[发明专利]用于自由飞行、受约束的翼元件的操纵单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力推进系统的操纵单元，该操纵单元包括第 一固定连接装置和第二连接装置，第一固定连接装置用于固定牵引缆绳 的第一端，牵引缆绳的第二端固定到在其上将被传递牵引力的一个设备 或者交通工具上，第二连接装置用于连接多个牵引绳的第一端，牵引绳 的第二端被固定到空气动力学的翼元件。机械支撑框架将第一连接装置 连接到第二连接装置以传递牵引力。本发明的另一个方面是包括这种操 纵单元的空气动力学的风力推进系统。此外，本发明还涉及一种控制这 种空气动力学的风力推进系统的方法。

背景技术

本发明的风力推进系统基本上包括空气动力学翼元件，其通过多个 牵引绳连接于非常靠近翼元件的操纵单元。操纵单元本身通过单个的牵 引缆绳连接到交通工具或者能量转换器，通过空气动力学翼元件产生的 牵引力将会传递到该交通工具或者能量转换器。

在WO2005/100150和WO2005/100147中公开公开了这种风力推进 系统的例子。

为了扩大应用领域并且提高这种风力推进系统的效率，通常希望增 大空气动力学翼元件的尺寸。当旨在提供例如可以用来拖拽货船的有效 的风力推进系统时，诸如风筝的空气动力学翼元件必须具有160到 5000m2的面积。这样大尺寸的翼元件的通常的问题是，它们的飞行的 控制。而且，由于期望翼元件在较高的高度飞行以便使用较高高度处存 在的增加的风速，所以通过多于一个的牵引绳将翼元件连接到地面连接 点不是有效的，因为多于一个的牵引绳将增加连接装置的重量。因此， 必须通过多个牵引绳将翼元件连接到一个靠近翼元件设置的吊篮，然 而，吊篮本身通过一个单个的牵引缆绳连接到地面或者船上的基础连接 点。

发明内容

当选择这种风力推进系统的布置时，第一个问题是，具有相关的吊 篮的翼元件的方向和速度的操纵方式。本发明的一个目的是提供一种用 于这样吊篮的操纵单元，其能改进系统的操纵特性。

这种布置的另一个相关问题是，吊篮的重量。通常，期望重量最小 化，因为(i)吊篮的重量必须由翼元件承载，因此降低了传递到基础 连接点的牵引力，并且(ii)较大的惯性负面地影响了翼元件的操作性。 然而，必须由吊篮传递的力相当强地阻止吊篮内的支撑结构的尺寸缩 小。本发明的一个目的是提供一种用于这样吊篮的操纵单元，其具有相 对于它的传递牵引力的能力来说优化的重量。

而且，通常需要从基础控制单元来控制翼元件的飞行参数，该基础 控制单元设置在基础连接点附近。通常，要求控制信号从基础控制单元 传递到吊篮中的操纵单元，以控制操纵单元中的致动器。这样布置结构 伴随的通常的问题是，如果控制信号的传递中断，存在翼元件将变得不 可控制的危险。本发明的另一个目的是提供一种风力推进系统，其能够 减小甚至消除这种危险。

通过本发明的第一个方面，提供一种上面提到的操纵单元，其中， 第二连接装置包括：至少一个上固定连接点；左侧可移动连接点；右侧 可移动连接点；以及操纵致动装置，其用于改变上固定连接点和左侧可 移动连接点之间的距离，并且用于改变上固定连接点和右侧可移动连接 点之间的距离。

本发明的操纵单元，提供一种操纵其上附连的空气动力学翼元件的 高级的布置结构。操纵单元的基本概念依赖于一个固定、一个右侧可移 动和一个左侧可移动连接点的设置，用于将连接于空气动力学翼元件的 牵引绳连接于所述的连接点。根据本发明，上固定连接点或者多个这样 的上固定连接点连接到牵引绳，所述牵引绳连接到空气动力学翼元件的 中心部分。左侧可移动连接点设置成连接到那些连接于空气动力学翼元 件的左侧部分的牵引绳，并且右侧可移动连接点设置成连接到那些连接 于空气动力学翼元件的右侧部分的牵引绳。

因此，通过缩短其中一个可移动连接点和上固定连接点之间的距 离，并且选择性地附加延长另一个可移动连接点和上固定连接点之间的 距离，空气动力学翼元件的几何形状能被改变以便改变翼元件的飞行方 向。特别地，空气动力学翼元件的几何形状能从对称形状改变为非对称 形状，其中在对称形状中，两个可移动连接点设置在距离上固定连接点 相同的距离处，在非对称形状中，空气动力学翼元件的一侧朝向操纵单 元的方向弯曲，并且另一侧选择性地附加地远离操纵单元的方向弯曲。

优选地，空气动力学翼元件具有如公知的现有技术的风筝那样弯曲 的横断面形状，并且该弯曲的曲率通过可移动连接点而改变。