋板最好能夠以與耦聯(lián)裝置相同的方式圍繞桅桿頭的垂直的軸線并且有可能的話圍繞水平的軸線旋轉，以便在每個耦聯(lián)狀態(tài)下設置在通風口前。
為了在起動后不妨礙所驅動的水上交通工具的運行，桅桿能夠圍繞至少一條軸線可翻轉地構成，以便完全地折疊桅桿或至少折疊桅桿高度的一部分并且降低桅桿的高度。根據(jù)發(fā)射和回收裝置的另一個改進形式，對于前面提及的翻轉可能性的替代或者附加桅桿是伸縮式的可拉出 的或可收回的。因此以可靠的方式就能夠達到具有較大的尺寸的型面元 件所需的發(fā)射高度，而不必需安裝其它的妨礙船只運行的、大尺寸的桅 桿裝置。
本發(fā)明的另一方面是用于船只的驅動裝置，其具有前述類型的型面 元件和發(fā)射和回收裝置，在所述驅動裝置中桅桿布置在船只的船首區(qū)域 內并且牽拉索鉸接連接在船只的船首區(qū)域內的牽拉點上，所述牽拉點沿 行駛方向布置在桅桿前的型面元件長度的大約三分之一處。這表明，牽 拉點，即牽拉索固定在水上交通工具上所處的位置或朝固定位置轉向的 位置，最好以相對于型面元件的長度的三分之一的確定的比例與水上交 通工具上的桅桿支撐點隔開布置。在此假定，桅桿垂直延伸。這個間距 不但使得能夠可靠的發(fā)射而且還使得能夠可靠的回收，因為較大的引導 力既不在發(fā)射時也不在回收時通過桅桿頭傳到型面元件上，而是自由飛 行的、捆住的型面元件的牽拉索基本上在相對牽拉牽拉索時在與桅桿頭 間隔適當?shù)木嚯x上保持型面元件。


借助

本發(fā)明的優(yōu)選的實施形式。附圖示出
圖l概略地示出根據(jù)本發(fā)明的箏帆的牽拉繩構造的正視圖2示出根據(jù)圖1的箏帆的側視圖3示出具有吊籃和縮帆繩結構的箏帆的從斜前上方的示意圖； 圖4示出縮帆繩結構的示意圖5示出在前面的箏帆區(qū)域的導向繩的夾緊機構的示意的側視圖6射出用于縮帆繩的夾緊裝置的功能的示意圖7a和圖7b示出在打開狀態(tài)時(a)和在關閉狀態(tài)時(b)可變的 且可關閉的通風口的工作原理的示意圖8示出用于在水上交通工具上耦聯(lián)箏帆的桅桿頭的從前上方的視
圖；圖9示出桅桿頭的從后下方的視圖10示出箏帆的回收到桅桿頭的過程或從桅桿頭發(fā)射的過程的示 意圖11示出在其上具有適合的箏帆的桅桿頭的改進的實施形式的示 意圖12示出在鎖緊狀態(tài)和非鎖緊狀態(tài)時插入了以截面圖表示的箏帆 頭的桅桿頭的部分截面?zhèn)纫晥D；以及
圖13a-c示出在桅桿頭中用于垂直和水平約束耦聯(lián)裝置的機構的從 斜前上的立體圖。
具體實施例方式
參考圖1和圖2，為根據(jù)本發(fā)明的箏帆100形式的空氣動力學的型 面元件具有第一上層111和第二下層112。在根據(jù)圖1的正視圖中在前 緣llla和112a之間能夠清楚地看到多個開口 120a-d，所述開口用于上 層111和下層112之間的內腔的通風。開口圍繞箏帆的水平縱向軸線布 置。在前緣llla、 112a之間的外部區(qū)域內沒有開口。
上層和下層借助多個腹板121相互連接。由上層、下層和腹板組成 的這樣連接借助多個牽拉繩與吊籃130連接。在此大量的牽拉繩固定在 箏帆上，所述牽拉繩朝向吊籃方向如此程度地集合成共同的牽拉繩，直 到只有六條單獨的牽拉繩固定在吊籃上。
如從圖2中看出，型面元件還沿縱向方向借助多條牽拉繩與吊籃連 接，所述牽拉繩以同樣的方式如此程度的集合，如同對于根據(jù)圖l的沿 橫向方向分配的牽拉繩在上文中的說明一樣。
為箏帆桿150形式的剛性的桿元件沿著箏帆的中心縱向軸線固定在 上層111和下層112之間。箏帆桿150延伸大約箏帆的總長度的三分之 一。導向繩142導入到箏帆桿150上，下面更詳細地i兌明所述導向繩的 功能。
吊籃130與牽拉索143連接，所述牽拉索連接吊籃并且因此型面元 件與借助箏帆110驅動的水上交通工具連接。導向繩142借助可松開的滑動環(huán)144可移動地引導到牽拉索143上。
圖3和圖4示意地示出用于縮帆和放帆箏帆的縮帆繩的結構和構 造。示意地示出的箏帆210借助多條牽拉繩240與吊籃230連接，所述 吊籃能夠通過中心的牽拉索243將箏帆的牽引力傳到水上交通工具上。
多條縮帆繩在箏帆中延伸，所述縮帆繩各自具有沿箏帆的橫向方向 延伸的段260a、 b。這條縮帆繩段260a、 b在外部的固定點261a、 b上 固定在箏帆的外部的邊緣上。每個縮帆繩段260a、 b借助導向輪251a、 b向沿縱向方向延伸的縮帆繩段262a、 b轉向，所述導向輪固定在沿著 箏帆的中心縱向軸線固定的箏帆桿250上。這些沿縱向方向延伸的縮帆 繩段262a、 b向在箏帆桿的前端固定的箏帆頭252延伸。
在這個實施例中，所有的縮帆繩段262a、 b在箏帆外與中心縮帆索 263連接。中心縮帆索263在所示的實施形式中同時構成導向索并且借 助可松開的環(huán)元件244在牽拉索243上引導。
如從圖3和圖4中可看出，縮帆繩段260a、 b并非必然地準確的沿 箏帆210的縱向方向延伸，而是還能夠沿縱-橫方向延伸。這樣例如縮 帆繩260a在箏帆桿250的后端轉向并且在后面的角區(qū)域內借助固定點 261a固定在箏帆210上。然而因為箏帆桿250不在箏帆210的總長度上 延伸，而是在所示實施形式中只是占據(jù)大約這個長度的三分之二，縮帆 繩段260a斜著從內向外朝向后面延伸。因此當牽拉這個縮帆繩260a時， 能夠借助縮帆繩段260a實現(xiàn)沿縱向方向的縮帆并且此外沿橫向方向的 部分縮帆。
圖5示出在箏帆頭區(qū)域內的夾緊裝置。如該圖所示，與在圖3和圖 4所示的相反，在所示的縮帆索和縮帆繩位置中并不是縮帆繩，而是通 過箏帆頭引導的縮帆索和導向索。
牽拉繩263在箏帆頭的區(qū)域內通過固定在箏帆桿250上的夾緊裝置 270引導。夾緊裝置270如此制造，使得其不僅能夠夾緊牽拉繩263而 且還能夠夾緊縮帆繩262a、 b，根據(jù)箏帆被縮帆的程度并且因此縮帆索 /導向繩263和縮帆繩262a、 b的位置變?yōu)閵A緊。
夾緊裝置270包括將夾緊裝置保持在夾緊狀態(tài)下的張緊彈簧271。即在正常的飛行狀態(tài)下夾緊裝置閉合并且因此不可能從箏帆頭中拉出
縮帆索Z導向索263。以這種方式，在正常飛行狀態(tài)下縮帆索/導向索263 能夠用于引導箏帆，不會因此導致不希望的箏帆的縮帆。
夾緊裝置能夠通過人工地或自動地操縱手柄272而打開，如在下文 中詳細解釋，當箏帆頭耦聯(lián)在水上交通工具的桅桿頭上時，這個手柄能 夠尤其是自動地操縱。
當操縱手柄272時，夾緊裝置270開啟并且縮帆索/導向索263能夠 從箏帆頭中拉出。以這種方式，縮帆繩262a、 b能夠通過夾緊裝置從箏 帆中拉出并且箏帆以這種方式縮帆。只要縮帆一完成，手柄272就再次 松開并且以這種方式通過夾緊固定縮帆狀態(tài)。
圖6示出用于縮帆繩或縮帆索/導向索的夾緊裝置的另一個可替代 的實施形式。
根據(jù)圖6的夾緊裝置包括固定的對接面373，所述對接面設有大量 的肋374，所述肋提高相對于縮帆繩362a、 b或相對于縮帆索/導向索 363的摩擦。
在固定的對接面373的對面布置可旋轉的夾具體375，所述夾具體 可旋轉地安裝在鉸接接頭376上。夾具體375借助壓力彈簧371壓在夾 緊位置并且同樣在面向縮帆索/導向索或面向縮帆繩的夾緊面上具有大 量的提高摩擦的肋377。
夾具釋放繩378相鄰于壓力彈簧371在手柄375上的鉸接點固定在 夾具體上。夾具釋放繩378被轉向并且平行于縮帆繩363a、 b從夾具體 375中拉出。通過牽拉夾具釋放繩378,夾具體375能夠從夾緊位置旋 出并且因此釋放縮帆繩362a、 b，以便實施縮帆。這個實施形式的優(yōu)點 是，也能夠通過遠程操縱解除夾緊作用，例如當希望縮帆時并且箏帆頭 沒有耦聯(lián)在桅桿頭上時。
圖7a和圖7b示出用于箏帆的內腔通風的通風口 80a、 b的示意圖， 所述通風口能夠可變地打開和關閉。
如清楚地從圖7b看出，通風口構成縱向縫并且具有兩條相互平行 延伸的縱向邊緣81、 82。在縱向邊緣81、 82中插入柔性的板條。板條在三個點83a、 b、 c上相互固定地連接。
開縫繩的第 一開縫繩段84a在固定點83a和固定點83b之間平行于 板條延伸，所述第一開縫繩段通過導向輪85轉向90度并且通向導向輪 86。
第一開縫繩段84a在導向輪86上轉向180度，使得其返回導向輪 85a。返回的繩段是第二開縫繩段82b的組成部分，所述第二開縫繩段 再次在導向輪85上轉向卯度并且在固定點83b和83c之間延伸。
第一開縫繩段84a固定在固定點83a上并且第二開縫繩段84b固定 在固定點83c上，使得第一開縫繩段84a和第二開縫繩段84b在固定點 83a和固定點83c之間共同表構成導向輪85、 86上轉向的繩連接。
第二導向輪86與開縫牽拉索87連接。這條開縫牽拉索87在圖7b 中沒有拉緊。當開縫牽拉索87拉緊時，如在圖7a中通過在開縫牽拉索 上的箭頭表明，這樣開縫繩段84a、 b同樣被拉緊并且因此固定點83a、 c被朝向固定點83b的方向牽拉。板條81、 82因此變形并且構成8字形 的開口80a、 b，通過所述開口能夠排放箏帆的內腔中的空氣。
圖8和圖9示出耦聯(lián)裝置，所述耦聯(lián)裝置能夠固定在桅桿尖端的桅 桿頭的區(qū)域內，所述桅桿安裝在水上交通工具上。桅桿、桅桿頭和耦聯(lián) 裝置用于允許箏帆的發(fā)射和回收過程。在進行發(fā)射后，箏帆的牽拉索的 力通過與桅桿間隔布置的牽拉點傳送并且桅桿在正常的航行期間不起 作用，使得它例如能夠構造成可伸縮的并且能夠縮回。
圖8從前上方示出耦聯(lián)裝置。如能夠看出，耦聯(lián)裝置90包括外殼， 所述外殼具有側壁91a、 b，所述側壁側面地限定接收空間。接收空間 向上和向前開口。接收空間92向后通過擋板壁93限定。側壁91a、 b 從上向下匯聚，使得在這個方向上構成漏斗形。此外側壁91a、 b在前 面和上面的邊緣倒圓。不僅這個倒圓而且逐漸形成圓錐形的側壁91a、 b的結構使得箏帆頭能夠輕松地導入接收空間92中。
在后部區(qū)域，耦聯(lián)裝置的水平旋轉機構和垂直旋轉機構布置在擋板 壁93的后面。這在下面還將詳細說明。
在水平旋轉機構和垂直旋轉機構的上面布置有鎖緊板94，所述鎖緊板導入水平地沿著側壁91a、 b延伸的導軌95a、 b中。鎖緊板94能夠 沿著導軌95a、 b從圖10中所示的非鎖緊位置移動到鎖緊位置，在所述 鎖緊位置中鎖緊板從上面關閉接收空間92并且因此鎖緊布置在接收空 間中的箏帆頭。
在翼壁93前面的接收空間的底部布置有開口 96，所述開口通過耦 聯(lián)裝置向下延伸并且如此布置，使得它將導向索或縮帆索/導向索引導 到導向輪97,如尤其是從圖ll可看出。借助如此通過開口 96穿過的導 向索，箏帆頭能夠被引入到接收空間92中。
圖10示意地示出在耦聯(lián)裝置490上的箏帆410的對接或回收過程 以及發(fā)射過程，所述耦聯(lián)裝置布置在伸縮式的桅桿500上。
如用雙箭頭A所示，箏帆410的箏帆頭452的前端在強風時沿耦聯(lián) 裝置4卯的水平方向靠近耦聯(lián)裝置。在這種情況下箏帆頭452從前面進 入接收空間492。這個運動通過導向索463引導和幫助。導向索463在 正常飛行運行時可松開地固定在牽拉索443上并且在牽拉索被牽拉后從 牽拉索上取下，通過開口 496導入耦聯(lián)裝置中并且能夠然后將箏帆頭 452拉入接收空間492中。
用B示出的雙箭頭指出箏帆頭452在弱風條件時回收所在的方向。 在這種情況下，需要箏帆頭452在從斜前上導入的方向導入接收空間 492。
用C示出的雙箭頭指出箏帆頭452典型地發(fā)射所在的方向。為了使 控制變得簡單發(fā)射過程最好向上發(fā)生，即在垂直的運動方向上。
圖12示出具有耦聯(lián)的箏帆頭552的耦聯(lián)裝置590的截面?zhèn)纫晥D。 箏帆頭552包括前段552a和細長的后段552b。細長的后段552b與前 段552相比在底部縮進，使得在前段552a和后段552b之間產生臺階。
接收空間592的下接收面在前段設置有凸起598，所述凸起與在箏 帆頭552上的臺階完全一致地形成。
通過接收空間和箏帆頭的這種構造，箏帆頭首先能夠沿水平運動的 方向進入接收空間中并且在撞到翼壁593后垂直向下地運動。在圖12中示出鎖緊板594的在兩個位置。位置594a是非鎖緊位 置，在所述非鎖緊位置箏帆頭552能夠在接收空間592中來回運動。通 過向前移動鎖緊板594達到鎖緊位置594b。在這個位置中，鎖緊板594 布置在箏帆頭552的上面并且因此防止箏帆頭向上運動。因此通過由箏 帆頭前段552a緊靠著凸起598，箏帆頭能夠被鎖緊在耦聯(lián)裝置中。
圖11示意地示出具有兩個圍繞中心縱向軸線布置的通風口 620a、 b的箏帆610。通風口從箏帆的縱向方向上看布置在箏帆桿(未示出) 的左側和右側。
此外在圖11中示出耦聯(lián)裝置6卯。耦聯(lián)裝置包括兩個蓋板699a、 b，所述蓋板如此固定在耦聯(lián)裝置上，使得當箏帆610耦聯(lián)在耦聯(lián)裝置 6卯上時，所述蓋板蓋住通風口 620a、 b。以這種方式避免箏帆610的 內腔繼續(xù)通風并且因此使箏帆610的縮帆過程變得簡單。
操作手柄布置在箏帆頭的區(qū)域內并且與用于縮帆繩和縮帆索/導 向索的夾緊裝置耦聯(lián)。操縱手柄672在型面元件耦聯(lián)在桅桿頭上時通過 撞擊桅桿頭而擺動并且解除夾緊裝置的夾緊。
圖13a-c示出根據(jù)圖10、11的在桅桿上的耦聯(lián)裝置的M連接裝置。 板700和垂直于板700布置的板701剛性地固定在桅桿上。
在板上可旋轉地安裝有旋轉軸702,所述旋轉軸與懸臂梁704、 705 連接。在懸臂梁704、 705上可旋轉地安裝有導向輪797，所述導向輪在
付饑肝"卞八伏仏工l。J我 伏W工T W ;TJ ， T 1口J豕的稱問。
圍繞旋轉軸702的轉動運動借助阻尼元件706固定，所述阻尼元
件的一端固定在板700上并且另一端固定在懸臂梁707上，所述懸臂梁 又固定在懸臂梁704上。
因此旋轉軸702能夠使耦聯(lián)裝置圍繞垂直軸線旋轉。
在懸臂梁704、 705的前端布置有旋轉裝置，所述旋轉裝置能夠使 懸臂梁708、 709圍繞水平的軸線輕微地旋轉。這個圍繞水平的軸線的 被動的可旋轉性能夠使箏帆在耦聯(lián)狀態(tài)下具有一定的運動性并且當在 箏帆上施加力時這樣用于箏帆桿的卸載，所述力能夠例如通過陣風或船 只運動引起。此外箏帆能夠通過圍繞這個旋轉軸的旋轉運動放下。
權利要求
1. 一種用于借助牽引力產生能量的空氣動力學的型面元件，尤其是用于驅動水上交通工具，包括沿橫向方向和縱向方向延伸的柔性的上層(111)；柔性的下層(112)，所述下層平行于上層延伸并且借助多個沿型面元件的深度方向延伸的腹板(121)與上層連接；在上層和下層之間的充氣的內腔；至少一個布置在上層和下層的兩個相互平行的前緣之間的用于內腔通風的通風口(120a-d)；多條牽拉繩(140a-f)，所述牽拉繩的第一端固定在型面元件上的間隔的位置上并且其第二端與牽拉索(143)連接用于連接型面元件和水上交通工具；多條第一端固定在層和/或腹板上的縮帆繩(260a，262a)，所述縮帆繩構成為使得通過上層和下層的縮帆或放帆來減小或增大型面元件的尺寸，其特征在于沿型面元件的縱向方向延伸的用于穩(wěn)定空氣動力學的型面的桿元件(150)，其中桿元件固定在上層和/或下層上和/或腹板上，并且在桿元件上至少一條縮帆繩從自第一端上的固定點開始沿上層或下層的型面元件的橫向方向延伸的縮帆繩段(260a)轉向到沿縱向方向延伸的縮帆繩段(262a)。
2.如權利要求l所述的型面元件，其特征在于，桿元件(150)只 是在層的長度的一部分上延伸，尤其只是在層的三分之一的長度上延 伸。
3.如權利要求1或2所述的型面元件，其特征在于，至少一段沿 上層或下層的橫向方向延伸的縮帆繩段至少在一部分中傾斜于橫向方 向延伸，使得當牽拉所述縮帆繩段時層沿橫向方向和縱向方向縮帆。
4.如前述權利要求中任一項所述的型面元件，其特征在于，至少兩條固定在型面元件上的縮帆繩段相互連接并且通過在縮帆繩段上運 動的滾輪縮帆和放帆，在所述滾輪上固定共同的縮帆繩延長部分。
5.如前述權利要求中任一項或權利要求1的前序部分所述的型面 元件，包括中心縮帆索(263),所述中心縮帆索的第一端與縮帆繩(262a， b) 的所有第二端連接，其特征在于，縮帆繩的第二端或中心縮帆索沿對稱軸線的關于型面 元件的橫向方向位于對稱軸線上的方向從型面元件的前緣延伸，并且中 心縮帆索的第二端(244)可松開地固定在中心牽拉索(243)的第一端 和第二端之間，使得中心縮帆索能夠用作用于型面元件的發(fā)射和回收的 導向索。
6. 如前一項權利要求所述的型面元件，其特征在于，中心縮帆索 的第二端借助耦聯(lián)裝置可松開地并且最好可移動地與牽拉索連接。
7. 如前兩項權利要求中任一項所述的型面元件，其特征在于在型 面元件的區(qū)域內的繩索夾緊裝置(270)，所述繩索夾緊裝置構成為能夠 可松開地夾緊中心縮帆索或縮帆繩。
8.如前一項權利要求所述的型面元件，其具有沿縱向方向延伸的 桿元件，其特征在于，繩索夾緊裝置在牽拉中心縮帆索時自動夾緊，所 述繩索夾緊裝置固定在型面元件的前緣區(qū)域內的桿元件(250)上并且 與操縱機構耦聯(lián)，所述操縱機構能夠打開繩索夾緊裝置。
9.如前述權利要求中任一項或權利要求1的前序部分所述的型面 元件，其特征在于，所述內腔具有至少一個通風口 (80a、 b)和用于可 變地關閉至少一個通風口的閉鎖裝置(81、 82、 84a、 b )。
10.如前一項權利要求所述的型面元件，其特征在于，所述通風口構成細長的狹縫，沿著至少一條通風口的邊緣，最好沿著兩條通風口的邊緣分別固定有彈性可變形的桿元件(81、 82)，在所述桿元件的兩端 固定有開縫索(84a、 b)，使得在牽拉開縫索時桿元件彈性彎曲并且因 此打開通風口。
11.如前兩項權利要求中任一項所述的型面元件，其特征在于，通 風口布置在某一區(qū)域內，所述區(qū)域在型面元件飛行狀態(tài)下位于型面元件 外部的低壓區(qū)域內，尤其是位于層的后邊緣之間或在上層內。
12. 如前述權利要求中任一項或權利要求1的前序部分所述的型面 元件，其特征在于，在上層和下層的前緣之間的區(qū)域具有圍繞型面元件 的中心縱向軸線的多個通風口 (120a-d)并且在外部的區(qū)域中被關閉。
13. 如前一項權利要求所述的型面元件，其特征在于，通風口占據(jù) 空氣動力學的型面元件的迎風面積——即正面或翼前緣——的 10-30%,最好是30%。
14. 如前兩項權利要求中任一項所述的型面元件，其特征在于，通 風口借助板條撐開。
15.如前述權利要求中任一項或權利要求l的前序部分所述的型面 元件，其特征在于，在牽拉索上布置有至少一個、最好多個信號裝置， 最好是自發(fā)光的信號元件。
16.如前一項權利要求所述的型面元件，其特征在于，信號裝置包 括在牽拉索上交替地間隔大約100米的距離固定的紅色的和白色的信號 元件，最好是自發(fā)光的環(huán)照燈。
17.如前兩項權利要求中任一項所述的型面元件，其特征在于，信 號裝置是自發(fā)光的并且與沿牽拉索延伸的、導電的線路感應地耦合用于能量供給。
18. —種用于如前述權利要求中任一項所述的型面元件的發(fā)射和回 收裝置，所述型面元件具有沿縱向方向延伸的桿元件，所述發(fā)射和回收 裝置包括桅桿(500)，在所述桅桿的上端固定有桅桿頭；在桅桿頭上布置的圍繞垂直的軸線可旋轉的耦聯(lián)裝置(90)用于將 桿元件的前端與桅桿頭耦聯(lián)，其特征在于，耦聯(lián)裝置包括由兩個垂直延伸的側壁(91a、 b)限定 的接收空間(92)，在所述接收空間中能夠容納桿元件的前端(552)并 且所述接收空間在第一水平側通過擋板壁(93)限定，并且在位于其對 面的第二水平側向上打開以便從側面或上面引入桿元件的前端。
19.如前一項權利要求所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于，耦聯(lián) 裝置包括垂直的軸(702)，桿元件在耦聯(lián)狀態(tài)下能夠圍繞所述垂直的軸 旋轉。
20.如前一項權利要求所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于，軸與 彈簧元件和/或阻尼元件(706)耦聯(lián)用于將耦聯(lián)的桿元件彈性復位到額 定角度方位或用于桿元件的轉動運動的緩沖。
21.如前述權利要求中任一項所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于 鎖緊裝置(94)，其用于將桿元件鎖緊在水平定向的角位置上。
22.如前一項權利要求所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于，鎖緊 裝置(94)包括能水平移動的鎖緊元件，所述鎖緊元件在鎖緊結構中鎖 住接收空間的上開口區(qū)域并且在解鎖結構中開放接收空間的上開口區(qū) 域。
23.如前述權利要求中任一項所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于,在桅桿頭，尤其是在耦聯(lián)裝置上布置有至少一個蓋板(699a、 b)，其用 于在桿元件耦聯(lián)在桅桿頭上時蓋住型面元件的通風口 。
24.如前述權利要求中任一項所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于， 桅桿是伸縮式的可拉出或可收回的并且/或者是圍繞至少一條軸線可翻 轉的。
25. —種用于船只的驅動裝置，包括如前述權利要求中任一項所述 的型面元件和如前述權利要求中任一項所述的發(fā)射和回收裝置，其特征在于，桅桿布置在船只的船首區(qū)域內并且牽拉索鉸接連接在 船只的船首區(qū)域內的牽拉點上，所述牽拉點沿行駛方向布置在桅桿前的 型面元件長度的大約三分之一處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于借助牽引力產生能量的空氣動力學的型面元件，尤其是用于驅動水上交通工具。所述空氣動力學的型面元件包括沿橫向方向和縱向方向延伸的柔性的上層；柔性的下層，所述下層平行于上層延伸并且借助多個沿型面元件的深度方向延伸的腹板與上層連接；在上層和下層之間的充氣的內腔；至少一個布置在上層和下層的兩個相互平行放置的前緣之間的用于內腔通風的通風口；多條牽拉繩，所述牽拉繩的第一端固定在型面元件上的間隔的位置上并且其第二端與牽拉索連接用于連接型面元件和水上交通工具；以及多條縮帆繩，所述縮帆繩的第一端固定在層和/或腹板上。所述縮帆繩構成為使得通過上層和下層的縮帆或放帆來減小或增大型面元件的尺寸。所述空氣動力學的型面元件通過沿型面元件的縱向方向延伸的用于穩(wěn)定空氣動力學的型面的桿元件改進，其中桿元件固定在上層和/或下層上和/或腹板上，并且在桿元件上至少一條縮帆繩從自第一端上的固定點開始沿上層或下層的型面元件的橫向方向延伸的縮帆繩段轉向到沿縱向方向延伸的縮帆繩段。
文檔編號B63B35/79GK101511671SQ200680055610
公開日2009年8月19日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權日2006年8月15日
發(fā)明者斯特凡·布拉貝克, 斯特凡·弗拉格 申請人:天帆有限兩合公司