專利名稱：具有可控風(fēng)箏的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，其包括與基站通過(guò)牽 引繩連接的迎風(fēng)件；設(shè)置在基站上并構(gòu)成為用于容納牽引繩的牽引繩段的 牽引繩存儲(chǔ)器、構(gòu)成為用于循環(huán)從牽引繩存儲(chǔ)器放出和收回牽引繩段的控 制裝置、構(gòu)成為用于將來(lái)通過(guò)牽引繩從迎風(fēng)件傳遞的風(fēng)力的能量和來(lái)自從 牽多1繩存儲(chǔ)器放出的牽引繩段運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成電、熱力或者M(jìn)能量形 式的換能器、構(gòu)成為用于產(chǎn)生皿件相對(duì)于氣流環(huán)繞軸線或者在一方向上 的受控運(yùn)動(dòng)的操縱裝置、構(gòu)成為用于借助操縱裝置將迎風(fēng)件在牽引繩M 出之后送入到具有低牽引繩力的飛行位置并將迎風(fēng)件在牽引繩段收回之 后ill^到具有高牽引繩力的飛行位置的控制單元。
背景技術(shù)：
這種設(shè)備由WO 00/40860有所乂>開(kāi)。所7〉開(kāi)的這種i殳備的基本原理在 于，使傘從低位上升到高位并在這種情況下將傘水平偏移通過(guò)其錨接點(diǎn)保 持在地面上。這種牽引力用于驅(qū)動(dòng)作為傘的保持點(diǎn)使用的絞盤，借助其旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在以一定的長(zhǎng)度放出保持繩后，將傘控制在地面保持點(diǎn)和 絞盤上方基本垂直的位置上并按照這種方式將保持繩上的繩牽引力降到 最低限度。保持繩再以放出的繩長(zhǎng)收回，將傘控制在地面保持點(diǎn)上方水平 偏移的位置上并開(kāi)始新的循環(huán)。M出時(shí)利用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量與在收回 時(shí)必然出現(xiàn)的差值中，在發(fā)電機(jī)的輸出端上形成從風(fēng)能中轉(zhuǎn)換的電能。
這種原理具有一系列的缺點(diǎn)，使其實(shí)際轉(zhuǎn)換變得困難并使經(jīng)濟(jì)效益的 取得變得困難。
第一個(gè)缺點(diǎn)在于，由于循環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)在電能的產(chǎn)生與消耗之間進(jìn)行 的循環(huán)轉(zhuǎn)換。這樣一方面會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，不能將任何產(chǎn)生的電能饋入公共或 者私人電網(wǎng)。此外這種循環(huán)轉(zhuǎn)換的缺點(diǎn)是，系統(tǒng)有規(guī)律地反復(fù)M出的開(kāi) 始過(guò)程向恒定的放出過(guò)程過(guò)渡。在此方面，開(kāi)始過(guò)程由于總系統(tǒng)的慣性在 很大的繩長(zhǎng)度范圍上延伸，由此在每次循環(huán)時(shí)通過(guò)不同的運(yùn)行點(diǎn)。此外，由于這些影響因素，不可能以經(jīng)濟(jì)的方式將發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)為可以從迎風(fēng)件中 轉(zhuǎn)換的能量，由此降低系統(tǒng)的效率并增加系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。
該系統(tǒng)的另 一缺點(diǎn)在于，只有在保持繩通過(guò)大長(zhǎng)度放出的情況下才能 經(jīng)濟(jì)g行。但這樣造成會(huì)降低系統(tǒng)效率的較大的繩重量。此外，牽引繩 段的大放出段將產(chǎn)生保持繩的嚴(yán)重磨損，其總體上造成系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性惡化 的后果。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，減少上述設(shè)備的至少一個(gè)問(wèn)題并提供一種無(wú) 論是在經(jīng)濟(jì)方面還是能量效率方面都得到改進(jìn)的設(shè)備。
該目的依據(jù)本發(fā)明由此得以實(shí)現(xiàn)，即迎風(fēng)件具有空氣動(dòng)力學(xué)的輪廓， 其在氣流方向垂直于牽引繩的情況下，在牽引繩的方向上產(chǎn)生升空力，操 縱裝置構(gòu)成為用于產(chǎn)生迎風(fēng)件相對(duì)于氣流在第二方向上或者環(huán)繞與第一
方向或第一軸線不同的笫二軸線的受控運(yùn)動(dòng)，以及控制單元構(gòu)成為用于佳: 迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明基于這種認(rèn)識(shí)通過(guò)如下方式可以避免上述設(shè)備的大量問(wèn)題，
在與保持繩垂直的平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。為此目的，依據(jù)本 發(fā)明IMiUt置這樣構(gòu)成，使其與im件的上述控制附加在向垂直位置放出 過(guò)程結(jié)束時(shí)，在地面保持點(diǎn)上方與保持繩垂直的平面上也可以在與此不同 的第二方向上控制，由此依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備允許在保持繩的放出期間，利 用迎風(fēng)件可以構(gòu)成一方面在其形狀方面和另一方面在其程度方面不同的 飛行圖形。依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備由此可以使例如已經(jīng)固定在程序運(yùn)行過(guò)程中 上述預(yù)先確定的飛行軌跡上在保持繩的放出期間飛行或者借助調(diào)節(jié)電路 預(yù)先確定的飛行軌跡在放出期間飛行。按照這種方式， 一方面可以提高牽 引繩力并且另一方面可以在放出過(guò)程的任何時(shí)間點(diǎn)上根據(jù)所要求的數(shù)值 調(diào)節(jié)或控制牽引繩力的程度，以便由此達(dá)到優(yōu)化的放出過(guò)程和換能器的優(yōu) 化運(yùn)行。
依據(jù)本發(fā)明的操縱裝置例如可以通過(guò)多個(gè)分布在迎風(fēng)件與基站之間的 控制繩及這些控制^目應(yīng)的收回或放出裝置組成。操縱裝置特別是還可以 包括在保持繩與迎風(fēng)件之間迎風(fēng)件附近并與其以恒定距離設(shè)置的控制平 臺(tái)，其借助多個(gè)牽引和控制繩與迎風(fēng)件連接并設(shè)置在這些牽引和控制繩相應(yīng)的收回或放出裝置上。這種進(jìn)一步構(gòu)成的優(yōu)點(diǎn)是，迎風(fēng)件與基站唯一的
繩連接和控制繩僅通過(guò)控制平臺(tái)與im件之間短距離延伸。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的控制單元最好包括電子數(shù)據(jù)處理裝置，其借助調(diào) 節(jié)電路或者借助對(duì)確定飛行圖形及其時(shí)間進(jìn)程預(yù)編程的數(shù)據(jù)組相應(yīng)操作 用于控制繩或牽引和控制繩的收回和放出的裝置以執(zhí)行飛行圖形。
在笫一有利的實(shí)施方式中，控制單元和操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件 在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿圓形或者橢圓形的飛
行軌跡或者具有水平或者垂直的8字形的飛行軌iti^動(dòng)。
情況表明，這些飛行圖形一方面利用可靠和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的控制裝置實(shí)現(xiàn) 并且另一方面利用這些飛行圖形可以取得優(yōu)化的繩牽引力。特別有利的 是，牽引繩的放出期間在兩個(gè)飛行圖形之間一次或者多次交替，以便由此 相應(yīng)考慮不同高度上存在的風(fēng)情、放出it^和迎風(fēng)件的速度。飛行圖形本 身此外可以有利地在此前介紹的等量變化時(shí)也等量變化，也就是說(shuō)，在牽 引繩的放出期間在其程度上減小或者加大。
本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式在于，控制單元和操縱裝置構(gòu)成為用 于使迎風(fēng)件在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿多個(gè)彼此 連續(xù)、循環(huán)反復(fù)和封閉的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
在這種進(jìn)一步構(gòu)成中，迎風(fēng)件最好在牽引繩的放出期間在這種飛行軌 跡上運(yùn)動(dòng)，4吏其持續(xù)產(chǎn)生一種可用于產(chǎn)生能量的高牽引繩力。迎風(fēng)件的飛 行軌跡據(jù)此在牽引繩的放出期間不是向可用于高牽引繩力的風(fēng)窗側(cè)面和 上部邊緣區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而是最好基本環(huán)繞該風(fēng)窗中心的區(qū)域運(yùn)動(dòng)并提供迎 風(fēng)件與基站之間盡可能高的水平偏移，M這種情況下并不ii^過(guò)小的飛 行高度。在設(shè)備的這種構(gòu)成中一般情況下出現(xiàn)的問(wèn)題是，迎風(fēng)件必須在放 出過(guò)程開(kāi)始時(shí)加速度，其中，可能附加出現(xiàn)基站運(yùn)動(dòng)的和所要加il^部件
出過(guò)程結(jié)束時(shí)重新減速。依據(jù)本發(fā)明的操縱裝置和控制單元現(xiàn)在可以4吏迎 風(fēng)件在對(duì)這三種飛行狀態(tài)的每一種優(yōu)化的飛行軌跡上運(yùn)動(dòng)，以《更由此通過(guò) 整個(gè)放出過(guò)程取得對(duì)從牽引繩力和牽引繩運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換優(yōu)化的運(yùn)行 狀態(tài).這樣例如在加速度過(guò)程期間可以調(diào)整特別高的牽引繩力，以便將這 種不穩(wěn)定階段保持在很短程度上，牽引繩力然后在加速度階段結(jié)束后降 低，以便在較長(zhǎng)時(shí)間上可以使?fàn)恳K力和放出運(yùn)動(dòng)與換能器的設(shè)計(jì)點(diǎn)精確配合，使整個(gè)設(shè)備的負(fù)荷與迎風(fēng)件的減速過(guò)程相聯(lián)系保持在低水平上。
在此方面特別有利的是，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備通過(guò)用于檢測(cè)牽引繩力的 傳感器改進(jìn)，其與控制單元連接，以^f更將所檢測(cè)的牽引繩力傳送到控制單 元，以及控制單元和操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行 平面上在牽引繩放出期間至少兩個(gè)彼此連續(xù)的飛行軌跡上這樣運(yùn)動(dòng)，使得 牽引繩力保持基本不變。牽引繩力對(duì)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的變 量并此外在強(qiáng)風(fēng)情時(shí)保證整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行可靠性也是重要的。正如此前所
介紹的那樣，特別有利的是i^X件在確定的飛行軌跡上運(yùn)動(dòng)，以便由此有 針對(duì)性地改變牽引繩力或者有針對(duì)性地保持恒定。在大部分放出過(guò)程期 間，加it^階段結(jié)束之后和減速階段開(kāi)始之前，特別有利的是這樣控制迎 風(fēng)件，使?fàn)恳K力和放出iU^本不變。為此一方面直接的調(diào)節(jié)電路可以
利用輸入值完成牽引繩力并利用控制指4Ht為輸出值，或者例如可以根據(jù)
所檢測(cè)的牽引繩力或者牽引繩力所檢測(cè)的變化，從具有不同飛行圖形或者 飛行軌跡規(guī)模的預(yù)儲(chǔ)存的列表中選擇適用的飛行軌跡或飛行軌跡規(guī)模并 選擇用于實(shí)施這種飛行軌跡的相應(yīng)控制措施。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備第二種特別優(yōu)選的實(shí)施方式在于，控制單元和操縱 裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中在封閉的飛行軌 跡上運(yùn)動(dòng)，并用于使迎風(fēng)件在牽引M出期間運(yùn)動(dòng)到具有高牽引繩力的飛 行軌跡段上，以4牽引繩收回期間運(yùn)動(dòng)到具有低牽引繩力的飛行軌跡段 上。這種進(jìn)一步構(gòu)成與此前所稱在放出過(guò)程期間具有多個(gè)循環(huán)反復(fù)和封閉 飛行軌跡的進(jìn)一步構(gòu)成的區(qū)別特別在于，迎風(fēng)件在放出過(guò)程期間僅一個(gè)分 段經(jīng)過(guò)唯一封閉的飛行軌跡。放出過(guò)程期間的該分段相當(dāng)于在飛行的飛行 軌跡中產(chǎn)生最高牽引繩力的那個(gè)飛行軌跡段。在經(jīng)過(guò)最高牽引繩力的該分 段后，迎風(fēng)件t低牽引繩力的飛行軌跡段，該段典型地處于可利用的風(fēng) 窗側(cè)面或者上部邊緣上。在該飛行軌跡段上，然后將牽引繩重新以此前放 出的那個(gè)長(zhǎng)度收回，其中，不言而喻也可以調(diào)整收回長(zhǎng)度與放出長(zhǎng)度之間 的差值，例如環(huán)繞飛行軌跡以更大或者更小的高度結(jié)束并為此目的升高或 者降低 件。該進(jìn)一步構(gòu)成特別適用于僅利用牽引繩的少量放出長(zhǎng)度或 收回長(zhǎng)度工作，而且在這種情況下， 一方面在放出階段與收回階段之間取 得比此前所介紹的放出過(guò)程期間具有多個(gè)飛行軌跡的進(jìn)一步構(gòu)成方式更 高頻率的交替。這一點(diǎn)特別是在考慮到后面介紹的使循環(huán)產(chǎn)生的能量穩(wěn)定 的進(jìn)一步構(gòu)成情況下是有利的。此外，由此減少所放出段的長(zhǎng)度，從而簡(jiǎn)化整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和減少牽引繩的磨損。與此前介紹的放出過(guò)程期間具有 多個(gè)飛行軌跡的進(jìn)一步構(gòu)成相比，這種進(jìn)一步構(gòu)成的主要區(qū)別在于，迎風(fēng) 件在這種進(jìn)一步構(gòu)成中最好在每個(gè)飛行軌跡期間最好一次控制在特別低 的牽引繩力范圍內(nèi)，以便可以在盡可能低的牽引繩力情況下進(jìn)行牽引繩的
收回過(guò)程。也就是說(shuō)，與前述實(shí)施方式相反，這種實(shí)施方式不追求i^X件 在高牽引繩力飛行軌跡的每個(gè)點(diǎn)上飛行，而是>^用于牽引繩放出的確定
飛行軌跡段期間，在l^Ut的飛行軌跡段上牽引繩在盡可能低的牽引繩力情 況下重新收回。
該實(shí)施方式可以得到進(jìn)一步改進(jìn)的是，控制單元和操縱裝置構(gòu)成為用 于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中在圓或者水平或者垂直的橢圓 上運(yùn)動(dòng)，其中控制單元構(gòu)成為用于在水平方向上一個(gè)或者兩個(gè)側(cè)面飛行軌 跡段或在垂直橢圓段情況下最高飛行軌跡段上收回并在與該飛行軌跡段 連接的飛行軌跡段期間放出。橢圓或者圓形飛行軌跡為這種實(shí)施方式提供 牽引繩放出并因此從風(fēng)力中獲取能量的飛行軌跡段與牽引繩收回的飛行 軌跡段之間一種特別有益的關(guān)系。優(yōu)化飛行軌跡的目標(biāo)是，盡可能迅速并 在盡可能少的能量消耗下通過(guò)牽引繩收回期間的飛行軌跡段和與此同時(shí) 收回此前放出的全部牽引繩長(zhǎng)度，而收回期間的飛行軌跡段應(yīng)盡可能長(zhǎng)并 在盡可能高的牽引繩力情況下飛過(guò)。
作為對(duì)此前介紹的實(shí)施方式的替代同樣有利的是，控制單元和操縱裝 置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中在水平或者垂直方 向上的8字形上運(yùn)動(dòng)，其中控制單元構(gòu)成為用于將牽引繩在水平方向上側(cè) 面飛行軌跡段或最高飛行軌跡段期間收回并在與上述飛行軌跡段連接的 交叉飛行軌跡段期間放出。這種形狀的飛行軌跡一方面的優(yōu)點(diǎn)是，如果交 叉點(diǎn)基本處于理想風(fēng)區(qū)內(nèi)的話，那么該飛行軌跡停留在該理想風(fēng)區(qū)附近長(zhǎng) 距離的飛行軌跡上。此外，在水平或垂直8字形的飛行軌跡上牽引繩不產(chǎn) 生扭轉(zhuǎn)，由此可以取消其他情況下為此所需例如樞軸承方式的旋轉(zhuǎn)分離。
在此方面，特別優(yōu)選控制單元和操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在水平 方向上側(cè)面的飛行軌跡段期間在重力方向上運(yùn)動(dòng)。正如此前介紹的那樣， 迎風(fēng)件在這種實(shí)施方式中至少控制在可利用的風(fēng)窗邊緣上的側(cè)面或上部 范圍內(nèi)，以便使?fàn)恳K力最小化。在該邊緣上，飛行位置一般不如其他范 圍穩(wěn)定，從而特別是在風(fēng)力或者風(fēng)向波動(dòng)的情況下，對(duì) 件的控制可能 性會(huì)出現(xiàn)限制。這一點(diǎn)優(yōu)選可以得到補(bǔ)償，方法是迎風(fēng)件在水平定向的8字形情況下在該不夠穩(wěn)定的邊緣區(qū)域內(nèi)在重力方向上運(yùn)動(dòng)并由此通過(guò)重 力產(chǎn)生自穩(wěn)定。按照這種方式，即使在控制能力暫時(shí)受到限制的情況下， 迎風(fēng)件的飛行速度并因此迎風(fēng)件在可利用的風(fēng)窗中心方向上的返回仍可 保持足夠的控制能力。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，特別是依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備此前介紹的兩種特別有 利的實(shí)施方式，可以通過(guò)一種用于將通過(guò)換能器產(chǎn)生的循環(huán)能量轉(zhuǎn)換成恒 定能量的裝置進(jìn)一步構(gòu)成，特別是飛輪、蓄壓器、用于將能量暫時(shí)儲(chǔ)存在 提高的重量?jī)?nèi)的升降裝置、至少一個(gè)電容器和/或者至少一個(gè)蓄電池。在許 多應(yīng)用情況下，能量通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的裝置提供，該裝置一方面的特征在 于通過(guò)牽引繩的放出與收回之間循環(huán)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的循環(huán)變化和另一方面的 特征在于牽引繩力或者牽引繩放出速度上可能的變化，不適用直接饋^
部或者公共電網(wǎng)或者以其他方式在這種變化的形式下用于中繼傳輸或者 消耗。出于這種原因，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備一種重要的進(jìn)一步構(gòu)成在于，實(shí) 現(xiàn)將循環(huán)能量供給轉(zhuǎn)換成恒定能量供給，這一點(diǎn)可以通過(guò)不同的穩(wěn)定裝置 實(shí)現(xiàn)。在此方面，不同的穩(wěn)定裝置祁^據(jù)應(yīng)用目的、能量形式并才艮據(jù)投資額 配合選擇。
此外優(yōu)選依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備通過(guò)用于儲(chǔ)存通過(guò)換能器產(chǎn)生的能量的裝 置進(jìn)一步構(gòu)成。通過(guò)這種進(jìn)一步構(gòu)成，也可以在與電網(wǎng)的連接線路旁邊運(yùn) 行依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備并在這種情況下暫時(shí)儲(chǔ)存從風(fēng)力中轉(zhuǎn)換的能量和在 將儲(chǔ)存裝置充滿后從中輸出，例如通過(guò)輸送裝置或者通過(guò)包括儲(chǔ)存裝置在 內(nèi)的依據(jù)本發(fā)明的整個(gè)裝置在供電部位上運(yùn)送到公共或者私人電網(wǎng)內(nèi)。依 據(jù)本發(fā)明的設(shè)備這樣特別是可以在例如像船舶這種浮動(dòng)平臺(tái)上運(yùn)行，該船 舶在一定的運(yùn)行時(shí)間后停泊在供電部位上并輸出所儲(chǔ)存的能量。
此外優(yōu)選換能器包括氣動(dòng)或者液壓缸，其通過(guò)牽引繩力和運(yùn)動(dòng)操縱并 且其缸室用于產(chǎn)生流體壓力和流體流動(dòng)。利用這種進(jìn)一步構(gòu)成實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單和堅(jiān)固耐用的能量轉(zhuǎn)換。該進(jìn)一步構(gòu)成特別適用于依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的 實(shí)施方式，其中迎風(fēng)件在封閉的飛行軌跡上與牽引繩平行的平面上運(yùn)動(dòng)并 且牽引繩在這種情況下根據(jù)正在飛過(guò)高牽引繩力還是低牽引繩力的飛行 軌跡段交替放出和收回。
特別優(yōu)選換能器為發(fā)電機(jī)，其軸通過(guò)牽引繩的繩輪傳動(dòng)。這種實(shí)施方 式一方面堅(jiān)固耐用并且另一方面可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成可為多種目使用的電 能。在此方面，該設(shè)備最好通過(guò)用于將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能 量的裝置進(jìn)一步構(gòu)成，特別是用于從空氣的二氧化碳中制造合成氣體的裝 置、用于從海水中產(chǎn)生蒸餾水的裝置、用于從天然氣或者生物材料中產(chǎn)生 合成油的裝置。
這種實(shí)施方式特別適用于補(bǔ)充確定能量形式的局部需要或者從特別容 易儲(chǔ)存的電能中產(chǎn)生能量形式。
此外有利的是，換能器構(gòu)成為用于產(chǎn)生氫。
通過(guò)這種進(jìn)一步構(gòu)成也可以為多種目的提供可為此儲(chǔ)存的能量形式。
在此方面特別有利的是，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備通過(guò)與蓄能器連接的壓縮 機(jī)進(jìn)一步構(gòu)成，該壓縮機(jī)通過(guò)牽引繩驅(qū)動(dòng)并與換能器以這種方式連接，使 得產(chǎn)生的氫由壓縮機(jī)壓縮并壓縮地儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)。通過(guò)這種進(jìn)一步構(gòu) 成，用于儲(chǔ)存產(chǎn)生的氫氣所需的壓縮直接從牽引繩力和牽引繩運(yùn)動(dòng)的^ 能中產(chǎn)生并由此避免效率損耗，由此提高依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備通過(guò)能量的轉(zhuǎn) 換和儲(chǔ)存得到平衡的全部效率。
此外，優(yōu)選牽引繩存儲(chǔ)器包括用于4^牽引繩的裝置和導(dǎo)輪，其固定 在相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)上并且其能與換能器連接以便傳遞牽引繩力和 運(yùn)動(dòng)。按照這種方式，迎風(fēng)件的飛行和降落過(guò)程通過(guò)操縱用于巻取牽引繩 的裝置進(jìn)行并且依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的運(yùn)行操作在4^裝置停機(jī)時(shí)進(jìn)行，其 中，牽引繩的力和運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換所需的傳遞通過(guò)平臺(tái)和牽引固定在平臺(tái)上 的操縱裝置的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行。平臺(tái)在此方面可以進(jìn)行循環(huán)振蕩的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者
在例如圓形軌跡或者橢圓形軌跡或者8字形軌跡等封閉的軌跡上連續(xù)運(yùn)
動(dòng)。特別是平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡可與迎風(fēng)件的運(yùn)動(dòng)或者牽引繩力的分布相配合。
在此方面，特別優(yōu)選平臺(tái)在固定于地面的軌道上滾動(dòng)，該軌道最好是 彎曲的、特別是封閉的。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備另一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式的特征在于至少一個(gè)另
外的第二牽引繩;M目應(yīng)的第二迎風(fēng)件，
-該第二迎風(fēng)件具有空氣動(dòng)力學(xué)的4^廓，其在氣流方向垂直于牽引繩的情 況下，在牽引繩的方向上產(chǎn)生升空力，以及
國(guó)具有操縱裝置，其構(gòu)成為用于產(chǎn)生第二迎風(fēng)件相對(duì)于氣;脈第一方向上或者環(huán)繞第一軸線以及在與該第一方向不同的第二方向上或者環(huán)繞與第 一軸線不同的第二軸線的受控運(yùn)動(dòng)，
其中，控制單元構(gòu)成為用于使第二迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面 中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)，使得第二牽引繩的放出和收回相對(duì)于第一 牽引繩具有相位差。
使用第二迎風(fēng)件可以使依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的功率保持恒定，方法是兩 個(gè)迎風(fēng)件以這種方式彼此以一定的相位差放出和收回，使每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上可 以從兩個(gè)迎風(fēng)件之一中產(chǎn)生能量。兩個(gè)迎風(fēng)件可以在不同的飛行軌跡上運(yùn) 動(dòng)或者可以在一致的飛行軌跡上依次運(yùn)動(dòng)。這種進(jìn)一步構(gòu)成特別是也可以 如下進(jìn)一步J L艮，即提供大量的迎風(fēng)件，它們以這種方式彼此以一定的相 位差在預(yù)先確定的飛行軌跡上運(yùn)動(dòng)，使從迎風(fēng)件的牽引繩力和牽引繩運(yùn)動(dòng) 和從中獲取的能量重疊時(shí)，形成基本上在時(shí)間上恒定的能量獲取。
優(yōu)選依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備按照一種用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方法運(yùn)
行，具有以下步驟
-循環(huán)放出和收回借助牽引繩與牽引繩存儲(chǔ)器連接的5^X件，
-將來(lái)自通過(guò)牽引繩從迎風(fēng)件傳遞的風(fēng)力和來(lái)自牽引繩存儲(chǔ)器放出 的牽引繩段的運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換成電、熱力或者機(jī)械能形式，
-在繩a出之后將迎風(fēng)件控制到具有低繩力的飛行位置內(nèi)，以及
-在繩段收回之后將迎風(fēng)件控制到具有高繩力的飛行位置內(nèi)，
其特征在于，
-迎風(fēng)件被操縱為環(huán)繞不同于第一軸線或者第一方向的第二軸線或 者第二方向運(yùn)動(dòng)，以及
國(guó)使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn) 動(dòng)。
對(duì)各方法步驟的細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和舉例參照適用于實(shí)施該方法的各自依據(jù) 本發(fā)明的i更備此前介紹的方案。
在此方面，優(yōu)選迎風(fēng)件在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面 中沿圓形或者橢圓形的飛行軌跡或者沿具有水平或者垂直的8字形的飛行 軌跡運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步優(yōu)選的是，迎風(fēng)件在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平 面中在多個(gè)彼此連續(xù)、循環(huán)反復(fù)和封閉的飛行軌跡上運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，檢測(cè)牽引繩力，將所檢測(cè)的牽引繩力傳送到控制單 元，并且在牽引給改出期間，將迎風(fēng)件控制在與牽引繩垂直的飛行平面中 的至少兩個(gè)彼此連續(xù)的飛行軌跡上，使得牽引繩力保持基本不變。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中在封閉的飛行 軌跡上運(yùn)動(dòng)，以及
-在牽引^L出期間，被控制到具有高牽引繩力的飛行軌跡段上以及
-在牽引繩收回期間，被控制到具有低牽引繩力的飛行軌跡段上。
進(jìn)一步優(yōu)選，將迎風(fēng)件控制在與牽引繩垂直的飛行平面中的圓或者水 平或者垂直方向上的橢圓上并且在水平方向上側(cè)面或上部飛行軌跡段期 間收回牽引繩并在與上述飛行軌跡段連接的飛行軌跡段期間放出牽引繩。
進(jìn)一步優(yōu)選的，將迎風(fēng)件控制在與牽引繩垂直的飛行平面中的水平或 者垂直定向的8字形上并且在水平方向上側(cè)面飛行軌跡段或上部飛行軌跡 段期間收回牽引繩并在與上述飛行軌跡段連接的交叉飛行軌跡段期間放 出牽引繩。
進(jìn)一步優(yōu)選，在水平方向上側(cè)面飛行軌跡段期間控制牽引繩在重力方 向上。
進(jìn)一步優(yōu)選將由換能器產(chǎn)生的循環(huán)能量轉(zhuǎn)換成恒定能量。
進(jìn)一步優(yōu)選儲(chǔ)存通過(guò)換能器產(chǎn)生的能量。
進(jìn)一步優(yōu)選利用運(yùn)動(dòng)的迎風(fēng)件的能量產(chǎn)生氫。
進(jìn)一步優(yōu)選，借助通過(guò)牽引繩驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)壓縮氫并將氫壓縮儲(chǔ)存在 蓄能器內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法特別適合于在船舶或者水上平臺(tái)上使用。在 這種情況下， 一方面船舶或平臺(tái)上局部必需的能量通過(guò)該i殳備或該方法提 供或者船舶或平臺(tái)可以海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的方式運(yùn)行和所轉(zhuǎn)換的能量連 續(xù)供給電網(wǎng)或者為以后輸出和以后供電中間存儲(chǔ)。
在此方面，對(duì)依據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用特別優(yōu)選船舶或水上平臺(tái)在獲取能量 期間與固定的對(duì)接站連接，通過(guò)該對(duì)接站將所獲取的能量輸入固定的電網(wǎng)內(nèi)。按照這種方式，避免能量必須中間存儲(chǔ)在船舶上和同時(shí)可以使該設(shè)備 或該方法在船舶上設(shè)置或運(yùn)行并因此可以移動(dòng)運(yùn)動(dòng)到存在相應(yīng)對(duì)接站的 能量特別充裕的地區(qū)。


現(xiàn)借助附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)ei兌明。其中
圖1示出依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備第一實(shí)施方式側(cè)面的立體圖2示出依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備第二實(shí)施方式側(cè)面的立體圖3示出依據(jù)本發(fā)明的方法第一實(shí)施方式飛行位置示意過(guò)程與風(fēng)向垂 直的視圖4示出在圖3的飛行順序中在時(shí)間上的能量分布的視圖5示出依據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施方式飛行順序與風(fēng)向基本垂直 立體圖的示意圖6示出圖5的飛行軌跡沿風(fēng)向的視圖；以及
圖7示出圖5和6的飛行軌跡在時(shí)間上能量分布的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出可控風(fēng)箏10，其借助多個(gè)控制繩lla-d固定在操縱裝置20 上。操縱裝置20借助牽引繩21與錨接在地面上的牽引繩絞盤30連接。
電力工作機(jī)40與牽引繩絞盤30連接，并可以轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。 發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)40與用于過(guò)濾所產(chǎn)生的能量或用于中間存儲(chǔ)所產(chǎn)生能量的 裝置50連接，該裝置與公共電網(wǎng)60連接以便供給所獲取的能量。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施方式?？煽仫L(fēng)箏10也借助控制 繩lla-d與操縱裝置20連接，該操縱裝置本身通過(guò)牽引繩21與地面站連 接。來(lái)自風(fēng)箏10的牽引繩21通過(guò)導(dǎo)輪41轉(zhuǎn)為水平分布并引導(dǎo)到牽引繩絞 盤30上。
導(dǎo)輪41支承在水平可移動(dòng)支承的行走車上，該行走車可以在兩個(gè)終端 位置之間振蕩往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
行走車42與液壓缸43的缸桿連接并在行走車42運(yùn)動(dòng)時(shí)缸43的釭桿移入和移出。
缸43的缸室本身與液壓馬達(dá)44連接，該液壓馬M處于壓力下的液 體的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并且用法蘭連接于能從這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生電 流的發(fā)電機(jī)45。
發(fā)電機(jī)45又與用于過(guò)濾所獲取的能量的裝置連接，該裝置與公共電網(wǎng) 連接(圖2中未示出)。
為了在行走車42上實(shí)施收回運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)44連同發(fā)電機(jī)45可以轉(zhuǎn) 換為電動(dòng)機(jī)45和液壓泵44并相應(yīng)操作';^釭。
圖1和2的兩種實(shí)施方式此外包括中央控制裝置70或170，其將控制 指令通過(guò)無(wú)線電傳遞傳送到操縱裝置20。控制單元70與過(guò)濾裝置50連接 并從其獲得發(fā)電扭電動(dòng)機(jī)40或44和45的實(shí)際能量產(chǎn)生狀態(tài)或能量消耗 狀態(tài)的信息。根據(jù)這些信息和例如像風(fēng)向、風(fēng)力、風(fēng)箏定位和位置等其他 數(shù)據(jù)，控制單元70促使操縱裝置實(shí)施可控風(fēng)箏10下面詳細(xì)介紹的方向變 化，以便繞確定的飛行軌跡飛行。
圖3和4示出依據(jù)本發(fā)明的能量獲取方法的第一過(guò)程。在普通的啟動(dòng) 之后，循環(huán)在飛行軌跡的位置l上開(kāi)始。從該位置l出發(fā)，放出牽引繩21 并且可控風(fēng)箏IO借助操縱裝置20運(yùn)動(dòng)，并且沿著垂直于牽引繩的平面垂 直的飛行軌跡與該放出運(yùn)動(dòng)疊加，該飛行軌跡例如可以圓弧形或者8字形 分布。圓弧的幅度及其水平或者垂直定向根據(jù)風(fēng)向而這樣選擇，使其可以 從由風(fēng)箏10產(chǎn)生的牽引繩力和牽引繩運(yùn)動(dòng)中借助于發(fā)電機(jī)產(chǎn)生恒定的能 量。
在位置2上降低牽引繩的放出^并借助操g置將牽引繩的運(yùn)動(dòng)方 向轉(zhuǎn)換為如下方向，該方向基本上通向垂直地在牽引繩地面固定點(diǎn)上面位 置內(nèi)。這種運(yùn)動(dòng)期間，可控風(fēng)箏10也在環(huán)形軌跡或者8字形或者這類軌跡 上這樣運(yùn)動(dòng)，使其能夠獲得另外恒定的能量產(chǎn)生。在牽引繩力不再足以產(chǎn) 生能量的確定位置3上，牽引繩的放出運(yùn)動(dòng)完4^止和可控風(fēng)箏轉(zhuǎn)4本 垂直地在地面固定點(diǎn)的上方的頂點(diǎn)。
如果在位置4上到達(dá)頂點(diǎn)，那么發(fā)電機(jī)40轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)并將牽引繩在 消耗能量的情況下收回直至位置5。因?yàn)樵诳煽仫L(fēng)箏10的該飛行位置上的 牽引繩力小于與地面固定點(diǎn)7JC平偏移的飛行位置上的，所以用于收回此前 放出的牽引繩長(zhǎng)度所需的能量小于牽引^l:出時(shí)獲取的能量。從圖4中畫(huà)陰影線的面積100和畫(huà)陰影線的面積101的差值中，得出依據(jù)本發(fā)明的方
法每次循環(huán)時(shí)所獲取的總能量。
可控風(fēng)箏10又從位置5朝水平方向上引導(dǎo)到位置1并重新開(kāi)始循環(huán)。
圖5-7示出依據(jù)本發(fā)明的能量獲取方法的第二實(shí)施方式。在飛行過(guò)程 中放出之后，循環(huán)在飛行軌跡的位置201上開(kāi)始，該飛行軌跡在所示的舉 例中以8字形的方式分布。8字形的飛行軌跡位于與牽引繩垂直并同時(shí)與 風(fēng)向基本垂直的平面上或位于由牽引繩作為半徑所確定的基本球形的面 上。
從位置201出發(fā)，可控風(fēng)箏10通過(guò)最大牽引繩力的窗口導(dǎo)向到位置 202并在這種情況下放出牽引繩。位置201與202之間的飛行軌跡段因此 用于產(chǎn)生圖7中能量300。
在位置202上，可控風(fēng)箏達(dá)到可利用風(fēng)窗的最外部邊緣80并且牽引繩 力是最小的?？煽仫L(fēng)箏現(xiàn)在沿垂直的向下的環(huán)線被導(dǎo)向到位置203并且在 此在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)的情況下?tīng)恳K以此前在位置201與202之間放 出的長(zhǎng)度被收回。在這種情況下，因?yàn)闋恳K力小于在點(diǎn)201與202之間 的力，所以需要消耗比此前所獲取的能量小的能量301。
從點(diǎn)203出發(fā)，可控風(fēng)箏又通過(guò)最高牽引繩力的區(qū)域被導(dǎo)向到位置204 并在此過(guò)程中放出?？煽仫L(fēng)箏在此方面與其先前在點(diǎn)201與202之間的飛 行軌跡交叉。在這種情況下，也獲取典型地基本相當(dāng)于能量300的能量302。
在位置204上，可控風(fēng)箏到達(dá)可利用風(fēng)窗的相對(duì)邊緣81并且牽引繩力 又是最小的?？煽仫L(fēng)箏又沿向下的環(huán)線上被引導(dǎo)并達(dá)到起始位置201。在 這些位置204與201之間，牽引繩又以在位置203與204之間放出的量收 回。為了收回牽引繩需要基;M目當(dāng)于能量301的能量303。循環(huán)現(xiàn)在重新 開(kāi)始。
通過(guò)能量300和302的相加并且減去能量301和303可以計(jì)算出每次 循環(huán)中所獲取的總能量。
權(quán)利要求
1. 一種用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，包括-迎風(fēng)件(10)，其通過(guò)牽引繩(21)與基站連接；-牽引繩存儲(chǔ)器(30；41、42)，其設(shè)置在基站上并構(gòu)成為用于容納牽引繩的牽引繩段；-控制裝置(70)，其構(gòu)成為用于循環(huán)從牽引繩存儲(chǔ)器放出和收回牽引繩段；-換能器(40；43)，其構(gòu)成為用于將來(lái)自通過(guò)牽引繩從迎風(fēng)件傳遞的風(fēng)力的能量和來(lái)自牽引繩存儲(chǔ)器放出的牽引繩段運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成電、熱力或者機(jī)械的能量形式，-操縱裝置(20)，其構(gòu)成為用于產(chǎn)生迎風(fēng)件相對(duì)于氣流環(huán)繞第一軸線或者在第一方向上的受控運(yùn)動(dòng)，-控制單元(70)，構(gòu)成為用于借助操縱裝置(20)i 將迎風(fēng)件在牽引繩段放出之后送入具有低牽引繩力的飛行位置，并將ii 迎風(fēng)件在牽引繩段收回之后送入具有高牽引繩力的飛行位置，其特征在于，-所述迎風(fēng)件(10)具有空氣動(dòng)力學(xué)的輪廓，其在氣流方向垂直于牽引繩的情況下，在牽引繩的方向上產(chǎn)生升空力，-所述操縱裝置(20)構(gòu)成為用于產(chǎn)生迎風(fēng)件相對(duì)于氣流在第二方向上或者環(huán)繞與第一方向或第一軸線不同的第二軸線的受控運(yùn)動(dòng)，以及-所述控制單元(70；170)構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在垂直于牽引繩的飛行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
2. 按權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(70)和 所述操縱裝置(20 )構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在牽引繩放出期間在垂直于牽 引繩的飛行平面中沿圓形或者橢圓形的飛行軌跡(1-2)或者沿具有水 平或者垂直的8字形的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元和所 述操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿多個(gè)彼此連續(xù)、循環(huán)反復(fù)并封閉的飛行軌跡(1-2)運(yùn)動(dòng)。
4.按權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于用于檢測(cè)牽引繩力的傳 感器，其與所述控制單元連接以便將所檢測(cè)的牽引繩力傳送到控制單 元，并且其特征在于，所述控制單元和所述操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng) 件在牽引繩放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿至少兩個(gè)彼此連 續(xù)的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)，使得牽引繩力保持基本不變。
5.按權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(170 ) 和所述操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿 封閉的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)，并構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件-在牽引繩放出期間運(yùn)動(dòng)到具有高牽引繩力的飛行軌跡段 (201-202、 203-204)上，以及-在牽引繩收回期間運(yùn)動(dòng)到具有低牽引繩力的飛行軌跡段 (202-203、 204-201 )上。
6. 按權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元和所述 操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿圓或者 沿水平或者垂直的橢圓運(yùn)動(dòng)，其中所述控制單元構(gòu)成為用于在迎風(fēng)件在 水平方向上一個(gè)或者兩個(gè)側(cè)面飛行軌跡段或上部飛行軌跡段期間收回 牽引繩并在與上述飛行軌跡段連接的飛行軌跡段期間放出牽引繩。
7. 按權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元和所述 操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿水平或 者垂直方向上的8字形運(yùn)動(dòng)，其中所述控制單元構(gòu)成為用于在水平方向 上側(cè)面飛行軌跡段或上部飛行軌跡段期間收回牽引繩并在與該飛行軌 跡段連接的交叉飛行軌跡段期間放出牽引繩。
8.按權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元和所述 操縱裝置構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在水平方向上側(cè)面的飛行軌跡段期間在重力方向上運(yùn)動(dòng)。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于用于將通過(guò)換能 器產(chǎn)生的循環(huán)能量轉(zhuǎn)換成恒定能量的裝置，特別是飛輪、蓄壓器、用于 將能量暫時(shí)儲(chǔ)存在提高的重量?jī)?nèi)的升降裝置、至少一個(gè)電容器和/或者 至少一個(gè)蓄電池。
10.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于用于儲(chǔ)存通過(guò)換 能器產(chǎn)生的能量的裝置。
11.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述換能器包 括氣動(dòng)或者液壓缸，其通過(guò)牽引繩力和牽引繩的運(yùn)動(dòng)操縱并且其缸室用 于產(chǎn)生流體壓力和流體流動(dòng)。
12.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述換能器為 發(fā)電機(jī)，其軸通過(guò)牽引繩的繩輪傳動(dòng)。
13. 按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于用于將由發(fā)電機(jī)產(chǎn) 生的電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能量的裝置，特別是-用于從空氣的二氧化碳制造合成氣體的裝置，-用于從海水產(chǎn)生蒸餾水的裝置，-用于從天然氣或者生物材料中產(chǎn)生合成油的裝置.
14. 按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述換能器構(gòu) 成為用于產(chǎn)生氫。
15.按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于與蓄能器連接的壓 縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)牽引繩驅(qū)動(dòng)并與換能器以這種方式連接，使得產(chǎn) 生的氫由壓縮機(jī)壓縮并壓縮地儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)。
16.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述牽引繩存 儲(chǔ)器包括用于巻取牽引繩的裝置和導(dǎo)輪，其固定在相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的平 臺(tái)上并且所述平臺(tái)能與換能器連接以《更傳遞牽引繩力和牽引繩運(yùn)動(dòng)。
17.按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述平臺(tái)在固定 于地面的軌道上滾動(dòng)，所述軌道最好是彎曲的、特別是封閉的。
18.按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)另外的具 有相應(yīng)的第二迎風(fēng)件的第二牽引繩，- 所述第二迎風(fēng)件具有空氣動(dòng)力學(xué)的輪廓，其在氣流方向垂直于與牽引繩的情況下，在牽引繩的方向上產(chǎn)生升空力，以及 -具有操縱裝置，其構(gòu)成為用于產(chǎn)生第二迎風(fēng)件相對(duì)于氣流在第 一方向上或者環(huán)繞第一軸線以及在與該第一方向不同的第二方 向上或者環(huán)繞與第一軸線不同的笫二軸線的受控運(yùn)動(dòng)， 其中，所述控制單元構(gòu)成為用于使第二迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛 行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)，使得第二牽引繩的放出和收回相 對(duì)于第一牽引繩具有相位差.
19. 一種用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方法，具有以下步驟-循環(huán)放出和收回借助牽引繩與牽引繩存儲(chǔ)器連接的迎風(fēng)件，-將來(lái)自通過(guò)牽引繩從迎風(fēng)件傳遞的風(fēng)力的能量和來(lái)自牽引繩存 儲(chǔ)器放出的牽引繩段運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成電、熱力或者機(jī)械能形 式，-在牽引繩放出之后，將迎風(fēng)件控制到具有低繩力的飛行位置內(nèi)，以及-在牽引繩收回之后，將迎風(fēng)件控制到具有高繩力的飛行位置內(nèi)， 其特征在于，-迎風(fēng)件被操縱為環(huán)繞不同于第一軸線或者第一方向的第二軸線 或者第二方向運(yùn)動(dòng)，以及-使迎風(fēng)件在與牽引繩垂直的飛行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡 運(yùn)動(dòng)。
20.按權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，使迎風(fēng)件在牽引繩 放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿圓形或者橢圓形的飛行軌跡 或者沿具有水平或者垂直的8字形的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
21.按權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，使迎風(fēng)件在牽引繩 放出期間在與牽引繩垂直的飛行平面中沿多個(gè)彼此連續(xù)、循環(huán)反復(fù)和封 閉的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
22.按權(quán)利要求20或21所迷的方法，其特征在于，檢測(cè)牽引繩力， 將所檢測(cè)的牽引繩力傳送到控制單元，并且在牽引繩放出期間，將迎風(fēng) 件控制在與牽引繩垂直的飛行平面中沿著至少兩個(gè)彼此連續(xù)的飛行軌 跡，使得牽引繩力保持基本不變。
23.按權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，使迎風(fēng)件在與牽引 繩垂直的飛行平面中沿封閉的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)，以及誦在牽引繩放出期間，被控制到具有高牽引繩力的飛行軌跡段以及-在牽引繩收回期間，被控制到具有低牽引繩力的飛行軌跡段上。
24.按權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，將迎風(fēng)件控制在與 牽引繩垂直的飛行平面中沿圓或者沿水平或者垂直方向上的橢圓，并且軌跡段連接的飛行軌跡段期間放出牽引繩,
25.按權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，將迎風(fēng)件控制在與 牽引繩垂直的飛行平面中沿著水平或者垂直定向的8字形，并且在水平 方向上側(cè)面飛行軌跡段或上部飛行軌跡段期間收回牽引繩并在與上述 飛行軌跡段連接的交叉飛行軌跡段期間放出牽引繩。
26.按權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，在水平方向上側(cè)面 飛行軌跡段期間控制牽引繩在重力方向上。
27.按前述權(quán)利要求19至26之一所述的方法，其特征在于，將由 換能器產(chǎn)生的循環(huán)能量轉(zhuǎn)換成恒定能量。
28.按前述權(quán)利要求19至27之一所述的方法，其特征在于，儲(chǔ)存 通過(guò)換能器產(chǎn)生的能量。
29.按前述權(quán)利要求19至28之一所述的方法，其特征在于，利用 運(yùn)動(dòng)的迎風(fēng)件的能量產(chǎn)生氫。
30.按前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，借助通過(guò)牽引繩 驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)來(lái)壓縮氫并將氫壓縮儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)。
31.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備或者方法在船舶或者水上平 臺(tái)上的應(yīng)用、特別用于產(chǎn)生在船舶或平臺(tái)的局部所需的能量。
32.按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備或者方法在船舶或者水上平 臺(tái)上應(yīng)用，其中船舶或水上平臺(tái)在獲取能量期間與固定的對(duì)接站連接， 通過(guò)該對(duì)接站將所獲取的能量輸入固定電網(wǎng)內(nèi)。
33. —種對(duì)接站，其用于按前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備或者方法 在船舶或者水上平臺(tái)上應(yīng)用，所述對(duì)接站包括用于相對(duì)于海底保持固定 位置的裝置、特別是海底錨接裝置和用于接收利用所述設(shè)備或所述方法 所獲取的能量的能量傳遞連接管線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，其包括迎風(fēng)件，其通過(guò)牽引繩與基站連接；牽引繩存儲(chǔ)器，其設(shè)置在基站上并構(gòu)成為用于容納牽引繩的牽引繩段；控制裝置，其構(gòu)成為用于循環(huán)從牽引繩存儲(chǔ)器放出和收回牽引繩段；換能器，其構(gòu)成為用于將來(lái)自通過(guò)牽引繩從迎風(fēng)件傳遞的風(fēng)力的能量和來(lái)自牽引繩存儲(chǔ)器放出的牽引繩段運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成電、熱力或者機(jī)械的能量形式；操縱裝置，其構(gòu)成為用于產(chǎn)生迎風(fēng)件相對(duì)于氣流環(huán)繞第一軸線或者在第一方向上的受控運(yùn)動(dòng)；控制單元，構(gòu)成為用于借助操縱裝置將迎風(fēng)件在牽引繩段放出之后送入具有低牽引繩力的飛行位置，并將迎風(fēng)件在牽引繩段收回之后送入具有高牽引繩力的飛行位置。本發(fā)明的特征在于，所述迎風(fēng)件具有空氣動(dòng)力學(xué)的輪廓，其在氣流方向垂直于牽引繩的情況下，在牽引繩的方向上產(chǎn)生升空力，所述操縱裝置構(gòu)成為用于產(chǎn)生迎風(fēng)件相對(duì)于氣流在第二方向上或者環(huán)繞與第一方向或第一軸線不同的第二軸線的受控運(yùn)動(dòng)，以及所述控制單元構(gòu)成為用于使迎風(fēng)件在垂直于牽引繩的飛行平面中沿預(yù)先確定的飛行軌跡運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F03D11/04GK101421512SQ200780011350
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31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