氣動風能轉換裝置及控制該裝置的方法

氣動風能轉換裝置及控制該裝置的方法
【專利摘要】本發明涉及氣動風能轉換裝置(1)及用于控制該裝置的方法。氣動風能轉換裝置(1)包括氣動翼(100)；至少第一牽引纜繩(310)和第二牽引纜繩(320)；其中，牽引纜繩(310，320)的端部連接至位于氣動翼(100)處的纜繩連接點；至少第一收帆點(510)和第二收帆點(520)，該至少第一收帆點(510)和第二收帆點(520)定位成橫跨氣動翼(100)，并且其特征在于，第二牽引纜繩(320)的長度小于第一牽引纜繩(310)的長度；并且其中，第一收帆點(510)與第一纜繩連接點以第一收帆距離間隔開并且第二收帆點(520)與第二纜繩連接點以第二收帆距離間隔開，使得第二收帆距離大于第一收帆距離。
【專利說明】氣動風能轉換裝置及控制該裝置的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及氣動風能轉換裝置、特別是用于將風能傳遞至船只的風能轉換裝置，該氣動風能轉換裝置包括具有空氣動力學輪廓的氣動翼；操縱單元，該操縱單元位于氣動翼的下方；至少第一牽引纜繩和第二牽引纜繩；其中，兩個牽引纜繩中的每個牽引纜繩的第一端連接至操縱單元，并且第一牽引纜繩的第二端連接至位于氣動翼處的第一纜繩連接點，并且第二牽引纜繩的第二端連接至位于氣動翼處的第二纜繩連接點；牽引線纜，牽引線纜的第一端連接至操縱單元，并且牽引線纜的第二端連接至基礎平臺；至少第一收帆點和第二收帆點，至少第一收帆點和第二收帆點定位成橫跨氣動翼使得氣動翼的形狀可以由導引通過第一收帆點和/或第二收帆點的至少一個收帆纜繩控制。
[0002]本發明還涉及用于控制氣動風能轉換裝置的方法，特別是用于控制船只的氣動風能轉換裝置的方法。
[0003]本發明還涉及包括氣動風能轉換裝置的船只及通過氣動風能轉換裝置將風能傳遞至船只的用途。

【背景技術】
[0004]根據該描述，氣動風能轉換裝置被理解為下述裝置:該裝置可以用于向可移動平臺或船舶比如輪船等提供動能，特別是通過將由氣動翼產生的牽引力施加至船只上來提供動能。此外，氣動風能轉換裝置被理解為下述裝置:該裝置由風驅動并且能夠相對于固定基礎平臺比如附接至地面或固定在海中等的平臺移動，這些平臺例如用于向岸風能或離岸風能設備，并且該裝置產生電能或勢能。
[0005]與如上所述的這種氣動風能轉換裝置相關聯的主要問題是使用中對氣動翼的控制。為了能夠通過氣動翼產生顯著的上舉力，且該上舉力能通過牽引纜繩和牽引線纜傳遞至可移動或固定的基礎平臺，需要增加氣動翼的大小。然而，對具有160平方米及以上的大小例如超過500平方米的大小的這種大型氣動翼的控制特別在起動和/或降落操作期間當翼靠近基礎平臺及其周圍時出現了問題。
[0006]氣動風能轉換裝置、用于對該氣動風能轉換裝置的控制方法以及該氣動風能轉換裝置的元件例如在下面申請中已知:WO 2005/100147 Al公開了用于控制翼元件的定位裝置，該翼元件通過牽引線纜連接至輪船以用作主驅動器或輔助驅動器。基于在高空飛行并且通過牽引力拉動輪船的翼元件的這種能量轉換系統需要大型翼元件并且對該翼元件的控制是一項富有挑戰性的任務。在WO 2005/100147 Al中，提出了響應于翼元件的飛行條件而將牽引線纜松出或拉入。為改進對該翼元件在惡劣的大風條件下的控制，從WO 2005/100148 Al中已知通過多個控制線纜將操縱單元聯接在緊靠翼元件的下方并且通過在海上船只與操縱單元之間延伸的牽引線纜經由該操縱單元將翼元件連接至海上船只。WO 2005/100149 Al提出了各種傳感器以改進對牽引海上船只的翼元件的控制。為改進起動和降落操作期間的可操縱性，WO 2005/100150提出了一種可伸縮桅桿，該可伸縮桅桿豎立在海上船只的靠近牽引線纜的將翼元件聯接至海上船只的固定點的前甲板上。通過使用這種桅桿，翼元件可以直接地聯接至桅桿的頂部。氣動風能轉換裝置、用于該氣動風能轉換裝置的這些控制方法和這些氣動風能轉換裝置的元件的其他改進例如在下面申請中已知:WO 01/92102 Al、WO 2006/027194 Al、WO 2006/027195 Al、WO 2007/112993Al、WO 20087019700 Al、WO 2008031446 A2.W0 2009/026939 Al、WO 2009/071105 Al、WO2009/080098 Al、WO 2009/143901 Al 以及 WO 2010/020263 A2。
[0007]這些氣動翼及其控制的建立和技術將顯著改善可操縱性和機動性以及對控制根據前述申請的這種氣動翼的飛行路徑的選擇。因而，氣動風能轉換裝置及其各種元件的控制，特別在起動和/或降落操作期間的這種控制已經是持續改進的目標。然而，需要提供進一步改進以便于對氣動翼的控制，特別是便于在挑戰性的控制條件比如起動和/或降落操作期間對氣動翼的控制，并且尋求進一步的持續改進以增加起動和/或降落操作的安全性和/或可控性和/或便利性。


【發明內容】

[0008]因此，本發明的目的是提供氣動風能轉換裝置及控制該裝置的方法，控制該氣動風能轉換裝置的方法提高了氣動風能轉換裝置的操縱和/或操作的安全性和/或可控性，特別是提高了在風能轉換裝置的起動和/或降落操作期間的這種安全性和/可控性，特別是提高了氣動翼的安全性和/或可控性。
[0009]本發明的這些和其他目的通過提供如前所述的氣動風能轉換裝置實現，該氣動風能轉換裝置的特征在于，第一牽引纜繩具有從共用基礎參考點——優選地從第一牽引纜繩的第一端或基礎參考點——延伸至第一牽引纜繩在位于氣動翼處的第一纜繩連接點處的第二端的長度，并且第二牽引纜繩具有從共用基礎參考點——優選地從第二牽引纜繩的第一端或基礎參考點——延伸至第二牽引纜繩在位于氣動翼處的第二纜繩連接點處的第二端的長度；其中，第二牽引纜繩的長度小于第一牽引纜繩的長度；并且其中，第一收帆點與第一纜繩連接點相關并且與第一纜繩連接點以第一收帆距離間隔開，并且第二收帆點與第二纜繩連接點相關并且與第二纜繩連接點以第二收帆距離間隔開，使得第二收帆距離大于第一收帆距離。
[0010]根據本發明的氣動風能轉換裝置包括彼此聯接或連接的多個實體。在本文中使用的術語連接指的是，連接的兩個實體直接或間接地固定、緊固或附接到彼此。間接的連接可進一步包括在實體之間以實體的方式建立連接的連接元件或連接構件。在本文中使用的術語聯接相應地描述的是在被聯接的元件之間的功能關系或接合，使得聯接至其他元件的元件對另一元件產生作用，例如齒輪對齒形帶產生作用或者帶輪對皮帶產生作用。
[0011]氣動翼形成為呈空氣動力學輪廓以產生上舉力，并且可以形成為中空體并且可包括一個或更多個開口，從而允許氣流進入和/或離開氣動翼的內部并且相應地使空氣動力學輪廓膨脹和/或收縮。氣動翼具有大于100平方米的大小，通常為160平方米及以上，例如超過500平方米。
[0012]氣動風能轉換裝置的牽引纜繩主要承載因由氣動翼的空氣動力學輪廓產生的升力而引起的力。這些牽引力至少部分地特別是完全地通過操縱單元傳遞至牽引線纜，由此通過牽引纜繩、操縱單元和牽引線纜將基礎平臺連接至氣動翼。參照牽引纜繩對本發明進行描述。然而，本發明構思適用于從基礎參考點延伸至氣動翼的任何種類的纜繩，例如，操縱纜繩或導引線纜。在該描述中，術語牽引纜繩還包括從基礎參考點延伸至氣動翼的易受益于本發明的優點的其他纜繩。
[0013]在起動和/或降落操作期間，氣動翼從靠近基礎平臺或桅桿的位置轉移至高于基礎平臺的飛行位置，反之亦然。氣動翼的飛行或操作高度優選為海平面以上100至300米之間，但可以超過300米并且達到1000米。
[0014]本發明基于如下結論:氣動風能轉換裝置的安全性和/或可控性，特別是氣動翼且特別是在起動和/或降落操作期間的安全性和/或可控性可以通過對將氣動翼連接至操縱單元的牽引纜繩的長度和位置的控制來進行改善。本發明特別基于如下結論:能夠通過減少一個、兩個或更多個牽弓I纜繩的松弛特別是減少在起動和/或降落操作期間的松弛來實現優點。
[0015]在起動和/或降落操作期間，氣動翼的形狀、大小和/或體積改變，特別是在氣動翼的飛行操作期間氣動翼的有效大小與最大有效大小相比被減小。氣動翼在起動和/或降落操作期間的減小的形狀的這個狀態也可以被描述為收回狀態或收回過程。對于氣動翼的這種收回而言，一個或更多個收帆纜繩被拉動并且這些收帆纜繩由位于橫跨氣動翼的不同位置的至少第一收帆點和第二收帆點優選地多個收帆點進行導引，使得拉動收帆線纜造成氣動翼的形狀改變，優選地造成氣動翼的形狀減小。該作用改變了——優選地減小了——氣動翼的尺寸并且因而還減小了通過氣動翼產生的升力使得在牽引纜繩和/或牽引線纜內的牽引力能夠減小并且便于氣動翼的操縱。優選地，通過拉動至少一個收帆纜繩而減小氣動翼的形狀使得定位成橫跨氣動翼的收帆點更靠近頂部參考點。該頂部參考點可以是例如位于氣動翼處的桅桿連接件或箏帆桿。
[0016]通常，將操縱單元連接至氣動翼的牽引纜繩具有不同的長度以提供氣動翼在飛行操作期間的可操縱性和可控性并且確保氣動翼可以調整為其優選的空氣動力學輪廓。此夕卜，通常，優選地分支成纜繩樹的多個牽引纜繩在操縱單元與氣動翼之間延伸。盡管牽引纜繩、牽引纜繩的布置、位置和長度以確保氣動翼在飛行操作期間的優選空氣動力學輪廓的方式實施，但在起動和/或降落操作期間的情況是不同的。在這些操作期間，氣動翼至少部分地處于收回狀態，即，一個或更多個收帆纜繩被拉動以減小氣動翼的形狀和/或尺寸。在這些情況下，牽引纜繩因其不同的長度通常具有不同的松弛程度。較短的牽引線纜會承受張緊力，而較長的牽引線纜會具有相當大的松弛程度。本發明基于下述結論:特別是這些松弛的纜繩造成顯著的缺點。松弛的纜繩可能纏結其他牽引纜繩，或阻礙氣動風能轉換系統的其他元件或氣動風能轉換系統周圍的其他物品。此外，松弛的纜繩可能發生搖擺或抽打并且因而可能損壞周圍元件或危及靠近的人員。另外，松弛的纜繩自身可能損壞。
[0017]為避免或減少這些缺點并且增強空氣動力學風能轉換系統的安全性和/或可控性，特別是氣動翼以及特別是在起動和/或降落操作期間的安全性和/或可控性，本發明提供了下述解決方案:該解決方案用于將與較長牽引纜繩相關的收帆點安置成比與較短牽引纜繩相關的收帆點更靠近這些較長纜繩的纜繩連接點。本發明背后的基本原理在于，通過拉動至少一個收帆纜繩，使收帆點更靠近頂部參考點，例如，通常為氣動翼的中心點的桅桿連接件或箏帆桿，收帆纜繩被導引向該頂部參考點以減小氣動翼的形狀。
[0018]收帆點可以是定位成橫跨氣動翼的塊狀部、耳狀部或眼狀部或其他導引元件，收帆纜繩導引通過所述塊狀部、耳狀部或眼狀部或其他導引元件。至少一個收帆纜繩優選地以至少一端附接至氣動翼。在收帆過程期間，收帆點會更靠近頂部參考點。收帆點中的每個收帆點與纜繩連接點相關或相關聯，即，收帆點的運動使得相關的纜繩連接點相對應的運動，因為收帆點的運動通過氣動翼的在收帆點與纜繩連接點之間延伸的部分傳遞至纜繩連接點。優選地，氣動翼在收帆點與纜繩連接點之間的部分可以是肋狀件、纜繩或加強件，即與氣動翼的其他部分相比具有更堅固的材料特性或不同的幾何結構的部分。
[0019]由于氣動翼的收帆過程由導引通過收帆點的收帆纜繩控制，因此牽引纜繩的松弛程度由牽引纜繩的相對應的長度加上相對應的牽引纜繩的連接點與相關的收帆點之間的收帆距離的總和確定。因此，通過以下述創造性的模式橫跨氣動翼布置收帆點，可以減小或甚至避免較長牽引纜繩的松弛:該創造性模式為牽引纜繩的不同長度通過不同收帆距離進行補償。
[0020]在優選的實施方式中，氣動風能轉換裝置的特征在于，第一牽引纜繩的長度與第一收帆距離的長度的總和近似等于第二牽引纜繩的長度與第二收帆距離的長度的總和，其中，優選地，第一牽引纜繩的長度和第一收帆距離的長度的總和與第二牽引纜繩的長度和第二收帆距離的長度的總和相差小于30%，特別地小于20%，并且更特別地小于10%。特別地，優選的是，所述差異小于5%或小于1%，其中，所述百分比與第一收帆纜繩的長度有關。
[0021]在該實施方式中，收帆點定位成與其各自相關聯的纜繩連接點相關使得相對應的牽引纜繩的長度和相對應的收帆距離的總和相同或幾乎相同，即，牽引纜繩的長度和相對應的收帆距離的總和不會彼此相差超過30% ;優選地總和之間彼此相差
10%、5%或更小。通過限制這些總和的差異，牽引纜繩在起動和/或降落操作期間的最大松弛程度——特別是在氣動翼的收回狀態下的最大松弛程度——被減小至顯著地降低了松弛的纜繩纏結和/或損壞的風險的水平。
[0022]在另一優選的實施方式中，氣動風能轉換裝置的特征在于，第一收帆點與頂部參考點一優選地與位于氣動翼上的桅桿連接件一以第一飛行參考距離間隔開，并且第二收帆點與頂部參考點以第二飛行參考距離間隔開；其中，至少一個收帆纜繩和收帆點被布置和調整使得通過拉動至少一個收帆纜繩，能使第一飛行參考距離和/或第二飛行參考距離減小至第一收回參考距離和/或第二收回參考距離，以便減小氣動翼的形狀，從而使氣動翼可以被收回。
[0023]由于氣動翼在飛行操作期間和收回狀態的不同的形狀和尺寸一其中，在飛行操作期間，氣動翼具有用以在氣流方向近似垂直于牽引纜繩時產生沿牽引纜繩的方向的升力的優選空氣動力學輪廓，在收回狀態下，氣動翼的形狀和/或尺寸被減小使得通過氣動翼產生的升力減小——定位成橫跨氣動翼的彼此相關且與頂部參考點相關的收帆點的布置在氣動翼的這兩個狀態下是不同的。在飛行操作期間，就呈產生優選的上舉力的形狀和/或尺寸的氣動翼而言，每個收帆點具有距頂部參考點為飛行參考距離的距離。對于不同的收帆點而言，該飛行參考距離可以是不同的。在起動和/或降落操作期間，特別是在氣動翼的收回狀態下，參考點由至少一個收帆纜繩拉入使得收帆點更靠近頂部參考點并且與該參考點以相對應的收回參考距離定位。某個收帆點的收回參考距離優選地小于該收帆點的飛行參考距離。特別優選的是，收帆點在氣動翼處于收回狀態時被拉入成更靠近頂部參考點，使得收帆點的收回參考距離與相對應的飛行參考距離相比優選地相似并且更優選地比相對應的飛行參考距離更小。
[0024]在另一優選實施方式中，氣動風能轉換裝置的特征在于，第一牽引纜繩的長度、第一收帆距離的長度以及第一收回參考距離的長度的總和近似等于第二牽引纜繩的長度、第二收帆距離的長度以及第二收回參考距離的長度的總和，其中，優選地，第一牽引纜繩的長度、第一收帆距離的長度以及第一收回參考距離的長度的總和與第二牽引纜繩的長度、第二收帆距離的長度以及第二收回參考距離的長度的總和相差小于30%，特別地小于20%，并且更特別地小于10%。
[0025]本實施方式在下述情況下是特別優選的:例如因為由于氣動翼的大小而不可能實施非常大的收帆距離或大收帆距離所需的收帆點的具體位置是不期望的，使得通過調節相對應的收帆距離不可以或不能完全實現牽引纜繩的不同長度的所需補償。在這些情況下，收帆點可以定位成比所需的收帆點更靠近纜繩連接點以對牽引纜繩的不同長度進行補償。特別是在非常短的牽引纜繩的情況下，需要非常長的收帆距離來減小其他更長的牽引纜繩的松弛程度。因此，如果非常短的牽引纜繩的收帆距離小于所需的收帆距離，那么這可以通過為此特定的收帆點和特定的牽引纜繩提供更長的收回參考距離來進一步補償，使得特定的收回參考距離、收帆距離以及牽引纜繩的長度的總和等于另一收回參考距離、收帆距離以及牽引纜繩的長度的總和或至少兩者相差不超過30%。
[0026]特別優選的是，設計牽引纜繩樹、纜繩連接點的位置、收帆點的位置以及在氣動翼的收回狀態下限定收帆點的收回參考距離的收帆機構，從而避免了起動和/或降落操作期間在氣動翼的收回狀態下的單個或多個牽引纜繩的過度松弛。
[0027]在另一優選的實施方式中，氣動風能轉換裝置的特征在于，多個牽引纜繩與第一牽引纜繩和第二牽引纜繩對應，多個收帆點與第一收帆點和第二收帆點對應，其中，與較短牽引纜繩的纜繩連接點相關的收帆點的收帆距離比與較長牽引纜繩的纜繩連接點相關的收帆點的收帆距離更長，優選地使得牽引纜繩的長度和相對應的收帆距離的各自的總和彼此相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
[0028]如上所述，氣動翼通常通過以成扇形散開的方式分支成纜繩樹的多個牽引纜繩連接至操縱單元。如上所述，多個牽引纜繩還可以包括其他纜繩，比如操縱纜繩或導引纜繩。
[0029]因此，優選的是，如果不僅存在如上所述的具有不同長度和相對應的性能及相關特性的第一牽引纜繩和第二牽引纜繩，而且兩個或更多個牽引纜繩、優選地存在于纜繩樹中的多個或全部牽引纜繩布置和調整成使得由于下述特征也可以實現本發明的優點:多個牽引纜繩、相對應的多個收帆點以及牽引纜繩長度、收帆距離和收回參考距離的總和同樣不僅適用于第一收帆點和第二收帆點而且也相應地適用于多個收帆點。
[0030]本發明的另一優選實施方式的特征在于，一個收帆點與兩個或更多個纜繩連接點相關使得相對應的兩個或更多個纜繩連接點與所述一個收帆點以兩個或更多個收帆距離間隔開。
[0031]在特別優選的實施方式中，收帆點和纜繩連接點的模式設計成使得單個收帆點可以與多于一個纜繩連接點相關聯或相關。在該情況下，設計必須調整成使得一個單獨收帆點和與該收帆點相關的兩個或更多個連接點之間的兩個或更多個收帆距離是根據相對應的牽引纜繩——該相對應的牽引纜繩連接至與該個單獨收帆點相關聯的相對應纜繩連接點——所需的相對應的收帆距離，特別是根據相對應的牽引纜繩的長度所需的相對應的收帆距離。該實施方式特別優選以減少整個氣動翼所需的收帆點和收帆纜繩的數量。
[0032]另一優選的實施方式的特征在于位于氣動翼上的桅桿連接件，其中，桅桿連接件布置和調整成用作至少一個桅桿連接件收帆點，其中，優選地，桅桿連接件收帆點的飛行參考距離和收回參考距離近似相等并且更優選地近似等于零。該實施方式在氣動風能轉換裝置中是特別優選的，在該氣動風能轉換裝置中，氣動翼包括桅桿連接件或箏帆桿。該桅桿連接件或箏帆桿可以用作收帆點，即所謂的桅桿連接件收帆點。
[0033]更優選的是，位于氣動翼上的桅桿連接件或箏帆桿用作頂部參考點。在優選的實施方式進行組合的情況下，頂部參考點和桅桿連接件收帆點可以是相同的或至少都位于桅桿連接件或箏帆桿上并且因而定位成彼此緊鄰使得該桅桿連接件收帆點的收回參考距離基于桅桿連接件收帆點和頂部參考點是否相同或各自彼此靠近可以為零或接近零。如果桅桿連接件收帆點固定地定位在桅桿連接件或箏帆桿上，那么桅桿連接件收帆點的飛行參考距離和收回參考距離相等，因為該桅桿連接件收帆點不會與定位成橫跨氣動翼的其他收帆點的情況一樣通過拉動收帆纜繩而移動。
[0034]根據本發明的氣動風能轉換裝置的另一優選實施方式的特征在于，第一牽引纜繩延伸部具有從位于第一牽引纜繩的第一端與第二端之間的分支點延伸至位于氣動翼處的延伸部纜繩連接點的長度。
[0035]該實施方式在下述氣動風能轉換裝置中是特別優選的，在該氣動風能轉換裝置中，氣動翼通過成扇形展開或分支成纜繩樹的多個牽引纜繩連接至操縱單元。該纜繩樹優選地包括牽引纜繩延伸部，該牽引纜繩延伸部不從位于氣動翼處的纜繩連接點一直延伸至基礎參考點或操縱單元,而是僅從位于氣動翼處的纜繩連接點延伸至位于從氣動翼處的纜繩連接點一直延伸至基礎參考點或操縱單元的另一牽引纜繩上的分支點。牽引纜繩延伸部從牽引纜繩朝向氣動翼分支所處的點被稱為分支點并且該分支點定位在牽引纜繩的在氣動翼與基礎參考點之間延伸的兩端之間。
[0036]在另一優選的實施方式中，氣動風能轉換裝置的特征在于，第一牽引纜繩延伸部和第一牽引纜繩的在參考纜繩的第一端或基礎參考點與分支點之間的部分長度的總和近似等于第一牽引纜繩的長度和第一收帆距離的長度的總和；其中，優選地，總和之間相差小于30 %，特別地小于20 %，并且更優選地小于10 %。
[0037]更優選的是，第一牽引纜繩延伸部、第一牽引纜繩的在第一牽引纜繩的第一端或基礎參考點與分支點之間的部分長度以及延伸部纜繩連接點和與延伸部纜繩連接點相關的收帆點之間的收回參考距離的總和近似等于第一牽引纜繩的長度、第一收帆距離的長度以及第一收回參考距離的長度的總和；其中，優選地，總和之間相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
[0038]還優選的是，氣動風能轉換裝置包括與第一牽引纜繩延伸部對應的多個牽引纜繩延伸部和與相對應延伸部纜繩連接點相關的多個收帆點，其中，收帆點在與下述延伸部纜繩連接點相關時的收帆距離越小，相對應的牽引纜繩延伸部的長度和相對應的牽引纜繩的在相對應的牽引纜繩的第一端或基礎參考點與分支點之間的部分長度的總和越大。
[0039]這些實施方式詳細描述了具有通過纜繩樹連接至操縱單元的氣動翼的氣動風能轉換裝置，關于從氣動翼延伸至基礎參考點或操縱單元的牽引纜繩所描述的性能、特性、結構以及優點相應地適用于下述牽引纜繩延伸部:該牽引纜繩延伸部并非從氣動翼一直延伸至基礎參考點或操縱單元而是在位于氣動翼與基礎參考點之間的分支點處接合牽引纜繩。這些實施方式對具有更靠近基礎參考點而非靠近氣動翼的分支點的長牽引纜繩延伸部是特別優選的，因為特別地這些長牽引纜繩延伸部涉及與從氣動翼延伸至基礎參考點的牽引纜繩相同或相似的風險和缺點。然而，特別地，從氣動翼延伸至靠近氣動翼的分支點的非常短的纜繩延伸部可以不與由松弛產生的風險和缺點具有相同程度的相關性，使得這些較短的牽引纜繩延伸部可以不根據這些實施方式進行調整，因為用這些較短的纜繩延伸部的松弛來換取不太復雜的收帆點布置是可以接受的。
[0040]根據更優選的實施方式，氣動風能轉換裝置的特征在于，另一收帆點與至少一個纜繩連接點相關，其中，另一收帆點位于牽引纜繩或牽引纜繩延伸部中的一者處。在該實施方式中，不是所有的收帆點都位于氣動翼處而是另一收帆點位于牽引纜繩或牽引纜繩連接部上或牽引纜繩或牽引纜繩連接部處。在該情況下，收帆距離可以被視為具有負值，即牽引纜繩的長度和相對應的收帆距離的總和實際上是小于牽引纜繩的長度的值。該實施方式對于特別是長牽引纜繩或長牽引纜繩延伸部以及特別是在具有纜繩樹的氣動風能轉換裝置中可以是特別優選的，其中，纜繩樹包括明顯不同長度的牽引纜繩和/或牽引纜繩延伸部。牽引纜繩或牽引纜繩延長部的不同長度的差異越大，收帆距離的差異必須越大，最終收回參考距離的差異必須越大以補償牽引纜繩或牽引纜繩延伸部的不同長度。通過將收帆點設置在長牽引纜繩上，使得牽引纜繩或牽引纜繩延伸部的長度的差異實質上或理論上減小，從而收帆距離的長度和收回參考距離的差異也可以減小。由于可用于在氣動翼上實現大收帆距離或收回參考距離的空間通常是有限的，所以這是特別有利的。
[0041]根據本發明的另一方面，上述目的和其他目的通過包括根據本發明或所述實施方式中的任意實施方式的氣動風能轉換裝置的船只來解決。
[0042]根據本發明的另一方面，上述目的和其他目的通過使用根據本發明或前述實施方式中的任意實施方式的氣動風能轉換裝置來驅動船只而解決。
[0043]根據本發明的另一方面，上述目的和其他目的通過用于控制氣動風能轉換裝置的方法，特別是用于控制船只的氣動風能轉換裝置的方法來解決，該方法包括以下步驟:提供氣動風能轉換裝置，該氣動風能轉換裝置包括具有空氣動力學輪廓的氣動翼；操縱單元，該操縱單元位于氣動翼的下方；至少第一牽引纜繩和第二牽引纜繩；其中，兩個牽引纜繩中的每個牽引纜繩的第一端連接至操縱單元，并且第一牽引纜繩的第二端連接至位于氣動翼處的第一纜繩連接點，而第二牽引纜繩的第二端連接至位于氣動翼處的第二纜繩連接點；牽引線纜，該牽引線纜的第一端連接至操縱單元而該牽引線纜的第二端連接至基礎平臺；至少第一收帆點和第二收帆點，至少第一收帆點和第二收帆點定位成橫跨氣動翼使得氣動翼的形狀可以由導引通過第一收帆點和/或第二收帆點的至少一個收帆纜繩控制；通過拉動至少一個收帆纜繩對氣動翼進行收帆從而執行特別地根據前述實施方式中的任意實施方式的本發明的氣動風能轉換裝置；提供根據前述的實施方式中的任意實施方式的本發明的氣動風能轉換裝置；通過拉動至少一個收帆纜繩對氣動翼進行收帆使得第二收帆距離大于第一收帆距離。
[0044]關于這些另外的方面的優點、詳細的優選實施方式及其相應的優選實施方式，參照上述氣動風能轉換裝置的對應方面和實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]現在將參照附圖描述本發明的優選實施方式，其中，
[0046]圖1:示意性地示出了在飛行操作期間的根據本發明的氣動風能轉換裝置的實施方式，以及
[0047]圖2:示意性地示出了根據圖1的具有處于收回狀態的氣動翼的氣動風能轉換裝置。

【具體實施方式】
[0048]圖1和圖2描述了本發明的氣動風能轉換裝置I的實施方式的示例，該氣動風能轉換裝置I包括氣動翼100、位于氣動翼100下方的操縱單元200以及牽引線纜600，其中，牽引線纜600的第一端連接至操縱單元200并且牽引線纜600的第二端(未示出)連接至基礎平臺(未示出)，基礎平臺可以例如位于船只的甲板上。
[0049]氣動翼100通過第一牽引纜繩310和第二牽引纜繩320連接至操縱單元200。第一牽引纜繩310的第一端310a在第一纜繩連接點410處連接至氣動翼100。第一牽引纜繩310的第二端310b在基礎參考點401處連接至操縱單元200。第二牽引纜繩320的第一端320a在第二纜繩連接點420處連接至氣動翼100。第二牽引纜繩320的第二端320b在基礎參考點401處連接至操縱單元200。第一牽引纜繩延伸部330在纜繩延伸部連接點430處連接至氣動翼100并且在第一分支點311處連接至第一牽引纜繩310。第二牽引纜繩延伸部340從位于氣動翼100處的纜繩延伸部連接點440延伸至位于第二牽引纜繩320上的第二分支點321。
[0050]四個收帆點510、520、530和540定位成橫跨氣動翼，以用于導引收帆纜繩500，該收帆纜繩500導引通過收帆點510、520、530和540中的每個收帆點并且在點501處連接至氣動翼100。
[0051]氣動翼100包括也用作頂部參考點402的桅桿連接件402。桅桿連接件也在頂部參考點402處導引收帆纜繩500。
[0052]纜繩連接點410、420、430、450中的每個纜繩連接點與收帆點510、520、530和540
中的一個收帆點相關。第一纜繩連接點410與第一收帆點510之間存在有第一收帆距離，其中，第一收帆點510與第一纜繩連接點410相關。類似地，在第二纜繩連接點420與第二收帆點520之間存在有第二收帆距離，其中，第二收帆點520與第二纜繩連接點420相關。此外，在分別相關的第三收帆點530和第四收帆點540與第三連接點430和第四連接點440之間存在有第三收帆距離和第四收帆距離。
[0053]在如圖1中所示的氣動翼100和氣動風能轉換裝置I的飛行操作期間，四個收帆點510、520、530和540每者均與頂部參考點402以相對應的第一飛行參考距離、第二飛行參考距離、第三飛行參考距離和第四飛行參考距離定位。在起動和/或降落操作期間，如圖1(僅示意性地并未按比例繪制地)示出的具有空氣動力學輪廓的氣動翼的優選形狀不得不改變，特別地不得不減小，以減小由氣動翼產生的上舉力并且使氣動翼100進入如圖2(仍僅示意性地并非按比例繪制地)示出的收回狀態。這通過拉回收帆纜繩500優選地憑借頂部參考點402拉回收帆纜繩500而實現。通過該拉動作用，使四個收帆點510、520、530,540更靠近頂部參考點402，使得在如圖2所示的氣動翼100的收回狀態下四個收帆點510、520、530、540與頂部參考點402之間的第一收回參考距離、第二收回參考距離、第三收回參考距離和第四收回參考距離遠小于飛行參考距離。
[0054]由于收帆點510、520、530、540的關于纜繩連接點410、420、430、440的這種創造性的布置，因此能夠在氣動翼100的起動和/或降落操作期間的收回期間減少牽引纜繩310、320和牽引纜繩延伸部330和340的松弛并且因而提高氣動翼100的安全性和/或可控性。
【權利要求】
1.一種氣動風能轉換裝置(I)，其特別地用于船只，所述氣動風能轉換裝置(I)包括: -具有空氣動力學輪廓的氣動翼(100)； -操縱單元(200)，所述操縱單元(200)位于所述氣動翼(100)的下方； -至少第一牽引纜繩(310)和第二牽引纜繩(320);其中，兩個牽引纜繩中的每個牽引纜繩的第一端(310b，320b)連接至所述操縱單元(200)，并且所述第一牽引纜繩(310)的第二端(310a)連接至位于所述氣動翼(100)處的第一纜繩連接點(410)，并且所述第二牽引纜繩(320)的第二端(320a)連接至位于所述氣動翼(100)處的第二纜繩連接點(420)； -牽引線纜￠00)，所述牽引線纜￠00)的第一端^lOa)連接至所述操縱單元(200)，并且所述牽引線纜(600)的第二端(610b)連接至基礎平臺； -至少第一收帆點(510)和第二收帆點(520)，至少所述第一收帆點(510)和所述第二收帆點(520)定位成橫跨所述氣動翼(100)使得所述氣動翼(100)的形狀能夠由導引通過所述第一收帆點(510)和/或所述第二收帆點(520)的至少一個收帆纜繩(500)控制； 其特征在于， -所述第一牽引纜繩(310)具有從共用基礎參考點(401)優選地從所述第一牽引纜繩(310)的第一端(310b)或基礎參考點(401)延伸至所述第一牽引纜繩(310)的位于定位在所述氣動翼(100)處的所述第一纜繩連接點(410)處的所述第二端(320b)的長度，并且所述第二牽引纜繩(320)具有從所述共用基礎參考點(401)優選地從所述第二牽引纜繩(320)的第一端(310b)或所述基礎參考點(401)延伸至所述第二牽引纜繩(320)的位于定位在所述氣動翼(100)處的所述第二纜繩連接點(420)處的所述第二端(320b)的長度；其中，所述第二牽引纜繩(320)的所述長度小于所述第一牽引纜繩(310)的所述長度；以及 -其中，所述第一收帆點(510)與所述第一纜繩連接點(410)相關并且與所述第一纜繩連接點(410)以第一收帆距離間隔開，并且所述第二收帆點(520)與所述第二纜繩連接點(420)相關并且與所述第二纜繩連接點(420)以第二收帆距離間隔開，使得所述第二收帆距離大于所述第一收帆距離。
2.根據前一項權利要求所述的氣動風能轉換裝置(I)， 其特征在于，所述第一牽引纜繩(310)的所述長度和所述第一收帆距離的長度的總和近似等于所述第二牽引纜繩(320)的所述長度和所述第二收帆距離的長度的總和，其中，優選地，所述第一牽引纜繩(310)的所述長度和所述第一收帆距離的所述長度的總和與所述第二牽引纜繩(320)的所述長度和所述第二收帆距離的所述長度的總和相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于，所述第一收帆點(510)與頂部參考點(402)優選地與位于所述氣動翼(100)上的桅桿連接件以第一飛行參考距離間隔開，并且所述第二收帆點(520)與所述頂部參考點(402)以第二飛行參考距離間隔開；其中，所述至少一個收帆纜繩(500)和所述收帆點布置和調整成使得通過拉動所述至少一個收帆纜繩(500)，能使所述第一飛行參考距離和/或所述第二飛行參考距離減小至第一收回參考距離和/或第二收回參考距離，從而減小所述氣動翼(100)的所述形狀，使得所述氣動翼(100)能夠被收回。
4.根據前一項權利要求所述的氣動風能轉換裝置(I)， 其特征在于，所述第一牽引纜繩(310)的所述長度、所述第一收帆距離的所述長度和所述第一收回參考距離的長度的總和近似等于所述第二牽引纜繩(320)的所述長度、所述第二收帆距離的所述長度和所述第二收回參考距離的長度的總和，其中，優選地，所述第一牽引纜繩(310)的所述長度、所述第一收帆距離的所述長度和所述第一收回參考距離的所述長度的總和與所述第二牽引纜繩(320)的所述長度、所述第二收帆距離的所述長度和所述第二收回參考距離的所述長度的總和相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于 10%。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于包括與所述第一牽引纜繩和所述第二牽引纜繩(320s)對應的多個牽引纜繩以及與所述第一收帆點和第二收帆點(520s)對應的多個收帆點，其中，與較短的牽引纜繩的纜繩連接點相關的收帆點的收帆距離比與較長的牽引纜繩的纜繩連接點相關的收帆點的收帆距離更長，優選地，使得牽引纜繩的長度與相對應的收帆距離的各自的總和彼此相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于，一個收帆點與兩個或更多個纜繩連接點相關使得相對應的所述兩個或更多個纜繩連接點與所述一個收帆點以兩個或更多個收帆距離間隔開。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于包括位于所述氣動翼(100)上的桅桿連接件，其中，所述桅桿連接件布置和調整成用作至少一個桅桿連接件收帆點，其中，優選地，所述桅桿連接件收帆點的飛行參考距離和收回參考距離近似相等并且更優選地近似等于零。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于包括第一牽引纜繩(310)延伸部，所述第一牽引纜繩(310)延伸部具有從位于所述第一牽引纜繩(310)的所述第一端(320b)與所述第二端之間的分支點延伸至位于所述氣動翼(100)處的延伸部纜繩連接點的長度。
9.根據前一項權利要求所述的氣動風能轉換裝置(I)， 其特征在于，所述第一牽引纜繩(310)延伸部與所述第一牽引纜繩(310)的在參考纜繩的所述第一端(310b)或所述基礎參考點(401)與所述分支點之間的部分長度的總和近似等于所述第一牽引纜繩(310)的所述長度與所述第一收帆距離的所述長度的總和；其中，優選地，所述總和之間相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
10.根據前一項權利要求所述的氣動風能轉換裝置(I)， 其特征在于，所述第一牽引纜繩(310)延伸部、所述第一牽引纜繩(310)的在所述第一牽引纜繩(310)的所述第一端(310b)或所述基礎參考點(401)與所述分支點之間的部分長度以及所述延伸部纜繩連接點與相關于所述延伸部纜繩連接點的收帆點之間的收回參考距離的總和近似等于所述第一牽引纜繩(310)的所述長度、所述第一收帆距離的所述長度以及所述第一收回參考距離的所述長度的總和；其中，優選地，所述總和之間相差小于30%，特別地小于20%，并且更優選地小于10%。
11.根據前兩項權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于包括與所述第一牽引纜繩(310)延伸部對應的多個牽引纜繩延伸部以及與相對應的延伸部纜繩連接點相關的多個收帆點，其中，收帆點在與延伸部纜繩連接點相關時的收帆距離越小，相對應的牽引纜繩延伸部的長度和所述相對應的牽引纜繩的在所述相對應的牽引纜繩的所述第一端(310b)或所述基礎參考點(401)與所述分支點之間的部分長度的總和越大。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(1)， 其特征在于包括與至少一個纜繩連接點相關的另一收帆點，其中，所述另一收帆點位于所述牽引纜繩或牽引纜繩延伸部中的一者處。
13.一種船只，其包括根據前述權利要求中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(I)。
14.一種通過根據前述權利要求1至12中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(I)來驅動船只的用途。
15.一種用于控制氣動風能轉換裝置(I)的方法，特別是用于控制船只的氣動風能轉換裝置(I)的方法， 所述方法包括以下步驟: -提供氣動風能轉換裝置(I)，所述氣動風能轉換裝置(I)包括: 〇具有空氣動力學輪廓的氣動翼(100)； O操縱單元(200)，所述操縱單元(200)位于所述氣動翼(100)的下方； 〇至少第一牽引纜繩(310)和第二牽引纜繩(320);其中，兩個牽引纜繩中的每個牽引纜繩的第一端(310b)連接至所述操縱單元(200)，并且所述第一牽引纜繩(310)的第二端(320b)連接至位于所述氣動翼(100)處的第一纜繩連接點(410)，并且所述第二牽引纜繩(320)的所述第二端(320b)連接至位于所述氣動翼(100)處的第二纜繩連接點(420)； 〇牽引線纜￠00)，所述牽引線纜￠00)的第一端(310b)連接至所述操縱單元(200)，并且所述牽引線纜(600)的第二端(320b)連接至基礎平臺； 〇至少第一收帆點和第二收帆點(520)，至少所述第一收帆點和所述第二收帆點(520)定位成橫跨所述氣動翼(100)使得所述氣動翼(100)的形狀能夠由導引通過所述第一收帆點和/或所述第二收帆點(520)的至少一個收帆纜繩(500)控制； -通過拉動所述至少一個收帆纜繩(500)對所述氣動翼(100)進行收帆使得 -特別是根據前述權利要求1至12中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(I)； -提供根據前述權利要求1至12中的任一項所述的氣動風能轉換裝置(I)； -通過拉動所述至少一個收帆纜繩(500)對所述氣動翼(100)進行收帆使得所述第二收帆距離大于所述第一收帆距離。
【文檔編號】B63H9/06GK104379443SQ201380023071
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月3日 優先權日:2012年5月3日
【發明者】克薩韋爾·保利希, 貝恩德·施佩希特 申請人:天帆有限責任公司