專利名稱：用于自由飛行、受約束的翼元件的操縱單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的操縱單元，該操縱單元包括第 一固定連接裝置和第二連接裝置，第 一 固定連接裝置用于固定牽引纜繩 的第一端，牽引纜繩的第二端固定到在其上將被傳遞牽引力的一個(gè)設(shè)備
或者交通工具上，第二連接裝置用于連接多個(gè)牽引繩的第一端，牽引繩 的第二端被固定到空氣動(dòng)力學(xué)的翼元件。機(jī)械支撐框架將第 一連接裝置 連接到第二連接裝置以傳遞牽引力。本發(fā)明的另一個(gè)方面是包括這種操 縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及一種控制這 種空氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)基本上包括空氣動(dòng)力學(xué)翼元件，其通過(guò)多個(gè) 牽引繩連接于非常靠近翼元件的操縱單元。操縱單元本身通過(guò)單個(gè)的牽 引纜繩連接到交通工具或者能量轉(zhuǎn)換器，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)翼元件產(chǎn)生的 牽引力將會(huì)傳遞到該交通工具或者能量轉(zhuǎn)換器。
在WO2005/100150和WO2005/100147中公開公開了這種風(fēng)力推進(jìn) 系統(tǒng)的例子。
為了擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域并且提高這種風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的效率，通常希望增 大空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的尺寸。當(dāng)旨在提供例如可以用來(lái)拖拽貨船的有效 的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)，諸如風(fēng)箏的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件必須具有160到 50001112的面積。這樣大尺寸的翼元件的通常的問(wèn)題是，它們的飛行的 控制。而且，由于期望翼元件在較高的高度飛行以便使用較高高度處存 在的增加的風(fēng)速，所以通過(guò)多于一個(gè)的牽引繩將翼元件連接到地面連接 點(diǎn)不是有效的，因?yàn)槎嘤谝粋€(gè)的牽引繩將增加連接裝置的重量。因此， 必須通過(guò)多個(gè)牽引繩將翼元件連接到一個(gè)靠近翼元件設(shè)置的吊籃，然 而，吊籃本身通過(guò)一個(gè)單個(gè)的牽引纜繩連接到地面或者船上的基礎(chǔ)連接 點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)選擇這種風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的布置時(shí)，第一個(gè)問(wèn)題是，具有相關(guān)的吊 籃的翼元件的方向和速度的操縱方式。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用 于這樣吊籃的操縱單元，其能改進(jìn)系統(tǒng)的操縱特性。
這種布置的另一個(gè)相關(guān)問(wèn)題是，吊籃的重量。通常，期望重量最小 化，因?yàn)?i)吊籃的重量必須由翼元件承載，因此降低了傳遞到基礎(chǔ) 連接點(diǎn)的牽引力，并且(ii )較大的慣性負(fù)面地影響了翼元件的操作性。 然而，必須由吊籃傳遞的力相當(dāng)強(qiáng)地阻止吊籃內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)的尺寸縮 小。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于這樣吊籃的操縱單元，其具有相 對(duì)于它的傳遞牽引力的能力來(lái)說(shuō)優(yōu)化的重量。
而且，通常需要從基礎(chǔ)控制單元來(lái)控制翼元件的飛行參數(shù)，該基礎(chǔ) 控制單元設(shè)置在基礎(chǔ)連接點(diǎn)附近。通常，要求控制信號(hào)從基礎(chǔ)控制單元 傳遞到吊籃中的操縱單元，以控制操縱單元中的致動(dòng)器。這樣布置結(jié)構(gòu) 伴隨的通常的問(wèn)題是，如果控制信號(hào)的傳遞中斷，存在翼元件將變得不 可控制的危險(xiǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，其能夠 減小甚至消除這種危險(xiǎn)。
通過(guò)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種上面提到的操縱單元，其中，
第二連接裝置包括至少一個(gè)上固定連接點(diǎn)；左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)；右側(cè) 可移動(dòng)連接點(diǎn)；以及操縱致動(dòng)裝置，其用于改變上固定連接點(diǎn)和左側(cè)可 移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，并且用于改變上固定連接點(diǎn)和右側(cè)可移動(dòng)連接 點(diǎn)之間的距離。
本發(fā)明的操縱單元，提供一種操縱其上附連的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的 高級(jí)的布置結(jié)構(gòu)。操縱單元的基本概念依賴于一個(gè)固定、 一個(gè)右側(cè)可移 動(dòng)和一個(gè)左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)的設(shè)置，用于將連接于空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的 牽引繩連接于所述的連接點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，上固定連接點(diǎn)或者多個(gè)這樣 的上固定連接點(diǎn)連接到牽引繩，所述牽引繩連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的 中心部分。左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)設(shè)置成連接到那些連接于空氣動(dòng)力學(xué)翼元 件的左側(cè)部分的牽引繩，并且右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)設(shè)置成連接到那些連接 于空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的右側(cè)部分的牽引繩。因此，通過(guò)縮短其中一個(gè)可移動(dòng)連接點(diǎn)和上固定連接點(diǎn)之間的距 離，并且選擇性地附加延長(zhǎng)另一個(gè)可移動(dòng)連接點(diǎn)和上固定連接點(diǎn)之間的 距離，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的幾何形狀能被改變以便改變翼元件的飛行方 向。特別地，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的幾何形狀能從對(duì)稱形狀改變?yōu)榉菍?duì)稱 形狀，其中在對(duì)稱形狀中，兩個(gè)可移動(dòng)連接點(diǎn)設(shè)置在距離上固定連接點(diǎn) 相同的距離處，在非對(duì)稱形狀中，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的一側(cè)朝向操縱單 元的方向彎曲，并且另 一側(cè)選擇性地附加地遠(yuǎn)離操縱單元的方向彎曲。
優(yōu)選地，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件具有如公知的現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)箏那樣彎曲 的橫斷面形狀，并且該彎曲的曲率通過(guò)可移動(dòng)連接點(diǎn)而改變。
根據(jù)本發(fā)明，可移動(dòng)連接點(diǎn)可以設(shè)置在操縱單元的機(jī)械支撐框架外 側(cè)。然而，用于傳遞連接到可移動(dòng)連接點(diǎn)的牽引繩的牽引力的負(fù)荷發(fā)生 點(diǎn)，優(yōu)選地設(shè)置在支撐框架內(nèi)。
根據(jù)第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，操縱致動(dòng)裝置包括用于選擇性地沿交替 (二選一 )的方向驅(qū)動(dòng)帶的致動(dòng)器，帶的第一端提供左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)， 帶的第二端提供右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。該優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)在一個(gè)方向驅(qū) 動(dòng)帶時(shí)，獲得左側(cè)和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)的同時(shí)運(yùn)動(dòng)。具體而言，增加了 上固定連接點(diǎn)和一個(gè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，然而，降低了到另一個(gè) 連接點(diǎn)的距離。
該實(shí)施例可以如下進(jìn)一步改進(jìn)，即操縱致動(dòng)裝置包括可旋轉(zhuǎn)地固定到 M支撐框架的從動(dòng)輪和帶，該帶至少部分地纏繞該從動(dòng)輪，該帶的第一 端提供左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)，并且該帶的第二端提供右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。通 過(guò)該優(yōu)選實(shí)施例，從動(dòng)^t為牽引力的負(fù)荷發(fā)生的點(diǎn)，作用在可移動(dòng)連接 點(diǎn)上，并且這些牽引力通過(guò)輪的旋轉(zhuǎn)軸承被傳遞到機(jī)械支撐框架中。該輪 可以由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選通過(guò)減速齒輪傳遞到該輪 上，因此，增加了作用在輪上的力矩。減速齒輪可以選自行星齒輪、諧波
傳動(dòng)齒輪、住友齒輪(s腿itomo gear)或者斯皮納齒輪(spinea gear )。
可以實(shí)現(xiàn)用于致動(dòng)從動(dòng)輪的其它解決方案，例如連接到輪上的桿， 并且由線性致動(dòng)器偏心地致動(dòng)。
具體地，優(yōu)選的是從動(dòng)輪是齒輪，并且?guī)怯旋X的以由輪配合地接收。這保證了輪的旋轉(zhuǎn)安全地傳遞到可移動(dòng)連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)另一個(gè)替換的解決方案，操縱致動(dòng)裝置包括第一致動(dòng)器和第二 致動(dòng)器，第一致動(dòng)器連接于支撐框架并且適于改變上固定連接點(diǎn)和左側(cè) 可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，第二致動(dòng)器連接支撐框架并且適于改變上固 定連接點(diǎn)和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離。第一和第二致動(dòng)器可以是氣 壓缸或者液壓缸，其第一端連接到支撐框架，并且其第二端分別提供左 側(cè)和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，支撐框架包括至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)或者 更多個(gè)支撐板。
而且，支撐框架可以優(yōu)選包括兩個(gè)或者多個(gè)支撐板，它們?cè)O(shè)置成彼此 隔開一定距離，并且中間夾入至少一個(gè)上固定連接點(diǎn)和第一連接裝置。利 用實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)該支撐框架的結(jié)構(gòu)，其允許較輕重量的結(jié)構(gòu)和作用在支撐 框架上的驅(qū)動(dòng)力的安全傳動(dòng)。該支撐板可以由類似于輕金屬合金、纖維補(bǔ) 強(qiáng)的聚合體或者類似的適當(dāng)材料制成。特別地，兩個(gè)支撐板可以從第一連 接裝置延伸到上固定連接點(diǎn)。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一固定連接裝置和第二固定連接裝置的 負(fù)載發(fā)生點(diǎn)通過(guò)用于傳遞牽引力的張力纖維粗紗連接。該優(yōu)選實(shí)施例依 賴于如下結(jié)論，即作用在第一固定連接裝置和第二連接裝置之間的主力 是張力，因此，操縱單元的較輕重量的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地通過(guò)這些連接裝置和 特別地適合傳遞張力的結(jié)構(gòu)的連接而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，纖維粗 紗用來(lái)傳遞牽引力。該纖維粗紗可以選自玻璃纖維、碳纖維和其它的適 合所述目的的纖維。根據(jù)該實(shí)施例，多個(gè)纖維用來(lái)提供粗紗。該纖維可 以平行于粗紗而設(shè)置，并且可以彼此連接，例如，通過(guò)復(fù)合材料或者類 似于纖維的巻繞、交錯(cuò)或者交織的機(jī)械交互作用。
而且，優(yōu)選地，支撐框架包括彼此至少兩個(gè)彼此隔開一定距離的支 撐板，并且第一固定連接裝置和上固定連接點(diǎn)是剛性桿，其從一個(gè)支撐 板延伸到另 一個(gè)支撐板，并且通過(guò)用于傳遞牽引力的張力纖維粗紗連 接。該實(shí)施例是特別優(yōu)選的，因?yàn)樗试S操縱單元的較輕重量的結(jié)構(gòu)， 而不放棄單元的有關(guān)的機(jī)械性能。通過(guò)該實(shí)施例，張力纖維粗紗可以與 支撐板結(jié)合在一起，或者可以設(shè)置在離支撐板的一定距離處。該桿優(yōu)選地在結(jié)構(gòu)上固定在支撐板內(nèi)，然而，桿之間的牽引力主要通過(guò)纖維粗紗 傳遞，因此避免了作用在支撐板上的重負(fù)荷，以防止從這些板的纖維粗 紗的分隔的布置。
特別地，優(yōu)選的是張力粗紗包括鄰近于第一個(gè)支撐板的第一組纖維 粗紗和鄰近于另一個(gè)支撐板的第二組粗紗。這樣，通過(guò)該組粗紗纖維， 桿被固定靠近支撐板內(nèi)固定的它們的端部，并且因此，實(shí)現(xiàn)了夾層結(jié)構(gòu)， 其中桿的中間部分可以作為連接點(diǎn)，并且桿的端部區(qū)域被纖維粗紗環(huán)繞 以傳遞牽引力，并且被固定在支撐板內(nèi)以限定幾何布置。
最后，連接點(diǎn)和連接裝置的固定能夠進(jìn)一步改進(jìn)，即，設(shè)有左側(cè)和右 側(cè)上固定連接點(diǎn)，這些上固定連接點(diǎn)和第 一連接裝置^1從第 一支撐M伸 到與第一支撐板平行設(shè)置的第二支撐板的圓柱桿，其中，圓柱桿通過(guò)張力 粗紗連接，該張力粗紗至少部分纏繞桿，并且包括用來(lái)傳遞牽引力的第一
纖維粗紗，其從左側(cè)第二固定連接點(diǎn)的桿延伸到第一連接裝置的桿；第 二纖維粗紗，其從右側(cè)第二固定連接點(diǎn)的桿延伸到第一連接裝置的桿； 第三纖維粗紗，其從可移動(dòng)連接點(diǎn)的負(fù)栽發(fā)生點(diǎn)延伸到第一連接裝置的 桿。操縱單元的布置結(jié)構(gòu)提供了總共五個(gè)連接點(diǎn)，其中牽引繩的兩個(gè)連 接點(diǎn)是可移動(dòng)的并且設(shè)置在操縱單元的側(cè)面，并且牽引繩的兩個(gè)連接點(diǎn) 被固定并且設(shè)置在相應(yīng)于可移動(dòng)連接點(diǎn)的中心部分?？梢苿?dòng)連接點(diǎn)傳遞 牽引力到至少一個(gè)負(fù)荷發(fā)生點(diǎn)，該負(fù)荷發(fā)生點(diǎn)連接于支撐板。這時(shí)，提 供了總共至少四個(gè)連接點(diǎn)在操縱單元內(nèi)，并且兩個(gè)固定連接點(diǎn)和負(fù)荷發(fā) 生點(diǎn)的牽引力被傳遞到第一連接裝置。根據(jù)該實(shí)施例，通過(guò)分離的纖維 粗紗分別地從每個(gè)連接點(diǎn)或者負(fù)荷發(fā)生點(diǎn)延伸到第一連接裝置，獲得牽 引力的傳遞。重要的是應(yīng)該注意到，三個(gè)纖維粗紗可以由一個(gè)單個(gè)纖維 粗紗提供，該單個(gè)纖維粗紗纏繞桿以提供單個(gè)纖維粗紗在各個(gè)桿和連接 裝置之間延伸。附加的纖維粗紗可以在各個(gè)桿之間提供，以提高整個(gè)結(jié) 構(gòu)的剛度。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，至少一個(gè)可移動(dòng)連接點(diǎn)和/或第一連接裝置 通過(guò)測(cè)力計(jì)連接到支撐框架。該實(shí)施例允許檢測(cè)通過(guò)各自的牽引繩作用 在可移動(dòng)連接點(diǎn)的牽引力，和/或通過(guò)第一連接裝置作用在牽引纜繩上 的牽引力。特別的好處是檢測(cè)這些靠近操縱單元的力，因?yàn)檫@允許空氣 動(dòng)力學(xué)翼元件的某些飛行條件的計(jì)算，因此較好的適合控制飛行。該優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)好處是在操縱單元內(nèi)布置傳感器信號(hào)。這時(shí)，不必通 過(guò)信號(hào)線或者其它的傳輸裝置傳遞這些傳感器信號(hào)或者各自的計(jì)算值 到操縱單元，因此避免了傳輸中斷的危險(xiǎn)。
之前描述的或者在導(dǎo)言部分的操縱單元還可以通過(guò)提供用于控制 空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接裝置來(lái)改進(jìn)，該附加可移動(dòng) 連接裝置耦聯(lián)于至少 一個(gè)牽引繩上，該牽引繩連接于空氣動(dòng)力學(xué)翼元件 的前緣和后緣之間的區(qū)域中。這種附加可移動(dòng)連接裝置可以設(shè)置在右側(cè) 和左側(cè)可移動(dòng)連接裝置旁，并且在飛行期間用于控制翼元件的升力。由 于減少的升力通常將導(dǎo)致翼元件的沖角增加，即，前緣相對(duì)于后緣的升 高，這種升力控制線也可以用來(lái)控制傾斜。
用于控制空氣動(dòng)力學(xué)的翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接裝置包括 左側(cè)可移動(dòng)連接裝置和右側(cè)可移動(dòng)連接裝置，它們耦聯(lián)于至少一個(gè)牽引 繩上，該牽引繩在空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域中分別連 接于空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域。這允許在翼元件的左側(cè) 和右側(cè)翼部分對(duì)升力的單獨(dú)控制，并且由此可以用來(lái)改進(jìn)可操作性和/ 或扭轉(zhuǎn)翼元件，因此改變了單個(gè)的沖角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，之前提及的或者在導(dǎo)言部分描述的操縱單 元還可以被改進(jìn)，即操縱單元包括蓄能器；傳感器，其用于檢測(cè)操縱 單元的定向和/或翻轉(zhuǎn)率、操縱單元的位置和/或操縱單元的至少一個(gè)飛 行參數(shù)；以及控制器，其用于控制連接操縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的 飛行方向，該控制器連接到傳感器和蓄能器并且能控制致動(dòng)器以《更基于 傳感器信號(hào)來(lái)改變空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的飛行方向。設(shè)有這種操縱單元， 可能提供一種改進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的控制，其中要求用于計(jì)算致動(dòng) 器的控制器信號(hào)的至少一部分操作步驟在操縱單元內(nèi)被執(zhí)行，因此不必 傳輸多個(gè)信號(hào)到設(shè)置在地面基站的主控制器單元，反之亦然。
該優(yōu)選實(shí)施例還可以進(jìn)一步改進(jìn)，即，控制器能控制致動(dòng)器以便在 不從操縱單元外面輸入的情況下來(lái)改變空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的飛行方向。 尤其當(dāng)使用本發(fā)明的操縱單元控制大尺寸翼元件時(shí)，重要的是確保即使 在故障的情況下，即從地面控制站傳輸信號(hào)到操縱單元被中斷或者擾 亂，多個(gè)基本控制功能能通過(guò)操縱單元而不借助例如從地面控制站的外面的輸入而被維持。因此，改進(jìn)的概念是提供操縱單元的一定量的獨(dú)立 性，以便于在至少某些時(shí)候，假如發(fā)生了在地面站和操縱單元之間的能 量傳輸和/或信號(hào)傳遞中斷，操縱單元允許空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的獨(dú)立的 控制。操縱單元的控制器因此能轉(zhuǎn)換到緊急故障模式，至少避免了空氣 動(dòng)力學(xué)翼元件變得不可控制。
此外優(yōu)選的是，蓄能器包括電池——優(yōu)選可充電電池、電容器和/ 或空氣蓄壓器。這些蓄能器特別地適合存儲(chǔ)低重力分量的能量，并且 提供致動(dòng)驅(qū)動(dòng)要求的形式的能量。
因此，優(yōu)選地，控制器包括邏輯部件，其被編程為以如下方式控制致 動(dòng)器，即空氣動(dòng)力學(xué)翼元件總是保持在最小高度的上方。這允許安全地維 持空氣動(dòng)力學(xué)翼元件在某一高度，并且甚至可能以如下方式控制空氣動(dòng)力 學(xué)翼元件，即獲得的相同或者輕微減少的操作性，因此還提供了牽引纜繩 的顯著的牽引力，以提供給地面站顯著的能量傳遞。
邏輯部件優(yōu)選地被編程為用于保持空氣動(dòng)力學(xué)翼元件在固定高度或 者在固定高度范圍內(nèi)；用于指引空氣動(dòng)力學(xué)翼元件沿著預(yù)定的閉合循環(huán) 飛行路徑；和/或用于保持空氣動(dòng)力學(xué)翼元件沿著水平延伸的直飛行路 徑。邏輯部件可以只^L據(jù)這些可選方案中的一個(gè)或者兩個(gè)或者多個(gè)被編 程，4吏棒農(nóng)賴于飛行條件，可以選擇適當(dāng)?shù)木o急程序以適應(yīng)當(dāng)前狀況。具 體地，當(dāng)操縱單元用來(lái)控制空用于拖拽船的氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)，優(yōu) 選沿著直的飛行^M圣飛行，以便允許風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行和牽引。在 該情況下，在發(fā)生緊急狀況之前，直的飛行路徑將優(yōu)i^目應(yīng)于船的行程， 并且為了在拖拽繩中的力和操縱力最小，空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力元件的位置被調(diào) 整該位置通常為頂點(diǎn)位置。
更優(yōu)選的是，控制器連接到至少 一個(gè)用于檢測(cè)操縱單元的與重力方 向相關(guān)的角位置的傳感器，并且所述控制器被編程為在至少一個(gè)平面 中，優(yōu)選多個(gè)平面中并且特別是三個(gè)彼此正交的平面內(nèi)保持相對(duì)于重力 方向的固定的角定向或角定向范圍或編程的系列角定向。該優(yōu)選實(shí)施例 使用類似風(fēng)箏的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的典型屬性，也就是在風(fēng)向位于相對(duì) 于重力方向垂直平面(即水平)的情況下，飛行方向和由翼元件施加的 牽引力的方向能夠通過(guò)保持翼元件在相對(duì)于重力方向的某個(gè)角定向來(lái)控制。這能夠通過(guò)調(diào)整操縱單元的相對(duì)于重力方向的相應(yīng)的角定向而獲 得。因此，控制器可以優(yōu)選地被編程為維持相對(duì)于重力方向的角位置或 者角位置范圍。這通常導(dǎo)致分別地相應(yīng)于地面站的操縱單元和翼元件的 或多或少的固定位置。在這個(gè)控制器的改進(jìn)的方案中， 一個(gè)編程的系列 角定向被連續(xù)地調(diào)整。這允許空氣動(dòng)力學(xué)翼元件被指引到確定優(yōu)選位置 并且還能用來(lái)沿著閉環(huán)循環(huán)飛行路徑指引空氣動(dòng)力學(xué)翼元件，該閉環(huán)循 環(huán)飛行路徑可以是圓形、橢圓形或者橫八形的飛行路徑。控制這種系列 的定向?qū)⑼ǔＬ峁┮碓母踩娘w行控制，因?yàn)檫@種控制不敏感于 風(fēng)速和風(fēng)向的瞬間變化。
更優(yōu)選的是，控制器連接在三個(gè)彼此正交方向設(shè)置的三個(gè)回轉(zhuǎn)儀傳感 器和在三個(gè)彼此正交方向i殳置的三個(gè)線性加it^傳感器，并且控制器被編 程為從這些傳感器的信號(hào)計(jì)算重力方向的估值。即使在永久地暴露的操縱 單元中改變加速度時(shí)，該實(shí)施例允許重力方向的更精確的確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，之前描述的或者在說(shuō)明書導(dǎo)言部分描述的操
縱單元還可以進(jìn)行如下改進(jìn)，即控制器連接到耦聯(lián)在支撐框架和第一連 接裝置之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的牽引力；耦聯(lián)在支 撐框架和左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量左側(cè)操縱力；耦聯(lián) 在支撐框架和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量右側(cè)操縱 力；GPS測(cè)位器；和/或風(fēng)速計(jì)。
該優(yōu)選的實(shí)施例提供至少一個(gè)以及優(yōu)選五個(gè)重要的輸入^lt，用于從 操縱單元內(nèi)控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的飛行，而不需要從操縱單元的外面?zhèn)?輸相應(yīng)的傳感器信號(hào)。這在這種信號(hào)傳輸臨時(shí)中斷的情況下將改進(jìn)#^單 元的自續(xù)的操縱。具體地，優(yōu)選地設(shè)有至少兩個(gè)測(cè)力計(jì)和風(fēng)速計(jì)以便確定 空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的基本控制。
本發(fā)明還涉及一種空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，其包括通過(guò)多個(gè)牽引繩 連接于前述的操縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)翼，所述牽引繩在沿著翼寬度方向隔 開的多個(gè)連接點(diǎn)處連接于翼，其中多個(gè)最左側(cè)牽引繩被結(jié)合并且連接到 左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)，多個(gè)中心左側(cè)牽引繩被結(jié)合并且連接左側(cè)固定連接 點(diǎn)，多個(gè)中心右側(cè)牽引繩被結(jié)合并且連接右側(cè)固定連接點(diǎn)，多個(gè)最右側(cè) 牽引繩被結(jié)合并且連接到右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。這種風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)包括操縱單元，其集成于該系統(tǒng)并且連接到空氣 動(dòng)力學(xué)翼元件上以提供之前描述的操縱單元的功能。
空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)還可以進(jìn)行如下改進(jìn)，即操縱單元包括用 于控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接裝置，該附加可移動(dòng) 連接裝置耦聯(lián)于至少一個(gè)、優(yōu)選多個(gè)牽引升力控制繩，其在空氣動(dòng)力學(xué) 翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域中連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件。這種牽引 升力控制繩允許改變空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓。這樣，空氣 動(dòng)力學(xué)輪廓可以被改變到產(chǎn)生較小升力的較小有效的輪廓，例如通過(guò)拖 拉牽引升力控制繩，并且因此在它們的連接點(diǎn)的范圍內(nèi)引起空氣動(dòng)力學(xué) 翼元件的向下彎曲。這種升力的降低將通常導(dǎo)致空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的沖 角的增加，即，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件將降低它的后緣和升起它的前緣。反 之亦然，通過(guò)放松升力控制繩也可以增加升力，并且因此對(duì)于最大的升 力恢復(fù)了最佳的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，并且恢復(fù)了翼元件的水平飛行高度。 這種升力的控制可以用來(lái)降低升力，因此在啟動(dòng)或者著陸操作期間，降 低翼元件對(duì)風(fēng)向和風(fēng)速的干涉或者改變的敏感度。
優(yōu)選地，在前緣后的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的長(zhǎng)度的四分之一的距離 處，至少一個(gè)牽引升力控制繩連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件。在前緣后縱向 方向的四分之一處的鄰近區(qū)域已經(jīng)顯示是最有效地改變升力，并且因此 升力控制繩優(yōu)選地連接于該區(qū)域。
而且，多個(gè)牽引升力控制繩沿著空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的寬度方向的中 心區(qū)域連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件上。該改進(jìn)提供了多個(gè)牽引升力控制繩 的合理的減少。已經(jīng)證明，空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的中心區(qū)域?qū)τ诳刂粕?是最有效的，然而側(cè)面區(qū)域?qū)ζ渚哂械妮^少的影響。因此，為了簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)，可以省略連接到側(cè)面區(qū)域的牽引升力控制繩。
而且，用于控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接裝置可以 優(yōu)選包括左側(cè)可移動(dòng)連接裝置和右側(cè)可移動(dòng)連接裝置，它們?cè)诳諝鈩?dòng)力學(xué) 翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域內(nèi)分別耦聯(lián)到與空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的左 側(cè)區(qū)域連接的至少一個(gè)牽引繩和與右側(cè)區(qū)域連接的至少一個(gè)牽引繩。這將 允許空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力分別在左側(cè)和右側(cè)區(qū)域中的控制，因此允許 控制翼元件的飛行方向并JU吏翼元件繞它的縱向軸線扭轉(zhuǎn)。而且，本發(fā)明還涉及一種船，其通過(guò)牽引纜繩連接到前述的風(fēng)力推進(jìn) 系統(tǒng)的操縱單元的第一連接裝置。在這方面，可以參考在該說(shuō)明書的導(dǎo)言 部分提到的用于描述拖拽船的系統(tǒng)的國(guó)際申請(qǐng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面， 一種用于控制空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的 方法，其中，為了控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件和操縱單元的飛行方向，將操縱 信號(hào)從設(shè)置在牽引纜繩的第一下端的基礎(chǔ)控制單元傳遞到安裝在操縱單 元中的遙控單元，該操縱單元固定到牽引纜繩的上第二端并且連接到空氣 動(dòng)力學(xué)翼元件上，其特征在于，在遙控單元在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)不接收 操縱信號(hào)的情況下，通過(guò)遙控單元來(lái)控制飛行方向。
該方法允許在正常的操作模式中通過(guò)傳遞4礎(chǔ)控制單元的相應(yīng)的控 制信號(hào)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的飛行進(jìn)行精確控制，并且在這些信號(hào)的傳輸 被中斷或者擾亂的情況下，通過(guò)控制直接設(shè)置在操縱單元內(nèi)的遙控單元之 外的翼元件，避免翼元件變得不可控制。在這種情況下，基于由之前傳輸 的操縱信號(hào)的推斷計(jì)算的值，遙控單元可以持續(xù)控制，或者可以轉(zhuǎn)換為緊 急控制模式，其中執(zhí)行預(yù)編程的程序，避免翼元件變得不可控制。
在第一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例中，優(yōu)選地，遙控單元使操縱單元在至少一個(gè) 平面、優(yōu)選多個(gè)平面并且特別是三個(gè)彼此正交的平面內(nèi)相對(duì)于重力方向保 持在確定的角定向或者角定向范圍。在此方面，其相當(dāng)于，單元的之前 各個(gè)實(shí)施例的描述，提供了控制翼元件的相對(duì)于重力方向的角定向能力。
而且，優(yōu)選地，根據(jù)在至少一個(gè)平面、優(yōu)選多個(gè)平面并且特別是三 個(gè)彼此正交的平面內(nèi)相對(duì)于重力方向的確定角定向的閉環(huán)系列，遙控單 元順序地指引操縱單元。
最后，優(yōu)選地，在操縱信號(hào)的傳遞中斷的情況下，遙控單元對(duì)接收 到的來(lái)自基礎(chǔ)控制單元的 一 系列最后的操縱信號(hào)進(jìn)行推斷，并且從該推 斷中計(jì)算出一系列將來(lái)的操縱信號(hào)。


根據(jù)附圖描述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，在附圖中
圖l示出具有本發(fā)明的操縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的前視圖，圖2示出圖1的翼元件和操縱單元的側(cè)視圖，
圖3示出具有用于連接翼元件的連接四個(gè)牽引繩和用于連接基站的 牽引纜繩的操縱單元的細(xì)節(jié)，
圖4示出操縱單元的負(fù)載發(fā)生點(diǎn)和它們通過(guò)張力粗紗進(jìn)行的連接的 示意圖，以及
圖5示出在本發(fā)明的操縱單元內(nèi)的部件的布置的示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖l和圖2，本發(fā)明的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件可以成形為如同風(fēng)箏 10，其包括上層11和下層12。在圖l的前視圖中，在前緣lla、 12a中 可以看見(jiàn)四個(gè)開口 20a-d。這些開口使上層和下層11、 12之間的內(nèi)部 空間通風(fēng)。這些開口設(shè)置在風(fēng)箏的水平縱向軸線的近旁。在前緣lla、 12a之間的側(cè)面區(qū)域沒(méi)有開口 。
上層和下層通過(guò)圖1中虛線示出的多個(gè)肋21連接。上層、下層和 多個(gè)肋的裝配提供了可撓的翼元件。翼元件通過(guò)多個(gè)牽引繩連接于操縱 單元30?；旧?，從連接于翼元件的多個(gè)繩開始，這些繩通過(guò)多個(gè)合并 步驟被合并為減少數(shù)量的繩(為了表示清楚，圖1中只示出了兩個(gè)這種 牽引繩合并為一個(gè)共同的牽引繩的一個(gè)合并步驟)，并且最后連接于翼 元件的這些牽引繩被減少為連接于操縱單元30的總數(shù)為四個(gè)的牽引繩。
這四個(gè)牽引繩由兩個(gè)操縱牽引繩40a、 b和兩個(gè)固定牽引繩41a、 41b 組成。從圖中可以看出，固定牽引繩41a、 b連接到風(fēng)箏的中心區(qū)域， 然而操縱牽引繩40a、 40b連接到風(fēng)箏的兩個(gè)側(cè)面區(qū)域，即，左側(cè)的操 縱牽引繩40a連接到左側(cè)的側(cè)面區(qū)域，右側(cè)的操縱牽引繩40b連接到右 側(cè)的側(cè)面區(qū)域。
如從圖2可以看出，以與用于示出寬度方向的圖l相同的方式，翼 元件在縱向方向連接到多個(gè)牽引繩。牽引繩的連接點(diǎn)在縱向方向沿著翼 元件分布，并且以與前述的沿著翼元件的寬度方向分布的那些牽引繩相 同的方式，被合并為連接到操縱單元的最后的四個(gè)牽引繩。
剛性風(fēng)箏桿50沿著上層和下層11、 12之間的縱向中間軸線連接到風(fēng)箏上。風(fēng)箏桿50沿著風(fēng)箏的總長(zhǎng)的大約三分之一延伸。引導(dǎo)線42在 風(fēng)箏桿50處被引導(dǎo)，用于開始和停泊風(fēng)箏的操縱。
牽引纜繩43連接到操縱單元30以便將操縱單元與將由風(fēng)箏10拖 拽的船連接。導(dǎo)引線42通過(guò)環(huán)元件44沿著牽引纜繩43可滑動(dòng)地且可 分開地連接。
從圖3的詳細(xì)視圖可以看出，操縱單元30包括兩個(gè)固定上連接點(diǎn) 31a、 b，固定牽引繩41a、 b連接到固定上連接點(diǎn)。
每個(gè)操縱牽引繩40a、 b分別耦聯(lián)于測(cè)力計(jì)32a、 b的第一端的可移 動(dòng)的連接點(diǎn)36a、 b。測(cè)力計(jì)32a、 b的第二端耦聯(lián)于齒輪帶33，其連接 兩個(gè)測(cè)力計(jì)32a、 b。齒輪帶33纏繞著操縱單元30內(nèi)的齒輪34a并且 因此被轉(zhuǎn)向。齒輪34a的旋轉(zhuǎn)將改變?cè)跍y(cè)力計(jì)32a、 b處的可移動(dòng)連接 點(diǎn)36a、 b和齒輪34或者上固定連接點(diǎn)31a、 b之間的距離。這樣，通 過(guò)增加測(cè)力計(jì)32a、 b中的一個(gè)到上固定連接點(diǎn)31a、 b之間的距離，并 且同時(shí)減小測(cè)力計(jì)32a、 b中的另一個(gè)到上固定連接點(diǎn)31a、 b之間的距 離，能夠改變風(fēng)箏10的曲率。這將導(dǎo)致風(fēng)箏的飛行方向的改變。
牽引纜繩43連接到操縱單元的第三固定連接點(diǎn)35 。
參看圖4，示出用于將牽引力從上固定連接點(diǎn)31a、 31b和用于齒輪 34a的支架34b傳遞到下固定連接點(diǎn)35的機(jī)械布置結(jié)構(gòu)。而且，管37 提供用于在那里設(shè)置用于致動(dòng)齒輪的電動(dòng)機(jī)和齒輪的凹槽，該凹槽設(shè)置 在齒輪34和下固定連接點(diǎn)35之間。在由管37提供的凹槽和下固定連 接點(diǎn)35之間，存在多個(gè)提供凹槽38a - c的管，這些凹槽用于布置動(dòng)力， 并且在那里設(shè)置有數(shù)據(jù)電纜和開/關(guān)轉(zhuǎn)換器。
負(fù)載發(fā)生點(diǎn)和連接點(diǎn)通過(guò)環(huán)繞它們纏繞的纖維粗紗耦聯(lián)，并且這樣 被分為多個(gè)段。
第一主纖維粗紗段60纏繞管37和下固定連接點(diǎn)以便在它們之間提 供剛性和堅(jiān)固的連接。另一個(gè)主纖維粗紗段61纏繞管37和齒輪34a的 支架34b。最后，第三主纖維粗紗段62纏繞上左側(cè)固定連接點(diǎn)31a，然 后纏繞支架34b并且借此改變方向以纏繞上右側(cè)固定連接點(diǎn)31b。而且，設(shè)有多個(gè)堅(jiān)固的纖維粗紗段63以便直接將上左側(cè)和右側(cè)固 定連接點(diǎn)31a、 b耦聯(lián)于下固定連接點(diǎn)。
為了增加整個(gè)機(jī)械布置結(jié)構(gòu)的剛性，多個(gè)二級(jí)纖維粗紗段纏繞管、 連接點(diǎn)和操縱單元的支架。
現(xiàn)在參看圖5，示出操縱單元的布置。操縱單元包括第一支撐板100 和第二支撐板110。第一和第二支撐板100、 110設(shè)置成彼此平行并且隔 開一定距離以留有足夠空間以便在它們之間設(shè)置固定連接點(diǎn)。電動(dòng)機(jī) 120設(shè)置為它的縱向軸線與支撐板100、 IIO的平面垂直，并且貫穿兩個(gè) 支撐板。電動(dòng)機(jī)120與減速齒輪130和另 一個(gè)帶減速齒輪140a — c耦聯(lián)， 該帶減速齒輪140a _ c包括第一齒輪140a、第二齒輪140b和連接這兩 個(gè)齒輪140a、 b的齒輪帶140c。
第二齒輪140b安裝在軸150上，該軸150 i殳置成與電動(dòng)機(jī)120的 縱向軸線平行，并且該軸150通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸承150a和第二旋轉(zhuǎn)軸承 150b分別可旋轉(zhuǎn)地固定在兩個(gè)支撐板100、 110上。
在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸承150a、 b之間，齒輪134固定在軸150上。齒輪配 合地接收齒輪帶(未示出)，該齒輪帶在它相應(yīng)的端部承栽左側(cè)和右側(cè) 可移動(dòng)連接點(diǎn)，如圖3中所示。
圖5中示出的操縱單元還包括控制器160，其連接到電動(dòng)機(jī)120以 提供到電動(dòng)機(jī)120的操縱信號(hào)。而且，在三個(gè)彼此正交的方向中設(shè)置的 三個(gè)回轉(zhuǎn)儀傳感器和在三個(gè)方向彼此正交的方向中設(shè)置的三個(gè)線性加 速度傳感器，被集成到操縱單元中并且被連接到控制器，從而向控制器 提供信息，該信息是關(guān)于操縱單元的相對(duì)于三個(gè)正交軸線和三個(gè)正交方 向的目前實(shí)際加速度。
控制器適合計(jì)算這些傳感器信號(hào)的重力方向，并且向電動(dòng)機(jī)120提供 操縱信號(hào)以便跟隨操縱單元的關(guān)于重力方向的角定向的預(yù)編程序的系列。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的操縱單元，所述操縱單元包括第一固定連接裝置(35)，其用于固定牽引纜繩(43)的第一端，所述牽引纜繩(43)的第二端固定到牽引力將傳遞到的設(shè)備或者交通工具上；第二連接裝置(31a、b，36a、b，33，34)，其用于連接多個(gè)牽引繩(40a、b，41a、b)，所述牽引繩的第二端固定到空氣動(dòng)力學(xué)的翼元件(11a，12a，21)；機(jī)械支撐框架(100，110)，其將所述第一連接裝置連接到所述第二連接裝置以傳遞牽引力；其特征在于，所述第二連接裝置包括至少一個(gè)上固定連接點(diǎn)(31a、b)，左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)(36a)，右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)(36b)，以及操縱致動(dòng)裝置(33，34，120，130，140a-c)，其用于改變所述上固定連接點(diǎn)和所述左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，并且用于改變所述上固定連接點(diǎn)和所述右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離。
2. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述操縱致動(dòng)裝置 包括用于選擇性地沿交替的方向驅(qū)動(dòng)帶(33)的致動(dòng)器(120， 34)，所 述帶的第一端提供所述左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)并且所述帶的第二端提供所 述右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。
3. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述操縱致動(dòng)裝置 包括帶(33)和可旋轉(zhuǎn)地固定到所述機(jī)械支撐框架的從動(dòng)輪(34),所 述帶至少部分地纏繞所述從動(dòng)輪，所述帶的第一端提供所述左側(cè)可移動(dòng) 連接點(diǎn)，并且所述帶的第二端提供所述右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。
4. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述從動(dòng)輪是齒輪， 并且所述帶是有齒的以由所述輪配合地接收。
5. 如權(quán)利要求1所述的操縱單元，其中，所述操縱致動(dòng)裝置包括 第 一致動(dòng)器和第二致動(dòng)器，所述第 一致動(dòng)器連接于所述支撐框架并且適 于改變所述上固定連接點(diǎn)和所述左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，所述第二致動(dòng)器連接于所述支撐框架并且適于改變所述上固定連接點(diǎn)和所述 右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離。
6. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述第一和第二致 動(dòng)器能夠是氣壓缸或者液壓缸，它們的第一端連接到所述支撐框架，它 們的第二端分別提供所述左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)和所述右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，所述支撐框 架包括至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)或者更多個(gè)支撐板(100， 110)。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，所述支撐框 架包括至少兩個(gè)支撐板(100， 110)，它們?cè)O(shè)置成彼此隔開一定距離， 并且中間夾入所述至少 一個(gè)上固定連接點(diǎn)和所述第 一連接裝置。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，所述第一固 定連接裝置和所述第二連接裝置的負(fù)載發(fā)生點(diǎn)通過(guò)用于傳遞牽引力的 張力纖維粗紗連接。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或者權(quán)利要求1的前序部分所述的操 縱單元，其中，所述支撐框架包括至少兩個(gè)彼此隔開一定距離的支撐板，并且所述第一 固定連接裝置和所述第二固定連接裝置包括剛性桿，所述 剛性桿從一個(gè)支撐板延伸到另 一個(gè)支撐板并且通過(guò)用于傳遞牽引力的 張力纖維粗紗連接。
11. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，^ 中，所述張力粗紗包括 鄰近于第一個(gè)支撐板的第一組纖維粗紗和鄰近于另一個(gè)支撐板的第二 組粗紗。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，設(shè)有左側(cè)上 固定連接點(diǎn)(31a)和右側(cè)上固定連接點(diǎn)(31b)，這些上固定連接點(diǎn)和 所述第 一連接裝置是從第 一支撐板延伸到與第 一支撐板平行設(shè)置的第 二支撐板的桿，其中圓柱桿通過(guò)張力粗紗連接，所述張力粗紗至少部分 纏繞所述桿并且包括用來(lái)傳遞牽引力的第一纖維粗紗，其從用于左側(cè)第二固定連接點(diǎn)的桿延伸到第一連接裝置的桿；第二纖維粗紗，其從用于右側(cè)第二固定連接點(diǎn)的桿延伸到第一連接 裝置的桿；第三纖維粗紗，其從用于可移動(dòng)連接點(diǎn)的負(fù)載發(fā)生點(diǎn)延伸到第一連 接裝置的桿。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，至少一個(gè)所 述可移動(dòng)連接點(diǎn)和/或所述第一連接裝置通過(guò)測(cè)力計(jì)連接到所述支撐框 架。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或者權(quán)利要求i的前序部分所述的操 縱單元，其中，設(shè)有用于控制所述空氣動(dòng)力學(xué)的翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接裝置，其耦聯(lián)于至少一個(gè)牽引繩上，所述牽引繩連接于所述空 氣動(dòng)力學(xué)的翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域中。
15. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，用于控制所述空氣 動(dòng)力學(xué)的翼元件的升力的所述附加可移動(dòng)連接裝置包括左側(cè)可移動(dòng)連 接裝置和右側(cè)可移動(dòng)連接裝置，它們能夠耦聯(lián)于至少一個(gè)牽引繩上，所 述牽引繩在所述空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域中分別連 接于空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域。
16. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或者權(quán)利要求1前序部分所述的操縱 單元，其特征在于，所述操縱單元包括蓄能器；傳感器，其用于檢測(cè) 操縱單元的定向和/或翻轉(zhuǎn)率、操縱單元的位置和/或操縱單元的至少一 個(gè)飛行參數(shù)；以及控制器，其用于控制連接于操縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)翼 元件的飛行方向，所述控制器連接到傳感器和蓄能器并且能控制致動(dòng)器 以便基于傳感器信號(hào)來(lái)改變空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的飛行方向。
17. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其特征在于，所述控制器 能控制致動(dòng)器以便在不從搮縱單元外面輸入的情況下來(lái)改變空氣動(dòng)力 學(xué)翼元件的飛行方向。
18. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述控制器包括邏 輯部件，其被編程為以如下方式控制致動(dòng)器，即空氣動(dòng)力學(xué)翼元件總是保持在最小高度的上方。
19. 如權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的操縱單元，其中，所述蓄能 器包括電池、優(yōu)選可充電電池；電容器和/或空氣蓄壓器。
20. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元， 其中，所述邏輯部件被編程為用于將空氣動(dòng)力學(xué)翼元件保持在固定高度或者在固定高度范圍內(nèi)； 用于沿著預(yù)定的閉合循環(huán)飛行路徑指引空氣動(dòng)力學(xué)翼元件；和/或 用于沿著水平延伸的直飛行路徑保持空氣動(dòng)力學(xué)翼元件。
21. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述控制器連接到至少一個(gè)用于檢測(cè)操縱單元的與重力方向 相關(guān)的角位置的傳感器，并且所述控制器被編程為在至少一個(gè)平面中、 優(yōu)選多個(gè)平面中并且特別是三個(gè)彼此正交的平面內(nèi)保持相對(duì)于重力方 向的固定的角定向或角定向范圍或編程的系列角定向。
22. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元，其中，所述控制器連接于在三個(gè)彼此正交方向設(shè)置的三個(gè)回轉(zhuǎn)儀傳感器和在三個(gè)彼此正交方向設(shè)置的三個(gè)線性加速度傳感器，并且所述控制器被編程為從這些傳感器 的信號(hào)計(jì)算重力方向的估值。
23. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操縱單元， 其中，所述第二連接裝置包括 至少一個(gè)上固定連接點(diǎn)； 左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)； 右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)；以及操縱致動(dòng)裝置，其用于改變所述上固定連接點(diǎn)和所述左側(cè)可移動(dòng)連 接點(diǎn)之間的距離，并且用于改變所述右側(cè)固定連接點(diǎn)和所述右側(cè)可移動(dòng) 連接點(diǎn)之間的距離，其特征在于，所述控制器連接到耦聯(lián)在支撐框架和第 一連接裝置之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量空氣動(dòng) 力學(xué)翼元件的牽引力；耦聯(lián)在支撐框架和左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量左側(cè)操縱力；耦聯(lián)在支撐框架和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的測(cè)力計(jì)，其用于測(cè)量右 側(cè)操縱力；GPS測(cè)位器；和/或 風(fēng)速計(jì)。
24. —種空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，包括通過(guò)多個(gè)牽引繩連接于前 述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的操縱單元的空氣動(dòng)力學(xué)翼，所述牽引繩在沿 著翼寬度方向隔開的多個(gè)連接點(diǎn)處連接于翼，其中，多個(gè)最左側(cè)牽引繩被結(jié)合并連接到左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)， 多個(gè)中心左側(cè)牽引繩被結(jié)合并連接到左側(cè)固定連接點(diǎn)， 多個(gè)中心右側(cè)牽引繩被結(jié)合并連接到右側(cè)固定連接點(diǎn)，以及 多個(gè)最右側(cè)牽引繩被結(jié)合并連接到右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)。
25. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所 述操縱單元包括用于控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力的附加可移動(dòng)連接 裝置，所述附加可移動(dòng)連接裝置耦聯(lián)于至少一個(gè)、優(yōu)選多個(gè)牽引升力控 制繩，所述牽引升力控制繩在空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的前緣和后緣之間的區(qū) 域中連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件。
26. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，其中，在 前緣后的空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的長(zhǎng)度的四分之一的距離處，至少一個(gè)牽引 升力控制繩連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件。
27. 如前述兩項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系 統(tǒng)，其中，多個(gè)牽引升力控制繩沿著空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的寬度方向的中 心區(qū)域連接到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件上。
28. 如前三項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，其 中，用于控制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的升力的所述附加可移動(dòng)連接裝置包括左 側(cè)可移動(dòng)連接裝置和右側(cè)可移動(dòng)連接裝置，它們耦聯(lián)于至少一個(gè)牽引繩 上，所述牽引繩在空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的前緣和后緣之間的區(qū)域中分別連接 到空氣動(dòng)力學(xué)翼元件的左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域。
29. —種船，其通過(guò)牽引纜繩連接到前述權(quán)利要求的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng) 的操縱單元的第 一連接裝置。
30. —種用于控制空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的方法，其中，為了控 制空氣動(dòng)力學(xué)翼元件和操縱單元的飛行方向，將操縱信號(hào)從設(shè)置在牽引 纜繩的第一下端的基礎(chǔ)控制單元傳遞到安裝在操縱單元中的遙控單元， 所述操縱單元固定到所述牽引纜繩的上第二端并且連接到空氣動(dòng)力學(xué) 翼元件上，其特征在于，在遙控單元在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)不接收操縱信號(hào)的情 況下，通過(guò)遙控單元來(lái)控制飛行方向。
31. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述遙控單元使操縱單元在至少一個(gè)平面、優(yōu)選多個(gè)平面并 且特別是三個(gè)彼此正交的平面內(nèi)相對(duì)于重力方向保持在確定的角定向 或者角定向范圍。
32. 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，根據(jù)在至少一個(gè)平面、優(yōu)選多個(gè)平面并且特別是三個(gè)彼此正 交的平面內(nèi)相對(duì)于重力方向的確定角定向的閉環(huán)系列，遙控單元順序地 指引操縱單元。
33. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在操縱信號(hào)的傳遞中斷的情況下，遙控單元對(duì)接收到的來(lái)自 基礎(chǔ)控制單元的一系列最后的操縱信號(hào)進(jìn)行推斷，并且從所述推斷中計(jì) 算出 一 系列將來(lái)的操縱信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)的操縱單元，所述操縱單元包括第一固定連接裝置(35)，其用于固定牽引纜繩(43)的第一端，所述牽引纜繩(43)的第二端固定到牽引力將傳遞到的設(shè)備或者交通工具上；第二連接裝置(31a、b，36a、b，33，34)，其用于連接多個(gè)牽引繩(40a、b，41a、b)，所述牽引繩的第二端固定到空氣動(dòng)力學(xué)的翼元件(11a，12a，21)；機(jī)械支撐框架(100，110)，其將第一連接裝置連接到第二連接裝置以傳遞牽引力。本發(fā)明的目的是提供一種具有更好的可操作性和穩(wěn)定性的改進(jìn)設(shè)計(jì)的操縱單元。根據(jù)本發(fā)明，改進(jìn)的操縱單元的第二連接裝置包括至少一個(gè)上固定連接點(diǎn)(31a、b)；左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)(36a)；右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)(36b)；以及操縱致動(dòng)裝置(33，34，120，130，140a-c)，其用于改變上固定連接點(diǎn)和左側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離，并且用于改變上固定連接點(diǎn)和右側(cè)可移動(dòng)連接點(diǎn)之間的距離。
文檔編號(hào)B63B35/79GK101528538SQ200680055835
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者斯特凡·布拉貝克, 斯特凡·弗拉格 申請(qǐng)人:天帆有限兩合公司