專利名稱：具有自由飛出的箏帆式迎風(fēng)部件作為風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置的船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的船舶，其中一個(gè)具有機(jī)翼翼型的自由飛出的箏帆式迎風(fēng)部件只通過一個(gè)牽引繩索與船舶連接。
背景技術(shù)：
由WO/097448已知這種船舶。這種船舶的缺陷是，迎風(fēng)部件的空氣動(dòng)力形狀僅僅可以通過附加的導(dǎo)引到船身的控制繩索改變。在此產(chǎn)生困難，對(duì)于向上飛行的迎風(fēng)部件附加的繩索由于其所需的較長(zhǎng)長(zhǎng)度產(chǎn)生一個(gè)明顯的質(zhì)量，由此降低驅(qū)動(dòng)的效率，因?yàn)檫@個(gè)質(zhì)量必需由迎風(fēng)部件附加地承擔(dān)并且因此使相應(yīng)的作用力不能轉(zhuǎn)換成向前驅(qū)動(dòng)。此外可能系縛(混繞或纏繞)許多牽引繩索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供上述類型的船舶，它不具有上述的缺陷并且能夠無需操縱長(zhǎng)的牽引繩索地改變機(jī)翼翼型的形狀。
這個(gè)目的通過權(quán)利要求1特征部分給出的措施得以實(shí)現(xiàn)。在此本發(fā)明基于這種知識(shí)，通過改變迎風(fēng)部件的空氣動(dòng)力形狀使這個(gè)迎風(fēng)部件對(duì)于不同的風(fēng)向和風(fēng)力最佳地導(dǎo)引，其中控制作用源自一個(gè)單元，它充分靠近迎風(fēng)部件或設(shè)置在迎風(fēng)部件里面，由此使有效的連接部件、如繩索或類似部件的數(shù)量最少。在此應(yīng)該不排除，主牽引繩索由許多單根繩索組成。但是重要的是公共的導(dǎo)向通過相應(yīng)的導(dǎo)向部件和公共的固定在一個(gè)向著迎風(fēng)部件的力導(dǎo)入點(diǎn)上，其中由這個(gè)“力結(jié)合點(diǎn)”可以再引出分支。
在此迎風(fēng)部件可以選擇在固定的位置或者但是“操縱地”導(dǎo)引，即，迎風(fēng)部件在給定的位置執(zhí)行確定的飛行圖。
對(duì)于本發(fā)明特別有利的狀況是，用于改變迎風(fēng)部件的作用力僅需在短的路徑上傳遞，由此能夠?qū)崿F(xiàn)精確的調(diào)整，尤其是在通過長(zhǎng)的牽引繩索操縱時(shí)由于其伸展已經(jīng)不再能夠?qū)崿F(xiàn)控制命令的精確傳遞。此外迎風(fēng)部件不會(huì)由此置于危險(xiǎn)，繩索相互間扭絞并且使操縱無效。即人們必需引起注意，迎風(fēng)部件的正確調(diào)整和導(dǎo)引對(duì)于船舶總體上也具有明顯的意義，因?yàn)槔缫粋€(gè)改變行駛方向的操縱總是必需包括迎風(fēng)部件的重新調(diào)整。如果例如繩索交叉或纏住，則或者可能不執(zhí)行方向改變或者必需砍斷迎風(fēng)部件。
此外有利的是，使操縱部件或者說用于產(chǎn)生力的機(jī)構(gòu)直接位于迎風(fēng)部件上或者甚至位于迎風(fēng)部件里面，相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置也至少部分地直接位于迎風(fēng)部件上或者甚至位于迎風(fēng)部件里面，由此可以在很大程度上省去費(fèi)事的且易干擾的信號(hào)傳遞途徑。
在改變迎風(fēng)部件的空氣動(dòng)力作用時(shí)包括所有的空氣動(dòng)力控制器、如擋板、舵以及改變其取向、姿態(tài)和/或形狀。
在此形狀改變優(yōu)選通過影響其流分離棱邊的取向?qū)ΨQ或非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型通過、通過扭轉(zhuǎn)機(jī)翼翼型、通過對(duì)稱和/或非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型的拱曲和/或通過改變牽引繩索的作用點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。在其它有利的改進(jìn)方案中也可以通過改變機(jī)翼翼型實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力特性的改變，例如在箏帆或其拱曲的橫截面中顯示出來。對(duì)于雙層的機(jī)翼翼型，這種形狀改變以有利的方式通過相應(yīng)的部件改變兩個(gè)層之間的距離。
由于重量的原因有利的是，用于通過唯一的驅(qū)動(dòng)部件在兩側(cè)和/或反向的操作用于同向或者說非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型。在這種情況下例如分別反向地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)橫舵，其中中性位置形成兩個(gè)舵的中間層。
對(duì)于由紡織材料制成的迎風(fēng)部件、例如是一個(gè)按照滑翔傘形式的箏帆，最好通過驅(qū)動(dòng)部件通過調(diào)整或通過延長(zhǎng)或縮短至少一個(gè)控制繩索實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力作用的改變。
為了適配于空氣動(dòng)力調(diào)整所投入的作用力可以有利地使至少一個(gè)控制繩索具有一個(gè)滑輪組形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或回程機(jī)構(gòu)，其中該滑輪組不僅可以用于升速而且可以用于減速。
如果控制繩索形成一個(gè)矩陣式結(jié)構(gòu)，則易于實(shí)現(xiàn)按照滑翔傘形式的箏帆的影響。在此這個(gè)結(jié)構(gòu)涉及在箏帆下部的部位，由該部位可以共同實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力的操縱。在此有利的是，不同的控制繩索分別通過一個(gè)公共的被驅(qū)動(dòng)操縱部件一起驅(qū)動(dòng)，因?yàn)橛纱藴p少驅(qū)動(dòng)部件的數(shù)量。在此公共被驅(qū)動(dòng)的操縱部件例如可以由可旋轉(zhuǎn)支承的部件、一個(gè)搖桿、一個(gè)杠桿、一個(gè)齒帶盤或類似部件組成，它共同通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)。各個(gè)控制繩索導(dǎo)引到公共操縱部件上的不同選擇的固定點(diǎn)，由此由固定點(diǎn)的幾何形狀給出相應(yīng)的行程，以該行程使相關(guān)的控制繩索運(yùn)動(dòng)。在此各控制繩索也可以通過滑輪組或類似部件升速或減速。通過這種方式使操縱部件的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成所期望的整個(gè)或部分迎風(fēng)部件的幾何形狀改變。
在另一有利的實(shí)施例中所述驅(qū)動(dòng)部件由一個(gè)電動(dòng)絞盤和/或一個(gè)直線促動(dòng)器組成，其中直線促動(dòng)器通過一個(gè)氣動(dòng)部件構(gòu)成，它在過壓下橫向伸展并由此在其長(zhǎng)度上縮短或伸長(zhǎng)。這種部件也稱為“人造肌肉”并且優(yōu)選氣動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。
為了使迎風(fēng)部件上的控制操縱獲得能量有利的是，在位于迎風(fēng)部件附近且通流有利地封罩的容器中設(shè)有一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)，它作用于一個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)對(duì)電蓄能器充電。在使用氣動(dòng)部件作為促動(dòng)器時(shí)也可以設(shè)有一個(gè)渦輪機(jī)，它驅(qū)動(dòng)一個(gè)后接的壓縮機(jī)，它為氣動(dòng)部件提供過壓。在這種情況下一個(gè)壓力蓄能器作為蓄能器。
在位于迎風(fēng)部件附近的容器中也安置用于控制迎風(fēng)部件的機(jī)構(gòu)，它們提供用于控制驅(qū)動(dòng)部件(促動(dòng)器)的控制信號(hào)。在此尤其設(shè)有用于由船舶航線的信號(hào)、風(fēng)向和/或風(fēng)速的信號(hào)獲得驅(qū)動(dòng)部件的控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。
有利的是，對(duì)于控制基于位于迎風(fēng)部件上的視在風(fēng)的方向和速度的控制器，因?yàn)橛纱舜_定迎風(fēng)部件的取向。
所述迎風(fēng)部件優(yōu)選通過自動(dòng)控制裝置(自動(dòng)駕駛儀)控制，其中設(shè)有一個(gè)傳感器部件，對(duì)其后接至少一個(gè)優(yōu)選由加速度測(cè)量?jī)x構(gòu)成的轉(zhuǎn)換部件，它至少間接地給出一個(gè)控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)部件上。另一傳感器部件給出基于其在空間中的位置和取向的輸出信號(hào)，該位置和取向尤其涉及船舶的位置。
所述迎風(fēng)部件相對(duì)于船舶的實(shí)際位置也可以以有利的方式在迎風(fēng)部件和船舶上使用高度測(cè)量?jī)x和/或地球磁場(chǎng)傳感器的條件下確定和/或借助于牽引繩索的取向和長(zhǎng)度確定。通過這種方式可以使數(shù)據(jù)也在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)繼續(xù)供使用。
如果設(shè)有另一傳感器部件，它顯示出臨近或者已產(chǎn)生的流分離或者構(gòu)成位于迎風(fēng)部件的繞流表面部位的部件，它在施加空氣流時(shí)給出一個(gè)輸出信號(hào)，這樣設(shè)計(jì)飛行控制，在停轉(zhuǎn)(Stalls)情況下防止迎風(fēng)部件的降低。
此外已經(jīng)證實(shí)有利的是，設(shè)有機(jī)構(gòu)，用于在外部通過與船舶連接的船載單元產(chǎn)生迎風(fēng)部件空間取向的或者用于操縱圖的控制信號(hào)。此外有利地設(shè)有信號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)，將第三控制信號(hào)從船載單元傳遞到自動(dòng)控制裝置，其中對(duì)于這個(gè)控制信號(hào)優(yōu)選是一個(gè)差分GPS或其它導(dǎo)航信號(hào)，它包括關(guān)于迎風(fēng)部件相對(duì)于船舶位置的信息。
如果設(shè)有附加的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和比較機(jī)構(gòu)，它們能夠以這種方式實(shí)現(xiàn)附屬于過去時(shí)刻的信號(hào)以在時(shí)間上以后出現(xiàn)的信號(hào)存儲(chǔ)，使得可以比較在時(shí)間上先后銜接的操縱狀態(tài)，在這種意義上產(chǎn)生迎風(fēng)部件的規(guī)定控制，在導(dǎo)入操縱時(shí)考慮船舶運(yùn)行的規(guī)定順序。
在本發(fā)明的另一有利實(shí)施例中所述驅(qū)動(dòng)部件和/或傳感器部件位于一個(gè)容器里面，該容器構(gòu)成牽引繩索的力作用點(diǎn)并且源自固定和控制繩索，迎風(fēng)部件與它們連接。這個(gè)容器優(yōu)選有利通流地構(gòu)成并且也可以具有用于獲得迎風(fēng)部件空氣動(dòng)力控制能量的風(fēng)渦輪機(jī)。在此有利通流的形狀可以是水滴形或者是一個(gè)機(jī)翼翼型，它可以對(duì)準(zhǔn)牽引繩索的方向或者與其正交。
本發(fā)明尤其適用于航海船舶或者在大海中具有行駛區(qū)域的船舶。
在一種有利的獲取能量的使用中設(shè)有一個(gè)通過水通流、尤其是通過船舶螺旋槳或渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，它將產(chǎn)生的電能輸送到一個(gè)蓄能器、尤其是一個(gè)氫氣發(fā)生器。存儲(chǔ)通過水的電解分解獲得的氫氣并且保持在蓄氣罐里面。
其它有利的實(shí)施例由從屬權(quán)利要求給出。


在附圖中示出有利的實(shí)施例并且在下面描述。在此按照本發(fā)明的迎風(fēng)部件同義地簡(jiǎn)稱“箏帆”。然而“機(jī)翼”的標(biāo)識(shí)也是正確的，因?yàn)樯婕耙粋€(gè)具有機(jī)翼功能的飛行器。附圖中圖1以斜視圖示出由按照本發(fā)明的箏帆系統(tǒng)牽引的船舶，圖1a示出一個(gè)坐標(biāo)系，它對(duì)于下面的描述作為參照系，圖1b以按照本發(fā)明的滑翔傘的形式示出按照本發(fā)明的迎風(fēng)部件的
具體實(shí)施例方式
在圖1中以斜視圖描述由按照本發(fā)明的箏帆系統(tǒng)牽引的船舶。在此一個(gè)迎風(fēng)部件1通過牽引繩索1.1通過位于一個(gè)船4船首處的力作用裝置2與該船舶連接。該牽引繩索1.1導(dǎo)引到一個(gè)中央吊籃1.2，從該吊籃引出許多固定繩索1.3，它們導(dǎo)引到按照滑翔傘形式以箏帆輪廓構(gòu)成的迎風(fēng)部件1并且在箏帆中給出必要的形狀。其細(xì)節(jié)參照下面的描述。以W表示在迎風(fēng)部件1處的示意風(fēng)向。相應(yīng)的風(fēng)矢量通過其大小和方向表示。必要時(shí)其時(shí)間變化還通過一個(gè)表示陣風(fēng)的參數(shù)B表示，它形成風(fēng)速與平均值在時(shí)間上的平均差并且作為標(biāo)量表示，它近似形成圍繞風(fēng)矢量W的尖端的球半徑。
在圖1a中描述一個(gè)坐標(biāo)系，它對(duì)于下面的描述作為參照系。在此xS給出船的行駛方向，yS是橫向于行駛方向的方向。在此該坐標(biāo)系設(shè)想與船的一個(gè)點(diǎn)Ps固定連接。這個(gè)點(diǎn)優(yōu)選是船首中的力作用點(diǎn)2。在此高度hS對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)坐標(biāo)系的z軸。它給出參照點(diǎn)Ps的高度。這個(gè)參照點(diǎn)以優(yōu)選的方式是適合于船的GPS設(shè)備的GPS天線安置點(diǎn)，由此使一個(gè)位于另一GPS設(shè)備的PS外部的點(diǎn)坐標(biāo)可以通過由給出兩個(gè)設(shè)備的坐標(biāo)的減法產(chǎn)生。(如果要使適合于船的GPS設(shè)備的GPS天線離開參照點(diǎn)Ps，則可以通過加入一個(gè)固定坐標(biāo)差考慮這一點(diǎn))。
為了簡(jiǎn)化下面要以極坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，其中角度α形成方位角而角度β形成高度角。在此矢量V的方向也指向迎風(fēng)部件1中的吊籃1.2。這如同一個(gè)“地理學(xué)的坐標(biāo)系”，因?yàn)榈趸@1.2或者說迎風(fēng)部件1基本在一個(gè)球的表面上運(yùn)動(dòng)。因此該方位角α和高度角β猶如在通過矢量V撐開的“地球儀”上給出吊籃位置的地理長(zhǎng)度和寬度。矢量V的長(zhǎng)度粗略地給出牽引繩索1.1的長(zhǎng)度，其中首先不考慮其垂度。
所述迎風(fēng)部件的吊籃1.2按照自身的坐標(biāo)系以方向xk，yk和zk對(duì)齊，其中zk指向矢量V的延長(zhǎng)線方向。通過首搖角(Yaw)表示迎風(fēng)部件1的吊籃1.2圍繞垂直軸zk的旋轉(zhuǎn)。通過首搖角的變化影響迎風(fēng)部件1的飛行方向的變化。該首搖角例如可以通過有效地控制(下面還要描述的)形成迎風(fēng)部件1的滑翔傘的制動(dòng)板改變。該首搖角影響方向變化，并且這個(gè)過程與一個(gè)轉(zhuǎn)向箏帆的轉(zhuǎn)向相似。圍繞縱軸xk的旋轉(zhuǎn)是一個(gè)橫搖運(yùn)動(dòng)(橫搖)并且沒有有效地控制。由橫搖運(yùn)動(dòng)或方向zk與V的相應(yīng)偏差能夠獲得基于重力的牽引繩索1.1的垂度，而圍繞橫軸yk的旋轉(zhuǎn)形成迎風(fēng)部件圍繞橫軸的斜度(Pitch)并且可以通過陣風(fēng)和其對(duì)于牽引繩索1.1的影響引起。這個(gè)坐標(biāo)系構(gòu)成用于理解下面還要描述的船箏帆系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
在圖1b中簡(jiǎn)示出一個(gè)按照本發(fā)明的迎風(fēng)部件的實(shí)施例。該迎風(fēng)部件對(duì)于所示實(shí)施方式形成一個(gè)滑翔傘101，它具有一個(gè)用于控制器的容器102，如同下面還要描述的那樣。從固定在牽引繩索1.1的容器102引出固定繩索103，它們過渡到繩索樹形式的分支104，它們與一個(gè)下紡織覆層105連接。一個(gè)上紡織覆層106形成向上的封閉。兩個(gè)覆層通過在附圖中不可見的內(nèi)部連接繩索或相應(yīng)的連接部件、如紡織筋固定在一起，其中通過兩個(gè)覆層形成的機(jī)翼翼型通過一個(gè)內(nèi)部的空氣過壓穩(wěn)定，該空氣過壓通過在箏帆前棱邊上的開孔(在附圖中的左側(cè))建立，這些開孔在附圖中出于清晰的原因同樣省去。飛行方向以箭頭107表示。
在圖2中以方框圖示出按照本發(fā)明的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理圖。該圖也用于了解下面的各系統(tǒng)組成部分的描述。在該圖中使用的以百表示的附圖標(biāo)記也形成下面還要分別詳細(xì)描述的系統(tǒng)部件的組標(biāo)記。(虛線99包圍這些結(jié)構(gòu)組件，它們必需至少加入到傳統(tǒng)的船舶里面，由此使船舶附加地配有按照本發(fā)明的風(fēng)力驅(qū)動(dòng))。所述迎風(fēng)系統(tǒng)100包括迎風(fēng)部件以及其所屬的控制系統(tǒng)，如果從屬的控制系統(tǒng)設(shè)置在迎風(fēng)部件中。在此該裝置不僅設(shè)置在位于牽引繩索端部的吊籃里面，由吊籃引出固定繩索，而且也直接設(shè)在迎風(fēng)部件中。該控制系統(tǒng)主要包括一個(gè)自動(dòng)自駕駛儀，它監(jiān)控迎風(fēng)部件的位置和飛行軌跡控制。
該迎風(fēng)系統(tǒng)100通過牽引繩索和一個(gè)絞盤(210)(包括牽引繩索)和虛線示出的通訊途徑與船載系統(tǒng)200連接，具有一個(gè)操作面(用戶界面)205，該船載系統(tǒng)包括一個(gè)控制系統(tǒng)，它不僅監(jiān)控箏帆位置而且在船舶的機(jī)器5和舵6上給出必要的控制命令。該船載系統(tǒng)通過不同的通訊途徑與迎風(fēng)部件連接，它們不僅能夠在原理上給定船載系統(tǒng)的箏帆位置，而且能夠由迎風(fēng)系統(tǒng)給出對(duì)于船載系統(tǒng)重要的信息。
對(duì)船載系統(tǒng)200前置一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)300，它將待保持的船舶航線在考慮到成本、時(shí)間、速度和充分利用風(fēng)以及必要時(shí)的風(fēng)向和風(fēng)強(qiáng)度的條件下傳遞到船載系統(tǒng)。一個(gè)標(biāo)識(shí)也屬于風(fēng)信息，它表征風(fēng)的陣風(fēng)性。此外通過相關(guān)的信息還得到航道或由此引起的船舶運(yùn)動(dòng)。(在此風(fēng)和天氣數(shù)據(jù)最初源自下面還要描述的天氣信息系統(tǒng)600)。該導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航的詳細(xì)資源(移動(dòng)地圖)310支持。
由航向、風(fēng)和波浪信息產(chǎn)生信號(hào)，它們控制船載系統(tǒng)200并且起到箏帆系統(tǒng)100的相應(yīng)調(diào)整作用。該船載系統(tǒng)200還產(chǎn)生用于機(jī)器5和舵6的控制信號(hào)。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)300由航線系統(tǒng)400控制，它通過基于船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)獲得船舶的路徑。以由外部站點(diǎn)500給定的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)控制該航線系統(tǒng)400，將這些數(shù)據(jù)與天氣信息系統(tǒng)600的數(shù)據(jù)匹配。由導(dǎo)航系統(tǒng)300實(shí)際獲得的航向數(shù)據(jù)通過反饋連接301(通過無線電、人造衛(wèi)星)返回到外部的站點(diǎn)500。這些數(shù)據(jù)也由其它的配有按照本發(fā)明的系統(tǒng)的船舶接收并且可以用于天氣系統(tǒng)的局部實(shí)用化。通過這種方式對(duì)于其它的外部航線設(shè)定可以考慮實(shí)際的、局部引起的航線變化。
很顯然，箏帆系統(tǒng)100的定位根據(jù)航向數(shù)據(jù)這樣實(shí)現(xiàn)，不僅根據(jù)天氣條件(實(shí)際掌握的風(fēng)和海浪條件)而且考慮能夠得到盡可能節(jié)省成本的船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)的邊界條件實(shí)現(xiàn)一個(gè)最佳的航線。
緊急情況系統(tǒng)700在以應(yīng)急操縱的形式強(qiáng)制立刻操作的未事先規(guī)定的事件的情況下給出所需的控制命令。
在其它方框800以及900中分別包括發(fā)信號(hào)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，它使航行與其它交通參與者相協(xié)調(diào)。一個(gè)航行可靠性照明以及通過無線電發(fā)出自身的航行數(shù)據(jù)屬于信號(hào)系統(tǒng)，它們使其它在周圍的船舶得到關(guān)于已安置的迎風(fēng)系統(tǒng)和意向航線或?qū)嶋H的航向。而通訊系統(tǒng)包括所有的與其它信息交換有關(guān)的系統(tǒng)。
在圖2中以實(shí)線示出數(shù)據(jù)流的主要路徑，而其余的信息路徑以虛線表示。
在圖3中詳細(xì)示出包括迎風(fēng)系統(tǒng)的方框100以及具有圖2船載系統(tǒng)的方框200。在這里描述箏帆101的定位和控制。風(fēng)向及風(fēng)速信息、包括陣風(fēng)特征值以及海浪信息加入到中間存儲(chǔ)器211，在其中為了緩沖存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。因?yàn)轱L(fēng)向和所有的箏帆調(diào)整涉及視在風(fēng)，因此可以在處理時(shí)省去航線信息。所述迎風(fēng)部件基于船舶的調(diào)整和操縱不要求認(rèn)識(shí)實(shí)際航線，因?yàn)樗胁倏v涉及船舶并涉及作用于箏帆的視在風(fēng)的影響。當(dāng)涉及到箏帆定位時(shí)，風(fēng)信息在安置箏帆101時(shí)首先源自圖2中的天氣信息系統(tǒng)600。但是只要在起動(dòng)后處于箏帆自身的風(fēng)測(cè)量功能，則本身確定在迎風(fēng)部件地點(diǎn)上的視在風(fēng)，因?yàn)檫@個(gè)風(fēng)確定定位。
所述風(fēng)和海浪數(shù)據(jù)總體形成一個(gè)數(shù)據(jù)組，它編址一個(gè)形成查閱表的用于理論位置和迎風(fēng)部件操縱類型的存儲(chǔ)器212。這個(gè)查閱表如同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可編址存儲(chǔ)器那樣組織，其中中間存儲(chǔ)器211的輸出數(shù)據(jù)作為地址信號(hào)編址各個(gè)存儲(chǔ)空間，對(duì)于存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)屬于已編址數(shù)據(jù)的迎風(fēng)部件狀態(tài)數(shù)據(jù)。這種“查閱表”按照“只讀存儲(chǔ)器”(ROM)的形式按照給定的功能關(guān)系使輸入和輸出數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，也可以理解為數(shù)學(xué)關(guān)系(函數(shù))。但是相應(yīng)的框圖只形成一個(gè)示例的實(shí)施方式并且也可以通過任意其它的功能元件或結(jié)構(gòu)組件替換。在此例如可以是一個(gè)微處理器，其中控制軟件存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)器中或者也可以是一個(gè)電開關(guān)，其中功能關(guān)系按照模擬計(jì)算機(jī)的形式通過相關(guān)的電子組件確定。在這里出于清晰的原因選擇以查閱表描述，因?yàn)橐粋€(gè)解決方案例如通過微處理器只能不清晰地描述，因?yàn)椴煌南群笳归_的程序步驟持續(xù)地要求費(fèi)事地思考，這些程序段先后地輸送到微處理器。
對(duì)于所選擇的實(shí)施例可以并行地處理控制信號(hào)，但是未示出這些開關(guān)元件，它們?cè)谔囟〞r(shí)間和相應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)激活所示框圖。出于簡(jiǎn)化假定，一個(gè)偏離目前存在的信號(hào)狀態(tài)的進(jìn)入控制信號(hào)激活在后續(xù)的保留相關(guān)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的框圖中的處理，直到一個(gè)信號(hào)變化迫使進(jìn)行一個(gè)新的處理。
所述狀態(tài)數(shù)據(jù)一方面也包含迎風(fēng)部件的理論位置，即其基于船舶的方向和牽引繩索的放出長(zhǎng)度。此外狀態(tài)數(shù)據(jù)必要時(shí)還包含關(guān)于是否且何時(shí)根據(jù)哪些存儲(chǔ)的程序應(yīng)該操縱箏帆101的信息。在箏帆穩(wěn)定在一些位置上、即固定地導(dǎo)向期間，對(duì)于在確定情況下的船舶運(yùn)行更有利的是，動(dòng)態(tài)地導(dǎo)引箏帆，即，執(zhí)行給定的飛行圖，因?yàn)橛纱颂岣咂湎鄬?duì)于風(fēng)的相對(duì)速度并由此也提高其牽引功率。在另一存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)箏帆的實(shí)際位置，如同通過箏帆101的導(dǎo)航系統(tǒng)所確定的那樣。
在存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)的箏帆實(shí)際位置涉及船舶并且最好通過兩個(gè)GPS信號(hào)的減法獲得。在此一方面涉及在箏帆系統(tǒng)100的內(nèi)部的箏帆101的GPS接收器124，它與飛行的箏帆101連接。在箏帆101的飛行位置獲得的位置數(shù)據(jù)通過傳感器112傳遞到位于船舶甲板上的接收器214。另一GPS接收器215同樣位于船舶甲板上。其輸出信號(hào)與接收器214的輸出信號(hào)一起輸送到一個(gè)減法器216，通過它產(chǎn)生GPS差值信號(hào)。在一個(gè)連接在減法器216后面的方框217中將差值位置數(shù)據(jù)換算成極坐標(biāo)，它們涉及絞盤2與迎風(fēng)部件位置之間的距離。它們對(duì)應(yīng)于圖1a的角度α和β以及繩索長(zhǎng)度“L”。如果同時(shí)獲得這些數(shù)據(jù)并且將船舶的GPS接收器安裝在盡可能不涉及船舶運(yùn)動(dòng)或可以補(bǔ)償該運(yùn)動(dòng)的地點(diǎn)上，則這樣獲得的GPS差值位置數(shù)據(jù)具有較高精度。
此外，必需考慮絞盤與船舶GPS接收器的位置之間由于減去一個(gè)固定值產(chǎn)生的坐標(biāo)差。通過這樣構(gòu)成的差值GPS接收器獲得的位置在時(shí)間間隔中獲得。如果它們的精確性不夠，可以通過由加速度傳感器117，119和120獲得的數(shù)值得到支持。在組件123中進(jìn)行相應(yīng)地包括一個(gè)積分的計(jì)算。因?yàn)樵诒匦柽M(jìn)行積分的時(shí)間間隔以內(nèi)僅僅涉及下一個(gè)GPS位置信號(hào)經(jīng)過的時(shí)間，積分器無需滿足品質(zhì)要求，它將保證在長(zhǎng)時(shí)間間隔上的穩(wěn)定性。(加速度傳感器本身用于飛行操縱的穩(wěn)定性，因此也獲得一個(gè)時(shí)間函數(shù)，如同下面還要描述的那樣)。此外還設(shè)有一個(gè)高度測(cè)量?jī)x129、最好是空氣壓力測(cè)量?jī)x，并且設(shè)有一個(gè)地球磁場(chǎng)傳感器128，其數(shù)據(jù)同樣輸送到導(dǎo)航信號(hào)的存儲(chǔ)器124。
另一用于獲得迎風(fēng)部件相對(duì)于船舶的實(shí)際位置的方案是利用傳遞到船舶的高度測(cè)量?jī)x129和地球磁場(chǎng)傳感器128的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在方框227中傳遞到船舶并存儲(chǔ)。然后在方框227中實(shí)現(xiàn)在船舶上的高度測(cè)量?jī)x233的數(shù)據(jù)與船舶上的地球磁場(chǎng)傳感器234的數(shù)據(jù)的減法。如果對(duì)于高度測(cè)量?jī)x129是一個(gè)空氣壓力測(cè)量?jī)x，但是為了確定船舶上的空氣壓力也可以利用方框600的天氣數(shù)據(jù)(等壓線)。將這樣獲得的位置信息輸送到方框217并且在必要時(shí)與GPS數(shù)據(jù)匹配。通過這種方式支持兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)相互間的位置信息并且在一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)還提供必需的數(shù)據(jù)供使用。
現(xiàn)在將由存儲(chǔ)器212讀出的箏帆的理論位置一方面輸送到一個(gè)比較器218，當(dāng)在存儲(chǔ)器213中存在的迎風(fēng)系統(tǒng)100的實(shí)際位置與由存儲(chǔ)器212中讀出的理論位置一致的時(shí)候，比較器輸出一個(gè)信號(hào)。在這種情況下通過一個(gè)使能電路219從操縱類型存儲(chǔ)器220中讀出表征所選擇操縱類型的數(shù)據(jù)組。(但是在此也可以由此表征靜態(tài)的飛行狀態(tài)，箏帆不執(zhí)行任何操縱，而是保持其飛行位置。在此涉及操縱類型“零”)。
在控制這個(gè)操縱類型存儲(chǔ)器220時(shí)也讀出串行形式的飛行程序并且傳遞到迎風(fēng)系統(tǒng)100的自動(dòng)自駕駛儀上。在此存儲(chǔ)器220的輸出信號(hào)到達(dá)一個(gè)傳感器221，它獲得數(shù)據(jù)并輸送到迎風(fēng)系統(tǒng)100的接收器113。從接收器113輸出，該信號(hào)到達(dá)一個(gè)自動(dòng)自駕駛儀結(jié)構(gòu)組件并且到達(dá)那里的操縱控制單元114。這個(gè)單元接收表征某種串行的飛行操縱的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成航線值，將航線值輸送到飛行控制器116，該控制器執(zhí)行相關(guān)的飛行操縱。在此要被調(diào)整的數(shù)值傳送到一個(gè)航線值比較器115，另一方面將首搖角測(cè)量器117的輸入信號(hào)輸送到航線值比較器?，F(xiàn)在飛行控制器116在其相關(guān)輸出125上通過在箏帆101上的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)部件通過非對(duì)稱地制動(dòng)箏帆101或者相應(yīng)地空氣動(dòng)力變形以給定的順序和時(shí)間產(chǎn)生曲線飛行。通過飛行控制器116的兩個(gè)其它輸出控制的其它空氣動(dòng)力效應(yīng)是機(jī)翼調(diào)整和縮帆，如同下面還要描述的那樣。
由用于定位的存儲(chǔ)器220b為了以確定的繩索理論長(zhǎng)度放纜也控制絞盤240。
為了避免圍繞垂直軸的擺動(dòng)，附加地將一個(gè)通過高通濾波器濾波的信號(hào)以偏移的相位疊加控制信號(hào)地輸送到飛行控制器116，由此避免振蕩。在通過輸出125控制首搖運(yùn)動(dòng)期間，通過輸出126調(diào)整機(jī)翼的起動(dòng)。已知通過機(jī)翼的起動(dòng)程度能夠優(yōu)化飛行阻力與上升的比例。通過另一輸出127可以導(dǎo)入箏帆101的縮帆?？s帆改變上升和阻力并且可以在各飛行操縱時(shí)要求。
因?yàn)楣~帆固定地在牽引繩索上導(dǎo)引，它通過繩索的牽引作用在其基于其橫搖和傾斜運(yùn)動(dòng)的上升重心中自動(dòng)穩(wěn)定。但是在這里也為了排除振動(dòng)以相應(yīng)的方式分別將一個(gè)位置信號(hào)從橫搖傳感器119和俯仰傳感器120通過相應(yīng)的逆變高通濾波器121和122傳送到飛行控制器，由此避免并均衡迎風(fēng)部件101的急動(dòng)的位置變化。
當(dāng)箏帆也位于其設(shè)定的位置時(shí)(在比較器218的輸出上顯示出一個(gè)表征這個(gè)狀態(tài)的輸出信號(hào))，則讀出所選擇的操縱類型，它命令箏帆執(zhí)行一個(gè)給定的循環(huán)飛行程序。如果傳遞這個(gè)操縱類型，自動(dòng)地由迎風(fēng)部件的自動(dòng)自駕駛儀實(shí)現(xiàn)控制并且單元200無需再反應(yīng)，只要箏帆不由于未給定的事件離開其理論位置。
如果迎風(fēng)部件101的理論位置不與其給定的位置一致，則可能是已經(jīng)改變了由存儲(chǔ)器212讀出的給定位置，這在安置箏帆時(shí)也是這種情況，或者可能是箏帆在操縱過程中已經(jīng)離開其位置，因此在比較器218的輸出上的輸出信號(hào)消失，并且終止通過開關(guān)元件219激活的存儲(chǔ)器220的操縱類型。在操縱類型存儲(chǔ)器220的輸出(左邊部分)上顯示信號(hào)“零”，這由迎風(fēng)系統(tǒng)100的自動(dòng)自駕駛儀持續(xù)地說明，不再執(zhí)行最后存儲(chǔ)的操縱。取而代之將由存儲(chǔ)器213讀出并通過GPS獲得的箏帆實(shí)際位置與由存儲(chǔ)器212讀出的理論位置通過一個(gè)位置修正單元221進(jìn)行比較并且獲得一個(gè)操縱，它使箏帆導(dǎo)引到理論位置。該修正單元221仍然由查閱表構(gòu)成，其中理論和實(shí)際位置(仍然基于船舶)匯總到一個(gè)公共的地址信號(hào)并且將迎風(fēng)部件的相應(yīng)修正操縱的標(biāo)志從實(shí)際位置A讀出到理論位置B。即，要注意，根據(jù)起動(dòng)和目的點(diǎn)(必要時(shí)也根據(jù)風(fēng)和波浪條件)必需選擇不同的操縱，用于操縱箏帆。但是通過給定措施可以選擇并執(zhí)行任意的箏帆操縱。
如果風(fēng)和海浪對(duì)于要被執(zhí)行的操縱起到重要作用，則可以將這些數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)器211通過查閱表存儲(chǔ)器212和221“循環(huán)”，由此使數(shù)據(jù)還存在于數(shù)據(jù)組中用于選擇特殊操縱并且可以選擇適合的操縱。但是在此不涉及各事件的補(bǔ)償，而是涉及一般的調(diào)整原則，它例如可以包括，在高海浪時(shí)使箏帆相對(duì)地這樣飛行，使得可以盡可能均衡通過波浪方向作用于船舶的作用力。因此對(duì)于強(qiáng)烈傾斜的船舶也優(yōu)選一個(gè)具有橫向分量的箏帆位置而對(duì)于強(qiáng)烈縱搖的船舶優(yōu)選一個(gè)提前分量。由此將一個(gè)用于獲得海浪的方框231的輸出信號(hào)直接導(dǎo)引到方框211，用于添加一個(gè)信息，它在選擇相應(yīng)的箏帆位置和操縱時(shí)在上述意義上共同起作用。這種連接的另一功能是這樣選擇飛行操縱的部分，使得它們根據(jù)海浪反作用于加速度。也包括在內(nèi)的是，操縱以循環(huán)的飛行軌跡這樣飛行，其中不同的拉力在牽引繩索上在不同的時(shí)間上起作用，使得這些作用力產(chǎn)生與由于海浪引起的加速度的相位錯(cuò)。通過這種方法總體減少船舶運(yùn)動(dòng)。這種通過操縱引起的不同拉力產(chǎn)生的船舶運(yùn)動(dòng)的均衡或減小不干擾其余的用于海浪均衡的方法。其根據(jù)是，由立即減少的船舶運(yùn)動(dòng)在減少其對(duì)于箏帆飛行軌跡的影響時(shí)需要更少的花費(fèi)。對(duì)于各船舶運(yùn)動(dòng)的均衡參照下面對(duì)方框231的描述。
在位置變化時(shí)使存儲(chǔ)器220的右邊部分通過開關(guān)元件222通過由修正單元221讀出的數(shù)據(jù)組編址，其中開關(guān)元件222由比較器的輸出信號(hào)通過一個(gè)變極器223激活，當(dāng)開關(guān)元件219無效的時(shí)候，即理論位置與實(shí)際位置不同的時(shí)候。
此外迎風(fēng)部件的飛行穩(wěn)定性對(duì)于其位置也起到重要作用。位于箏帆上的多方向動(dòng)壓測(cè)定計(jì)111一方面形成一個(gè)風(fēng)量計(jì)而另一方面對(duì)于在飛行方向上測(cè)得的分量通過一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)傳遞一個(gè)太小的箏帆迎流的狀態(tài)，該信號(hào)與產(chǎn)生一個(gè)位置變化操縱一起控制絞盤控制器240，由此使箏帆在位置變化時(shí)加速，使得迎流再上升。(很顯然，絞盤在由于風(fēng)和波浪數(shù)據(jù)“想”位置變化時(shí)通過存儲(chǔ)器220b右邊部分也可以一起控制，由此例如可以引起迎風(fēng)部件的高度變化)。
為了獲得真實(shí)的風(fēng)向和風(fēng)速所述風(fēng)量計(jì)具有指向不同方向的具有壓力箱的皮托管，它們被分開地評(píng)價(jià)。由三個(gè)相互垂直指向的壓力箱的具有最高壓力值的壓力值能夠確定基于風(fēng)量計(jì)111取向的絞盤方向和速度。如果一起考慮磁場(chǎng)傳感器128的輸出信號(hào)，該傳感器包括由磁敏電阻組成的橋接電路并由此能夠獲得地球磁場(chǎng)場(chǎng)線的方向，則絞盤方向與北極方向相關(guān)并且由此可以作為視在風(fēng)在迎風(fēng)部件上的方向傳遞到船舶。然后在船舶上必要時(shí)可以實(shí)現(xiàn)從磁極北到地理北的修正。
一個(gè)指向方框211的箭頭表示，在此箏帆的正常導(dǎo)航不起作用。通過前置于變極器223的或門224也抑制其余的正常操縱控制器。(這一點(diǎn)也適用于下面要描述的方框228，229，230和232，它們釋放其它的特殊功能。但是在那里出于清晰的原因去掉從屬的信號(hào)連接。)通過方框228在操縱類型存儲(chǔ)器220b右邊部分上選擇和起動(dòng)從屬的操縱類型導(dǎo)入緊急情況操縱“緊急投棄”，該存儲(chǔ)器包括相應(yīng)程序。當(dāng)由迎風(fēng)部件對(duì)于船舶由于不利的情況或事故存在大的危險(xiǎn)時(shí)(例如與障礙物碰撞)，這個(gè)操縱是必需的。對(duì)于這個(gè)操縱使迎風(fēng)部件完全與船舶分開。
通過方框“安置”229和“回收”230在操縱類型存儲(chǔ)器220b右邊部分上選擇和起動(dòng)導(dǎo)入相關(guān)的操縱類型，該存儲(chǔ)器包括相應(yīng)的程序。
通過方框231“船舶運(yùn)動(dòng)”通過相應(yīng)取向的加速度傳感器獲得在牽引繩索方向上的加速度分量并且在積分后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，它描述在牽引繩索方向上的船舶運(yùn)動(dòng)。這個(gè)信號(hào)輸送到船載GPS接收器，該接收器提供一個(gè)用于修正絞盤控制器240位置的位置信號(hào)，此時(shí)接收器或天線不是自動(dòng)地裝配在這個(gè)位置。如果這個(gè)GPS位置信號(hào)直接與通過接收器214接收的箏帆系統(tǒng)100的GPS位置信號(hào)一起評(píng)價(jià)并且用于導(dǎo)引箏帆101，則箏帆在其控制過程中跟隨絞盤的海浪運(yùn)動(dòng)。但是因?yàn)楣~帆應(yīng)該飛行其基于假想靜止的船舶位置的操縱，因此將在方框231中的加速度傳感器的積分信號(hào)附加地輸送到GPS接收器215，用于從信號(hào)中減去(作為干擾)，為了處理將該信號(hào)輸送到方框216，由此在那里處理一個(gè)“靜止平臺(tái)”的位置信號(hào)。通過這種方法使箏帆101飛行操縱，該操縱排除海浪干擾。因?yàn)楹茱@然，主要是作用于牽引繩索方向上的海浪分量對(duì)于飛行物體可以感覺到，而與其垂直的分量?jī)H僅直接對(duì)于長(zhǎng)的牽引繩索消失的飛行矢量的角度α和β的變化有貢獻(xiàn)并因此可以忽略。
為了對(duì)于所示實(shí)施例不持久地進(jìn)入這種狀況，在強(qiáng)烈的海浪時(shí)一個(gè)現(xiàn)有的飛行操縱由于在差分方框218上確定一個(gè)偏差而中斷并且必需使一個(gè)受控制的“飛行”執(zhí)行到修正位置(在這種情況下通過右邊的操縱方框220b激活絞盤240)，由方框231與絞盤控制器240形成直接連接。這個(gè)控制器直接包括放纜和牽拽的命令，該命令相應(yīng)于通過方框231放纜和牽拽確定在牽引繩索方向上的相應(yīng)海浪運(yùn)動(dòng)，由此對(duì)于箏帆直接均衡船舶運(yùn)動(dòng)。只有當(dāng)這個(gè)均衡由于某種原因不再足夠的時(shí)候，才通過相應(yīng)的操縱釋放位置修正。
為了也能夠手動(dòng)釋放操縱，通過一個(gè)是圖2中操作界面205的一部分的操作輸入232能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的輸入命令。通過相應(yīng)的命令可以在操縱存儲(chǔ)器的左邊部分220a中對(duì)于手動(dòng)命令在抑制其余來自存儲(chǔ)器的信號(hào)輸出的條件下直接將控制命令傳遞到自動(dòng)自駕駛儀單元和絞盤控制器240。在此涉及功能“左”、“右”、“直線”、“縮帆”、“解除縮帆”、“調(diào)整(Anstellen)(+)”、“調(diào)整(-)”、“絞盤(+)”和“絞盤(-)”。所有命令可以在其強(qiáng)度上調(diào)制。
對(duì)于一個(gè)包括在上述實(shí)施例中的變型方案以這種方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)“預(yù)見性的操縱”，在用于計(jì)算實(shí)際的迎風(fēng)部件位置的系統(tǒng)中輸入假定的風(fēng)和航線數(shù)據(jù)并且將待調(diào)整的配置顯示成信息。由此船舶導(dǎo)向可以推測(cè)事先規(guī)定的系統(tǒng)特性并且相應(yīng)地調(diào)整航行。這種按照可能預(yù)見形式的數(shù)據(jù)多次處理在圖3中通過在不同存儲(chǔ)器元件拐角上的多重角表示，這表示，這個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容獨(dú)立于實(shí)際的過程控制地多次評(píng)價(jià)。在此也設(shè)有附加的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和比較機(jī)構(gòu)，它們能夠以這種方式實(shí)現(xiàn)附屬于上述時(shí)間點(diǎn)的具有時(shí)間上以后顯示的信號(hào)的存儲(chǔ)，時(shí)間上相互銜接的操縱狀態(tài)可以在不同的也假設(shè)的輸入數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上比較下均衡。
在圖4至4b中詳細(xì)示出形成迎風(fēng)部件的滑翔傘的控制。在圖4中示出的迎風(fēng)部件101仍然與固定在牽引繩索1.1上的流線形的用于控制器的容器102連接。源自容器102的控制繩索103以點(diǎn)矩陣的形式設(shè)置，其中矩陣的列配有羅馬數(shù)字I至V并且在飛行方向上延伸。以大寫字母表示行，它們?cè)谄漤樞蛏吓c飛行方向相反。在此其意義是，過渡到繩索樹形式的分支104的各繩索單獨(dú)或成組地可縮短或延長(zhǎng)，用于起到空氣動(dòng)力地適配滑翔傘的作用，分支與紡織的下覆層105連接。飛行方向仍然以箭頭107表示。
矩陣式設(shè)置的控制繩索103終結(jié)在有利通流地構(gòu)成的容器102中，它在其向前的方向上倒圓。一個(gè)風(fēng)渦輪機(jī)108由透穿該渦輪機(jī)的空氣流驅(qū)動(dòng)并且與一個(gè)發(fā)電機(jī)連接，該發(fā)電機(jī)起到將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)下面還要描述的用于調(diào)整控制繩索103的驅(qū)動(dòng)部件的作用。在此可以使用不同的能量形式。優(yōu)選電能和氣能。在使用氣能時(shí)該發(fā)生器由壓縮機(jī)構(gòu)成并且提供輔助能量直接供使用，如同借助于下面的附圖所描述的那樣。
圖4a以示意圖示出控制機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例?？梢钥吹剑谶@里控制繩索103也形成一個(gè)矩陣形結(jié)構(gòu)，它易于實(shí)現(xiàn)對(duì)于按照滑翔傘形式的箏帆的影響。所有控制繩索103和103a分別在作為公共操縱部件的第一搖桿140上共同驅(qū)動(dòng)。該搖桿可擺動(dòng)地支承在軸頸141和142上，其中出于清晰的原因在附圖中未示出旋轉(zhuǎn)軸承。所述繩索在其結(jié)構(gòu)中仍然形成行A至C和Z以及列I至V。第一電變速馬達(dá)143通過齒帶144驅(qū)動(dòng)搖桿140，由此使繩索行A至C和Z分別以一致的數(shù)值運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槔K索行A和Z位于搖桿外側(cè)，它們共同得到(但是反向的)最大行程，而繩索行B和C(相應(yīng)地反向)分別只以一半行程移動(dòng)。在這里所述的操縱對(duì)應(yīng)于相應(yīng)箏帆所需的空氣動(dòng)力情況進(jìn)行調(diào)整。該搖桿140的操縱起到調(diào)整通過迎風(fēng)部件101形成的機(jī)翼的作用。
在搖桿140上在橫向上裝配另一搖桿145，它可旋轉(zhuǎn)地圍繞軸146支承。該搖桿通過第二電變速馬達(dá)147通過齒帶148驅(qū)動(dòng)。在此繩索103a在搖桿145上、除了對(duì)于由搖桿140引起的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)外同樣共同地驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在位于外側(cè)的從屬于列I和V的繩索執(zhí)行(反向)最大行程，而其它位于中間的繩索II和IV的行程相應(yīng)減小。而繩索III保持完全靜止。通過搖桿145驅(qū)動(dòng)的繩索行Z嵌接在箏帆的后棱邊上并且相對(duì)于飛行器的橫舵運(yùn)動(dòng)控制飛行方向(首搖)。在箏帆的后面處總體上產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)，它影響圍繞垂直軸的運(yùn)動(dòng)。
顯然，為了使箏帆根據(jù)所期望的輪廓變形也可以通過其它方式實(shí)現(xiàn)繩索的成組驅(qū)動(dòng)。因此例如可以使搖桿附加地分開并且配有其它的驅(qū)動(dòng)部件，由此實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的多重分段。例如直接驅(qū)動(dòng)繩索組I和V，而繩索組II和IV通過轉(zhuǎn)向滾輪和雙繩索導(dǎo)向引起的減速(滑車組，未示出)得到更小的行程，由此實(shí)現(xiàn)Z繩索的單側(cè)操縱(制動(dòng))或者迎風(fēng)部件的附加非對(duì)稱變形。如果期望繩索行程延長(zhǎng)，也可以使用滑車組升速。所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)143和147優(yōu)選由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成。
通過風(fēng)渦輪機(jī)108實(shí)現(xiàn)馬達(dá)143和147的能量產(chǎn)生，該渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)電直流電壓發(fā)電機(jī)149，它本身給蓄能器150(蓄電池或高容量電容，尤其是“Goldcap”)充電。將能量輸送到控制單元151，它對(duì)電機(jī)143和147傳導(dǎo)必需的驅(qū)動(dòng)電壓(脈沖)。所述控制單元151本身獲得上述自動(dòng)舵單元114的控制命令。
顯然，通過所示形式的公共驅(qū)動(dòng)減少驅(qū)動(dòng)部件的數(shù)量。在此公共驅(qū)動(dòng)的操縱部件也可以由其它形式可旋轉(zhuǎn)支承的部件、搖桿、杠桿或類似部件組成，它共同地通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)。各控制繩索通過分支到不同選擇的固定點(diǎn)固定在滑翔傘的底部幅面上。通過這種方式使操縱部件的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成整個(gè)或部分迎風(fēng)部件的所期望的幾何形狀變化，用于產(chǎn)生對(duì)于所期望的驅(qū)動(dòng)或操縱運(yùn)動(dòng)必需的空氣動(dòng)力形狀變化。在此也可以通過相應(yīng)地布置控制繩索改變雙層滑翔傘箏帆輪廓的厚度。在這種情況下每個(gè)第二牽引繩索非連接地穿過下覆蓋面，用于固定在上覆蓋面上。當(dāng)其余的繩索與下覆蓋面固定連接并且保持其長(zhǎng)度時(shí)，第二牽引繩索可以縮短。
對(duì)于在圖4b中所示的按照本發(fā)明的迎風(fēng)部件控制的另一實(shí)施例所述驅(qū)動(dòng)部件由直線促動(dòng)器構(gòu)成，其中每個(gè)直線促動(dòng)器通過一個(gè)氣動(dòng)部件152構(gòu)成，它在過壓下在橫向伸展并由此在其長(zhǎng)度上縮短。這種部件稱為“人造肌肉”并且氣動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。每個(gè)氣動(dòng)部件152與一個(gè)繩索103連接(在圖4b中示例地表示)。對(duì)于在附圖中所示的實(shí)施例底面，153固定而各促動(dòng)器152通過配給單元154分別通過所需量的壓力空氣控制，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于按照?qǐng)D4a的實(shí)施例的繩索轉(zhuǎn)向。
所述促動(dòng)器作為“人造肌肉”通過空氣充滿并且在此根據(jù)其狀況收縮。這一點(diǎn)例如能夠這樣實(shí)現(xiàn)，如果柔性的外殼通過一種網(wǎng)線式織物包圍，它在垂直于軸向的方向上伸展時(shí)牽引到一起。所述配給單元154同樣由下面描述的自動(dòng)舵的輸出信號(hào)控制。在所示實(shí)施例中必要的壓力空氣能由風(fēng)渦輪機(jī)108獲得，它后接一個(gè)空氣壓縮機(jī)155。這個(gè)空氣壓縮機(jī)155例如可以由軸向壓縮機(jī)(飛行器渦輪機(jī))或者由相對(duì)壓縮機(jī)(渦輪增壓器)構(gòu)成。
在圖4c和d中示出縮帆裝置的兩個(gè)實(shí)施例，其中圖4c示出具有電絞盤的縮帆裝置實(shí)施例原理的示意圖，而圖4d示出具有氣動(dòng)促動(dòng)器的實(shí)施例。對(duì)于在圖4c中所示的實(shí)施例示出紡織短臂160至165，它們形成構(gòu)成輪廓的迎風(fēng)部件101的結(jié)構(gòu)。在示意圖中去掉覆蓋面。一個(gè)電動(dòng)的伺服電機(jī)166由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成并且在其驅(qū)動(dòng)軸的端部上支承兩個(gè)纏繞盤167和168。它們反向地纏繞到兩個(gè)牽引繩索169，170上，它們?cè)诠潭c(diǎn)171和172上與短臂160或165連接。如果馬達(dá)166有效，則電機(jī)縮短牽引繩索并且牽引短臂160和165。對(duì)于其余的短臂161至164，所述牽引繩索169和170穿過缺口173，173’和174，174’導(dǎo)引，因此這些缺口只在翼的折疊覆層上導(dǎo)引，當(dāng)翼被縮帆時(shí)。通過部分地牽引繩索169和170能夠?qū)崿F(xiàn)部分縮帆。通過在反向上激活伺服電機(jī)166實(shí)現(xiàn)解除縮帆，其中由滑翔傘構(gòu)成的迎風(fēng)部件101(參見圖2)通過其拱曲的形狀和繩索的牽引力沒有附加操縱力地再次占據(jù)解除縮帆的狀態(tài)。具有兩個(gè)纏繞盤167和168的驅(qū)動(dòng)軸不必象圖4c簡(jiǎn)示的那樣設(shè)置在紡織短臂162與163之間、即機(jī)翼翼型內(nèi)部。它們也可以有利地設(shè)置在容器102內(nèi)部，然后向著容器導(dǎo)引牽引繩索169和170。但是另一方面這些牽引繩索也可以在容器102旁邊導(dǎo)引。
對(duì)于在圖4d中所示的另一簡(jiǎn)示實(shí)施例，肋骨形的短臂175至178具有氣動(dòng)促動(dòng)器179至181，如同其相應(yīng)地在圖4b中所示的實(shí)施例中所使用的那樣，用于通過拉力減小短臂之間的距離并由此起到縮帆作用。所述促動(dòng)器的端部分別與兩個(gè)相鄰短臂固定連接。在這里也可以通過反向操縱促動(dòng)器179至181有效地實(shí)現(xiàn)解除縮帆。
另一未示出的實(shí)施例涉及能量獲取的使用，其中設(shè)有通過水流、尤其通過一個(gè)船舶螺旋槳或渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，它將所產(chǎn)生的電能輸送到一個(gè)蓄能器、尤其是氫氣發(fā)生器。在此也可以是一個(gè)單元，它僅僅為了獲取能量在地球的富風(fēng)地區(qū)驅(qū)動(dòng)，用于由所產(chǎn)生的電能通過水的電解分解產(chǎn)生氫氣，然后將氫氣輸送到相應(yīng)的儲(chǔ)罐并且在到達(dá)的港口卸載或者在海上給到相應(yīng)的輸送船。
關(guān)于本實(shí)施例的各部件的細(xì)節(jié)請(qǐng)參照同時(shí)遞交的本申請(qǐng)人的并行專利申請(qǐng)。
本發(fā)明不局限于所示的實(shí)施例。本發(fā)明范圍中的其它配置由從屬權(quán)利要求的組合給出，它們由專業(yè)人員根據(jù)上述的描述開發(fā)。
權(quán)利要求
1.具有風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置的船舶，其中一個(gè)具有一個(gè)機(jī)翼翼型的自由飛出的箏帆式迎風(fēng)部件(1)用作唯一的驅(qū)動(dòng)裝置、輔助的驅(qū)動(dòng)裝置或者緊急驅(qū)動(dòng)裝置，所述迎風(fēng)部件只通過一個(gè)必要時(shí)展開成許多固定繩索的牽引繩索(1.1)與船舶(4)連接，其特征在于，所述迎風(fēng)部件(1)通過至少一個(gè)位于迎風(fēng)部件上或里面的與迎風(fēng)部件處于作用連接的有效驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)通過改變其空氣動(dòng)力作用為了導(dǎo)引到并固定在一個(gè)基于船舶(4)的給定位置和/或?yàn)榱擞绕涫且越o定的飛行軌跡動(dòng)態(tài)地操縱而改變。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶，其特征在于，對(duì)有效的驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)從驅(qū)動(dòng)部件地點(diǎn)上的蓄能器輸送輔助能量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的船舶，其特征在于，設(shè)有通過改變迎風(fēng)部件(1)的取向、姿態(tài)和/或形狀來改變迎風(fēng)部件(1)的空氣動(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，用于改變迎風(fēng)部件(1)空氣動(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)包括通過影響迎風(fēng)部件流分離棱邊的取向?qū)ΨQ或非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型、通過扭轉(zhuǎn)機(jī)翼翼型、通過對(duì)稱和/或非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型的拱曲和/或縮帆和/或通過改變牽引繩索基于機(jī)翼翼型幾何形狀的作用點(diǎn)和/或改變機(jī)翼翼型的姿態(tài)角而改變形狀的機(jī)構(gòu)，其中用于改變形狀的機(jī)構(gòu)對(duì)于雙層的機(jī)翼翼型包括用于改變兩個(gè)層(105，106)之間的距離的機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的船舶，其特征在于，用于在兩側(cè)和/或反向的操作或者說用于同向或者說非對(duì)稱地改變機(jī)翼翼型的機(jī)構(gòu)具有一個(gè)公共的驅(qū)動(dòng)部件(140，145)。
6.如權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，對(duì)于至少局部由紡織的或其它柔性的材料制成的迎風(fēng)部件(1)，用于改變空氣動(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)具有一個(gè)用于借助于驅(qū)動(dòng)部件調(diào)整、最好通過延長(zhǎng)或縮短至少一個(gè)控制繩索(103)的裝置，其中該控制繩索(103)尤其具有至少一個(gè)起到升速或減速作用的滑車組形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或回程機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，許多控制繩索(103)形成一個(gè)矩陣式結(jié)構(gòu)，其中不同的控制繩索(103)通過一個(gè)公共的被驅(qū)動(dòng)操縱部件(140，145)一起被驅(qū)動(dòng)，各個(gè)控制繩索(103)必要時(shí)通過不同選擇的固定點(diǎn)和/或不同選擇的減速比或升速比以不同的行程被驅(qū)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部件由一個(gè)絞盤和/或一個(gè)直線促動(dòng)器(152)構(gòu)成，它尤其通過一種壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)，其中直線促動(dòng)器(152)尤其是一個(gè)氣動(dòng)的在過壓下在長(zhǎng)度上減小的部件。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，設(shè)有機(jī)構(gòu)，用于獲得至少間接地由表征風(fēng)向和/或風(fēng)速的信號(hào)和必要時(shí)表征海浪的信號(hào)組成的驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)的控制信號(hào)，其中表征風(fēng)向和/或風(fēng)速的信號(hào)和必要時(shí)表征海浪的信號(hào)通過相應(yīng)的傳感器獲得并且對(duì)于風(fēng)向和/或風(fēng)速是視在風(fēng)的風(fēng)向或者說風(fēng)速，它們最好直接在迎風(fēng)部件上獲得。
10.如權(quán)利要求9所述的船舶，其特征在于，對(duì)相應(yīng)傳感器后接一個(gè)控制器或邏輯單元，它由相應(yīng)傳感器信號(hào)以固定或變化的關(guān)系產(chǎn)生用于迎風(fēng)部件(1)的位置、取向和/或操縱信號(hào)，它至少間接地形成用于驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)的控制信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的船舶，其特征在于，在迎風(fēng)部件(1)上直接設(shè)有至少一個(gè)位置傳感器部件，它給出關(guān)于其在空間中的位置和/或取向的輸出信號(hào)，其中這個(gè)輸出信號(hào)輸送到減法裝置的第一輸入，位置、取向和/或操縱信號(hào)輸送到其另一輸入，并且在減法裝置的輸出上包括一個(gè)方向和/或修正信號(hào)，它至少間接地形成用于驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)的控制信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的船舶，其特征在于，對(duì)于位置傳感器涉及一個(gè)差分GPS或者另一導(dǎo)航儀，它必要時(shí)在引入附加的加速度傳感器信號(hào)和/或地球磁場(chǎng)傳感器信號(hào)的情況下產(chǎn)生關(guān)于迎風(fēng)部件(1)的位置和/或取向的信息。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，為了確定迎風(fēng)部件位置在船舶(4)上并在迎風(fēng)部件(1)上設(shè)有高度測(cè)量?jī)x。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，為了確定迎風(fēng)部件(1)的位置使用牽引繩索(1.1)的長(zhǎng)度和取向。
15.尤其如權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，設(shè)有機(jī)構(gòu)，用于引入一個(gè)尤其通過加速度傳感器、最好在牽引繩索方向上作用的船舶(4)的波浪運(yùn)動(dòng)分量用于以這種方式減小迎風(fēng)部件(1)的運(yùn)動(dòng)，即或者借助差分GPS的位置確定補(bǔ)償在牽引繩索方向上的船舶運(yùn)動(dòng)，由此使GPS信號(hào)涉及一個(gè)“靜止平臺(tái)”，和/或相應(yīng)地相位錯(cuò)開地控制絞盤(2)。
16.如權(quán)利要求11所述的船舶，其特征在于，所述方向和/或修正信號(hào)形成一個(gè)自動(dòng)控制裝置的輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)的輸入與該自動(dòng)控制裝置的輸出連接。
17.如權(quán)利要求11所述的船舶，其特征在于，將加速度傳感器和/或地球磁場(chǎng)傳感器的輸出信號(hào)作為其它修正信號(hào)輸送到自動(dòng)控制裝置。
18.如權(quán)利要求9至17中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，所述傳感器和信號(hào)處理機(jī)構(gòu)分別一方面位于船舶(4)甲板上，另一方面位于迎風(fēng)部件(1)上并且設(shè)有信號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)，用于影響在兩組傳感器與信號(hào)處理機(jī)構(gòu)之間的信號(hào)交換。
19.如權(quán)利要求9至18中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，所述位置和取向信號(hào)涉及迎風(fēng)部件(1)相對(duì)于船舶(4)的位置或者說涉及地球表面。
20.如權(quán)利要求9至19中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，所述傳感器部件由用于臨近或已經(jīng)產(chǎn)生流分離的傳感器構(gòu)成，它由一個(gè)位于迎風(fēng)部件(1)繞流表面處的部件組成，該部件對(duì)于比鄰的空氣流給出一個(gè)輸出信號(hào)。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)部件(140，145，152)和/或傳感器部件位于一個(gè)尤其流線形的容器(102)里面，該容器構(gòu)成牽引繩索(1.1)的力作用點(diǎn)并且源自固定和控制繩索(103)，迎風(fēng)部件(101)與它們連接。
22.如權(quán)利要求21所述的船舶，其特征在于，所述容器(102)是水滴形的。
23.如權(quán)利要求21所述的船舶，其特征在于，所述容器(102)是機(jī)翼翼型并且最好對(duì)準(zhǔn)牽引繩索(1.1)方向或者與其正交的方向。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的船舶，其特征在于，為了獲得能量設(shè)有一個(gè)通過在船舶(4)外部的水流、尤其是通過船舶螺旋槳或渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，它將產(chǎn)生的電能輸送到蓄能器、尤其是輸送到一個(gè)具有后置的儲(chǔ)藏容器的氫氣發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的船舶(4)，其中一個(gè)具有一個(gè)機(jī)翼翼型的自由飛出的箏帆式迎風(fēng)部件(1)用作唯一的驅(qū)動(dòng)裝置、輔助的驅(qū)動(dòng)裝置或者緊急驅(qū)動(dòng)裝置，該迎風(fēng)部件只通過一個(gè)必要時(shí)展開成許多固定繩索的牽引繩索(1.1)與船舶(4)連接，其中所述迎風(fēng)部件(1)通過至少一個(gè)位于迎風(fēng)部件上的與迎風(fēng)部件處于作用連接的有效驅(qū)動(dòng)部件(1.2)通過改變其空氣動(dòng)力作用為了導(dǎo)引到一個(gè)基于船舶(4)的給定位置或者說為了動(dòng)態(tài)地操縱而改變。
文檔編號(hào)B63H9/06GK1968848SQ200580020231
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者S·瓦拉格, S·穆勒 申請(qǐng)人:天帆兩合公司