BRPI1006265B1

BRPI1006265B1 - unidade de flutuação, sistema e método para a operação de uma unidade de flutuação

Info

Publication number: BRPI1006265B1
Application number: BRPI1006265-3A
Authority: BR
Inventors: Shay Cohen; Ronen Keidar
Original assignee: Sky Sapience Ltd
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2021-01-19
Also published as: BRPI1006265A8; CN102458987A; WO2010116362A1; CN102458987B; IL215541A0; US20120091258A1; BRPI1006265A2; IL215541A; US8590829B2

Abstract

UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, SISTEMA E MÉTODO PARA A OPERAÇÃO DE UMA UNIDADE DE FLUTUAÇÃO. Um método, sistema e uma unidade de flutuação. A unidade de flutuação inclui uma hélice, um quadro, um motor da hélice que é configurado para girar a hélice em um primeiro eixo; onde o motor da hélice está acoplado ao quadro, um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e a unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e para receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; onde a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício da patente 5 provisória norte-americana número de série - 61/166,820, data de depósito em 6 de abril de 2010, que segue incorporada ã presente em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção se refere a sistemas, unidades de 10 flutuação e método para a elevação de cargas úteis pela unidade de flutuação.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

A técnica anterior de observação de altura e equipamentos de sinalização (como câmeras de observação) está 15 ligada a uma unidade base pelo uso de um mastro feito em construção de metal rígido ou outros materiais resistentes que suportem o equipamento. 0 mastro produz grandes momentos na base devido a seu peso significativo. Por exemplo, cada Kg de força de 20 pressão de vento na parte superior de um mastro de altura de 3 0 metros suporta um momento de cerca de 3 0 Kg metro na plataforma, e uma pressão de cerca de 150Kg em uma construção de base típica de 20 cm de diâmetro. Assim, é necessário um veículo peso pesado para suportar o equipamento com sua 25 construção suporte.

Além disso, o processo de levantamento do equipamento na altura desejada consome tempo e exige um grupo de trabalho. Balões táticos e mastros sofrem de um longo tempo de dispersão, longo tempo de dobramento, grande tamanho 30 (cerca de 1 metro cúbico de hélio por 300 gramas de carga útil e balão), má estabilidade e exigem operadores altamente treinados.

Existe a necessidade de um sistema e método mais simples para os equipamentos de levantamento para observação de altura ou sinalização como uma câmera de observação.

gSUMÁRIO DA INVENÇÃO

É provida uma unidade de flutuação. A unidade de flutuação pode incluir uma hélice; um quadro; um motor da hélice que pode ser configurado para girar a hélice em um primeiro eixo; onde o motor da hélice pode estar ligado ao quadro; um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e uma unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e para receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; onde a energia recebida pela interface de energia pode ser utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

O elemento de ligação pode ser um cabo flexível, que pode ser mantido tenso enquanto a unidade de flutuação estiver no ar. 0 motor da hélice pode ser configurado para girar a hélice em uma velocidade fixa. A unidade de flutuação pode incluir pelo menos um elemento fixo de direcionamento para evitar a rotação da unidade de flutuação no primeiro eixo como resultado da rotação da hélice na velocidade fixa. A unidade de flutuação pode incluir pelo menos um elemento fixo de direcionamento para reduzir a rotação da unidade de flutuação no primeiro eixo como resultado da rotação da hélice.

O quadro pode incluir um elemento suporte do motor da hélice e múltiplos elementos fixos de direcionamento que ligam o elemento suporte do motor da hélice a um alojamento anular da unidade de flutuação.

O módulo de interfaceamento pode ser configurado para introduzir um desvio angular entre uma parte superior do elemento de ligação e o primeiro eixo.

O módulo de interfaceamento pode incluir uma junta circular ligada entre a parte superior do elemento de 5 ligação e o quadro; e pelo menos um motor do módulo de interfaceamento; e elementos de interfaceamento, para converter pelo menos um movimento do pelo menos um motor do módulo de interfaceamento em um movimento relativo entre a parte superior do elemento de ligação e o quadro.

O módulo de interfaceamento pode incluir uma extremidade inferior que interfaceia o elemento de ligação, um alojamento que pode ser conformado para ser ligado à carga útil e uma extremidade superior que pode incluir o pelo menos um motor do módulo de interfaceamento.

O alojamento anular pode ser circundado ou feito de um material de redução da assinatura térmica (e/ou assinatura de radiação eletromagnética).

A unidade de flutuação pode incluir múltiplos elementos móveis de direcionamento que se prolongam de uma 20 região central da unidade de flutuação na direção do elemento estrutural anular.

Os múltiplos elementos móveis de direcionamento se prolongam na direção do elemento estrutural anular de forma radial. Pelo menos um elemento móvel de direcionamento pode ser conectado a uma parte interna do alojamento anular.

O módulo de interfaceamento pode incluir um módulo de interfaceamento da carga útil para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação e um elemento de ligação 30 módulo de interfaceamento para receber energia do elemento de ligação. 0 módulo de interfaceamento da carga útil pode ser posicionado abaixo do motor da hélice. O módulo de interfaceamento da carga útil pode ser posicionado acima da hélice. 0 elemento móvel de direcionamento pode ser movido pelo motor do elemento de direcionamento que pode ser 5 localizado fora do alojamento anular. 0 quadro pode ser um primeiro quadro e onde a unidade de flutuação pode ainda incluir um segundo quadro; onde o primeiro quadro pode ser conectado à hélice e ao motor da hélice; onde o segundo quadro pode ser conectado ao módulo 10 de interfaceamento; e onde o primeiro quadro e o segundo quadro são conectados entre si por meio de um módulo de conexão de quadro que facilita um movimento relativo entre o primeiro e o segundo quadros.

A unidade de flutuação pode incluir um sensor de 15 orientação para verificar a orientação da unidade de flutuação. 0 elemento móvel de direcionamento pode ser configurado para ser controlado pelo controlador, para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação 20 da unidade de flutuação. 0 controlador pode ser configurado para posicionar o elemento móvel de direcionamento em uma posição inicial para evitar que o elemento de flutuação gire no eixo da unidade de flutuação como resultado da rotação da hélice em 25 uma velocidade fixa; onde o controlador pode ser ainda configurado para movimentar o elemento móvel de direcionamento na posição inicial para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação.

É provido um sistema. O sistema pode incluir: (i) um elemento de ligação; (ii) uma unidade em terra, que pode incluir uma fonte de energia para fornecer energia ao cabo flexível; um manipulador do elemento de ligação, para alterar o comprimento efetivo do elemento de ligação,- onde o comprimento efetivo do elemento de ligação define uma distância entre a unidade em terra e a unidade de flutuação do dispositivo; um controlador da unidade em terra para 5 controlar o manipulador do elemento de ligação; e (iii) uma unidade de flutuação, a unidade de flutuação podendo incluir uma hélice; um quadro; um motor da hélice que pode ser configurado para girar a hélice em um primeiro eixo, onde o motor da hélice pode estar ligado ao quadro; um elemento 10 móvel de direcionamento; um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e uma unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de 15 flutuação e para receber energia do elemento de ligação; onde a energia recebida pela interface de energia pode ser utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador. O elemento de ligação pode ser um cabo flexível e onde o manipulador do elemento de ligação pode ser 20 configurado para enrolar e desenrolar o cabo flexível; onde enquanto a unidade de flutuação pode estar no ar, o cabo flexível pode ser mantido tenso. O manipulador do elemento de ligação pode ser configurado para fazer uma sequência de operações de enrolar 25 e desenrolar que resulte em alterações do comprimento efetivo do cabo flexível; onde as alterações de comprimento são uma fração do comprimento efetivo do cabo flexível. 0 cabo flexível pode ser conectado à interface do cabo flexível por meio de um elemento de restrição de 30 choques. O cabo flexível tem uma seção transversal em asa. O motor da hélice pode ser configurado para girar a hélice enquanto a unidade de flutuação pode estar sendo li enrolada.

O motor da hélice pode ser configurado para girar a hélice em uma velocidade fixa durante a operação de enrolar e de desenrolar do cabo flexível.

O motor da hélice pode ser configurado para reduzir a velocidade de rotação da hélice enquanto é enrolado o cabo flexível.

O motor da hélice pode ser configurado para alterar a velocidade de rotação da hélice com base no 10 comprimento efetivo do cabo flexível. A unidade em terra pode ser montada em um veículo.

É provida uma unidade de flutuação. Pode incluir um quadro; uma hélice,- um motor da hélice que está conectado ao quadro e configurado para girar a hélice em uma 15 velocidade fixa em um primeiro eixo; um módulo de interfaceamento da carga útil, para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação; um controlador; pelo menos um elemento fixo de direcionamento para evitar que o elemento de flutuação gire no primeiro eixo como resultado 20 da rotação da hélice na velocidade fixa; pelo menos um elemento móvel de direcionamento, controlado pelo controlador, para compensar as rápidas mudanças de localização e de orientação da unidade de flutuação; e uma interface de cabo para receber energia de um cabo flexível 25 tenso que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; onde a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

É provida uma unidade de flutuação. Pode incluir uma hélice; um motor da hélice que é configurado para girar 30 a hélice; onde o motor da hélice recebe a energia gerada pela unidade em terra; uma interface de carga útil, para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação; um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para controlar a unidade móvel de direcionamento e para controlar o motor da hélice; e um módulo de interfaceamento de cabo para introduzir um desvio angular entre uma parte superior de um cabo flexível tenso e o primeiro eixo; onde o cabo flexível tenso acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra.

É provido um método para operar a unidade de flutuação. O método pode incluir receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; distribuir a energia recebida pela interface de energia para um motor da hélice da unidade de flutuação e para um controlador da unidade de flutuação; girar uma hélice da unidade de flutuação em um primeiro eixo pelo motor da hélice; e controlar pelo controlador, pelo menos um elemento móvel de direcionamento do motor da hélice e uma unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação.

O método pode incluir a percepção da orientação da unidade de flutuação e o controle de pelo menos um elemento móvel de direcionamento em resposta à orientação da unidade de flutuação.

O método pode incluir o controle de pelo menos um elemento móvel de direcionamento em resposta a um efeito de anti-rotação da unidade de flutuação introduzido por um elemento fixo de direcionamento da unidade de flutuação.

O método pode incluir a introdução, por um módulo de interfaceamento da unidade de flutuação, de um desvio angular entre uma parte superior de um cabo flexível tenso e o primeiro eixo.

O método pode incluir o controle do elemento móvel de direcionamento para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação.

O método pode incluir o posicionamento do elemento móvel de direcionamento em uma posição inicial para evitar que o elemento de flutuação gire no primeiro eixo como resultado da rotação da hélice em uma velocidade fixa e o controle do elemento móvel de direcionamento na posição 5 inicial para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação.

O elemento de ligação é um cabo flexível mantido em uma posição tensa enquanto a unidade de flutuação estiver no ar. O método pode incluir girar a hélice enquanto o cabo flexível estiver sendo enrolado.

Q método pode incluir girar a hélice em uma velocidade fixa de rotação, enquanto o cabo flexível estiver sendo enrolado e enquanto o cabo flexível tenso estiver sendo 15 desenrolado. 0 método pode incluir a redução da velocidade de rotação da hélice enquanto é enrolado o cabo flexível.

O método pode incluir a alteração da velocidade de rotação da hélice com base na proximidade da unidade de 20 flutuação a uma unidade em terra.

É provido um método. O método pode incluir o aumento do comprimento efetivo de um elemento de ligação que conecta a unidade de flutuação a uma unidade em terra enquanto um motor da hélice da unidade de flutuação gira uma 25 hélice da unidade de flutuação; onde o comprimento efetivo do elemento de ligação determina a distância entre a unidade de flutuação e a unidade em terra; fornecer energia à unidade de flutuação pelo elemento de ligação, enquanto o elemento de flutuação estiver no ar; e reduzir o comprimento 30 efetivo do elemento de ligação enquanto o motor da hélice da unidade de flutuação gira a hélice da unidade de flutuação.

O elemento de ligação pode ser um cabo flexível e o aumento pode incluir desenrolar o cabo flexível enquanto um motor da hélice da unidade de flutuação gira uma hélice da unidade de flutuação. A redução pode incluir enrolar o cabo flexível enquanto o motor da hélice da unidade de flutuação gira a hélice da unidade de flutuação. 0 método pode incluir a realização de uma sequência de operações de enrolar e desenrolar que resulte em alterações de comprimento de uma parte liberada do cabo flexível; onde as alterações de comprimento são uma fração do comprimento da parte liberada do cabo flexível.

Ê provida uma unidade de flutuação. A unidade de flutuação pode incluir uma primeira hélice; um primeiro quadro; um segundo quadro; um elemento de contra-rotação; um módulo de indução de rotação que é configurado para girar a hélice em um primeiro eixo em uma primeira direção e girar o 15 elemento de contra-rotação em uma segunda direção oposta à primeira direção; onde o módulo de indução de rotação está conectado ao primeiro quadro; um elemento móvel de direcionamento conectado ao segundo quadro; um controlador, para o controle de pelo menos um módulo de indução de 20 rotação e de uma unidade móvel de direcionamento para afetar pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; um módulo de interfaceamento, ligado ao segundo quadro para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação e para receber energia de um elemento de ligação 2 5 que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; onde a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador; e um módulo de conexão de quadro que facilita o movimento relativo entre o primeiro e segundo quadros.

A unidade de flutuação pode incluir um elemento fixo de direcionamento, ligado ao módulo de indução de rotação, para reduzir a rotação do primeiro quadro no primeiro eixo.

O elemento de contra-rotação pode ser uma hélice. O módulo de conexão de quadro facilita o movimento relativo entre o primeiro e o segundo quadros ao longo de dois eixos que são orientados em relação aos primeiros 5 eixos. Pode ser ortogonal ao primeiro eixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras características e vantagens da invenção ficarão aparentes pela descrição abaixo. A invenção é descrita na presente, somente como exemplo, com referência 10 aos desenhos de acompanhamento, onde:

A Figura 1 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção;

A Figura 2 ilustra a unidade em terra do sistema de acordo com uma realização da invenção;

A Figura 3 é uma vista superior de uma unidade de flutuação do sistema de acordo com uma realização da invenção;

As Figuras 4 e 5 ilustram um controle de estabilização e angular da unidade de flutuação de acordo 20 com uma realização da invenção;

A Figura 6 ilustra um método de operação do sistema;

A Figura 7 ilustra um sistema e seu ambiente de acordo com outra realização da invenção;

As Figuras 8 e 9 ilustram uma unidade de flutuação e um elemento de ligação, de acordo com várias realizações da invenção;

As Figuras 10 a 16 ilustram a unidade de flutuação de acordo com várias realizações da invenção; As Figuras 17-18 ilustram vários métodos de acordo com várias realizações da invenção; e

As Figuras 19 a 22 ilustram a unidade de flutuação de acordo com várias realizações da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

É provido um sistema (também denominado de sistema Hover Mast). O sistema pode ser usado para ampliar a observação em altura; equipamentos de sinalização, antenas, 5 estação para relé de transmissão, vigilância antiterrorismo e similares. 0 sistema pode ser leve, compacto e portátil e pode incluir a unidade em terra e a unidade de flutuação. A orientação e localização da unidade de flutuação (deslocamento) pode ser controlada dentro de quatro graus de 10 liberdade enquanto é mantida sua estabilidade integrada. O sistema pode ser automática e facilmente instalado e dobrado.

Várias aplicações podem usar o sistema, por exemplo: observação, fotografia em altura, um relé de recepção/transmissão, marcação de local (por meio de um 15 projetor ou laser), antenas etc. Ê provido um sistema. Pode incluir; (i) um elemento de ligação; (ii) uma unidade em terra, a unidade em terra pode incluir: 2 0 a. uma fonte de energia para fornecer energia ao cabo flexível; b. um manipulador do elemento de ligação, para alterar o comprimento efetivo do elemento de ligação; onde o comprimento efetivo do elemento de ligação define uma 25 distância entre a unidade em terra e a unidade de flutuação do sistema; e c. um controlador da unidade em terra para controlar o manipulador do elemento de ligação; e (iii) uma unidade de flutuação, a unidade de 30 flutuação podendo incluir: a. uma hélice; b . um quadro ,- c. um motor da hélice que é configurado para girar a hélice em um primeiro eixo; onde o motor da hélice está ligado ao quadro; d. elemento móvel de direcionamento; e. um controlador, para o controle de pelo menos um 5 motor da hélice e a unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e f. um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e para receber energia 10 do elemento de ligação; onde a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

A unidade de flutuação pode ser conectada a uma unidade em terra por meio de um elemento de ligação que pode 15 ser um cabo flexível. O cabo flexível pode ser mantido tenso quando a unidade de flutuação estiver no ar ou pelo menos durante uma parte de um período de flutuação da unidade de flutuação. O cabo flexível está tenso no sentido que aplica uma força na unidade de flutuação. A força pode ser 20 significativa no sentido que a unidade de flutuação pode manobrar em relação ao cabo flexível. O elemento de ligação pode diferir de um cabo flexível. Por exemplo, pode ser conectado a múltiplas ligações que são conectadas livre ou articuladamente entre si.

É provida uma unidade de flutuação. Pode incluir: i. uma hélice; ii. um quadro; iii. um motor da hélice configurado para girar a hélice em um primeiro eixo; onde o motor da hélice está 30 conectado ao quadro; iv. um elemento móvel de direcionamento; v. um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e a unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e vi. um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação e para 5 receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; onde a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

A energia fornecida a uma unidade de flutuação 10 também pode ser utilizada para acionar a carga útil.

A Figura 1 ilustra um sistema 50 de acordo com uma realização da invenção.

A Figura 1 ilustra um sistema 50 que inclui uma unidade em terra 100, posicionada em um veículo como uma van 15 e uma unidade de flutuação 200 que contém a carga útil (como um ou mais tipos de equipamentos) e pode erguer-se a alturas de cerca de trinta metros em aproximadamente dez segundos. Nota-se que a unidade de flutuação 200 pode erguer o equipamento a alturas diferentes de trinta metros e durante 20 um período diferente de dez segundos.

A unidade em terra 100 está conectada à unidade de flutuação 200 por um elemento de ligação um como cabo flexível 10. O cabo flexível 10 pode incluir um cabo elétrico e um cabo de comunicações. Ambos os cabos podem ser 25 envolvidos ou de outra forma circundados pelo cabo flexível 10 que proporciona uma conectividade mecânica entre a unidade em terra 100 e a unidade de flutuação 200.

O sistema 50 não requer um suporte físico para a unidade de flutuação 200, que faz a observação em alturas, 3 0 já que a unidade de flutuação 2 00 tem autosuporte, como descrito na figura 3. Assim - o cabo flexível 10 pode ser leve, já que não tem que suportar a unidade de flutuação 200 .

Espera-se que o cabo flexível 10 ligue fisicamente e mantenha a unidade de flutuação 200, e que conecte eletricamente a unidade em terra 100 e a unidade de flutuação 200 para o fornecimento de energia e comunicações.

A unidade de flutuação 200 e o cabo flexível 10 não exigem um veículo especial para suporte, já que qualquer van ou veículo relativamente leve pode ser adequado. Versões mais leves do sistema 5 0 também podem ser carregadas por uma pessoa e mesmo instaladas dentro de uma mochila.

O cabo flexível 10 (quando totalmente liberado) pode ter comprimento de 3 0m para que seja obtida uma boa observação, mas outros comprimentos também podem ser usados. 0 tempo médio de erguimento e de aterrissagem da unidade de flutuação 200 fica por volta de 10 segundos. A unidade de 15 flutuação 200 pode ser configurada para manter a carga útil de 1 a 5 quilos (apesar de cargas úteis mais pesadas ou mais leves poderem ser erguidas pela unidade de flutuação 200), podendo ter uma baixa emissão de calor e podem gerar muito pouco ruído. Nota-se que podem ser usados cabos flexíveis de 20 outros comprimentos.

A Figura 2 ilustra um sistema 50 que inclui uma unidade em terra 100 e uma unidade de flutuação 200 de acordo com uma realização da invenção.

A unidade em terra 100 pode incluir um manipulador 25 do elemento de ligação que pode ser configurado para enrolar e desenrolar o cabo flexível 10. Enquanto a unidade de flutuação 200 estiver no ar, o cabo flexível 10 é mantido tenso. Este aplica uma força que deve ser superada pela hélice 302 da unidade de flutuação 200.

A unidade em terra 100 pode incluir um manipulador do elemento de ligação como um guincho, que inclui um cilindro girante 155 e um motor girante 150. 0 cilindro girante 155 pode unir o cabo flexível 10, sendo conectado a um motor girante 150. 0 motor girante 150 gira o cilindro girante 155 para liberar (desenrolar) o cabo flexível 10 e gira o cilindro girante 155 em uma direção oposta para unir o (enrolar) cabo flexível 10 à volta do cilindro girante 155.

Um controlador da unidade em terra como um controlador do sistema 160 está ligado ao motor girante 150 e instrui o motor girante 150 para girar no sentido horário ou no sentido anti-horário para liberar ou ligar o cabo flexível 10. Convenientemente, a instrução pode incluir a 10 velocidade e mesmo a aceleração da rotação. Convenientemente, o controlador do sistema 160 pode controlar a unidade de flutuação 200 usando uma linha de comunicação por fio; nesse caso, o cabo flexível 10 envolve um ou mais cabos de comunicações.

Além disso ou alternativamente, o controlador do sistema 16 0 também pode se comunicar com a unidade de flutuação 200 usando comunicação sem fio, como um sistema de comunicação sem fio baseado em RF.

O controlador do sistema 160 pode instruir a 20 unidade de flutuação 200 para mudar o ângulo de observação, para mudar seu ângulo de inclinação, para começar o processo de levantamento e aterrissagem. O controlador do sistema 160 pode instruir a unidade em terra 100 para mudar a altitude da unidade de flutuação 200 operando o motor girante 150.

No caso de a unidade de flutuação 200 transportar uma câmera de observação, o controlador do sistema 160 recebe as imagens obtidas pela unidade de flutuação 200, através do cabo de comunicações que está envolvido dentro do cabo flexível 10.

O controlador do sistema 160 envia as imagens por comunicação (não mostrada) a um sistema externo remoto ou local que coleta as imagens de pelo menos um sistema Hover Mast 50. Convenientemente, o controlador do sistema 160 armazena as imagens em um armazenamento 190 para recuperação posterior. Alternativamente, pode enviar as imagens a um visor (não mostrado) ligado à unidade em terra 100.

O funil 170 é usado para a recepção da unidade de 5 flutuação 200 durante o estágio final de aterrissagem. A cavidade 180 é reservada para guardar a unidade de flutuação 200 enquanto é desligada.

Convenientemente, a unidade em terra 100 inclui um visor para exibir as imagens obtidas pela câmera e exibir os 10 parâmetros e status de flutuação da unidade de flutuação 200. Alternativamente, as imagens podem ser exibidas em um visor do sistema externo.

Convenientemente, a unidade em terra 100 inclui meios de entrada para permitir que o usuário comece os 15 processos de levantamento e aterrissagem e controlar o ângulo de observação e a inclinação da unidade de flutuação 200 (4 graus de liberdade) enquanto estiver no ar. Os meios de entrada podem incluir botões soco, joysticks ou o uso do menu do visor.

A unidade em terra 100 também inclui uma fonte de energia 130 que fornece energia à unidade em terra 100 como também para a unidade de flutuação 200 usando o cabo elétrico dentro do cabo flexível 10. Para evitar que a unidade de flutuação 2 00 seja 25 ressonante, pelo menos uma das seguintes medidas pode ser aplicada: (i) o manipulador do elemento de ligação, pode realizar uma sequência de operações de enrolar e desenrolar que resulte em alterações do comprimento efetivo do cabo flexível; onde as alterações de comprimento sejam 30 relativamente pequenas - podem ser uma fração do comprimento efetivo do cabo flexível; (ii) o cabo flexível 10 pode ser ligado à interface do cabo flexível por meio de um elemento de restrição de choques para reduzir os choques mecânicos que possam resultar da autorressonância.

O cabo flexível 10 pode ter seção transversal circular ou qualquer outra forma aerodinâmica. Por exemplo, o cabo flexível 10 pode ter uma seção transversal em asa. A unidade de flutuação 200 está ilustrada na figura 3, e tem o formato de um cilindro de parede dupla. O espaço interno entre as paredes do cilindro pode incluir (ou pelo menos incluir parcialmente) a carga útil que é suportada pela unidade de flutuação 200. A carga útil pode incluir um ou mais tipos de equipamentos como, entre outros, uma câmera, uma unidade de recepção/transmissão, um sinalizador, um marcador laser. A carga útil pode ser também montada em uma unidade de flutuação 200 em outro lugar como mostrado na figura 4. A unidade de flutuação 200 pode incluir: i. Hélice 230 que levanta a unidade de flutuação 200. ii. Motor da hélice 220, ligado articuladamente à hélice 230 e configurado para girar a hélice 230 em um primeiro eixo. iii. Pelo menos um elemento móvel de direcionamento como múltiplas aletas de direcionamento 240 que são usadas para estabilizar a unidade de flutuação 200 equilibrando o redemoinho de ar provocado pela hélice e para ajudar a mudança do ângulo da unidade de flutuação 200. Quatro aletas de direcionamento 240 estão ilustradas na figura 3, mas pode ser implementados qualquer número de aletas maior que 1. iv. Múltiplos motores das aletas 210, cada um sendo conectado às múltiplas aletas de direcionamento 240 e controlam seus ângulos de abertura com referência ao plano da hélice 230. v. A carga útil como a câmera 250 que é usada para a obtenção de imagens (pode ser qualquer outro equipamento de observação, antena de sinalização). A câmera está conectada por meio de uma interface (não mostrada). vi. Um controlador como controlador da unidade de flutuação 260 que controla a operação do motor da hélice 220 instruindo-o para a partida, pausa e muda sua velocidade angular e também controla a operação dos múltiplos motores das aletas 210 instruindo-os a alterar os ângulos de abertura. As imagens obtidas serão enviadas à unidade em terra 100 pela câmera ou por um manipulador central eletrônico de comunicações (não mostrado). vii. Uma interface (não mostrada) para ser conectada ao cabo flexível 10 e para receber energia do cabo flexível 10.

O controlador da unidade de flutuação 260 pode receber comandos do controlador do sistema 160 (exemplos: mudança do ângulo de observação, mudança do ângulo de inclinação, levantamento e aterrissagem). O canal de comunicações para transferência de comandos e imagens entre o controlador da unidade de flutuação 260 e o controlador do sistema 160 usa o cabo de comunicações dentro do cabo flexível 10 ou um canal de comunicações sem fio. Outra opção é usar o cabo elétrico para a transferência de comunicações.

A unidade de flutuação 200 recebe sua fonte de energia por meio de um cabo elétrico envolvido dentro do cabo flexível 10, eliminando assim a necessidade de uso, sua própria fonte de energia e elimina o peso extra.

Figura 4 ilustra uma possível solução para a estabilização da unidade de flutuação usando a força da gravidade. O cabo flexível 10 está ligado a uma interface que está conectada de forma articulada à unidade de flutuação 200. A Figura 5 mostra o ângulo θ que pode ser reduzido usando a força da gravidade ou por meio de um sistema avançado de estabilização eletrônica e de sensores usando aletas. A Figura 5 também mostra a rotação da opção do ângulo da câmera.

A unidade de flutuação 200 pode ser um pouco deslocada de sua posição original (acima da unidade em terra 5 100) fazendo o cabo flexível 10 formar um pequeno ângulo θ com sua posição original - uma normal imaginária que se ergue da unidade em terra 100 (perpendicular ao piso). Esse deslocamento é obtido alterando os ângulos de abertura de pelo menos uma das aletas de direcionamento 240.

A unidade de flutuação 200 também pode girar à volta do eixo Z como mostrado pela flecha 401, novamente mudando os ângulos de abertura de pelo menos uma das aletas de direcionamento 240, mudando assim o ponto de vista da câmera. 15 Também podem ser feitas mudanças de altitude durante a flutuação, unindo o cabo flexível 10.

A Figura 6 ilustra um método 400 do sistema de operação 50 de acordo com uma realização da invenção.

O método 400 pode iniciar com o estágio 410 de 20 levantamento da unidade de flutuação 200 (que está inicialmente situada na cavidade 180 da unidade em terra 100). O levantamento é substancialmente vertical com relação ao solo, sendo limitado pelo comprimento do cabo flexível 10. O estágio 410 inclui o estágio 411 de liberação do cabo 25 flexível 10 pelo motor girante 150 da unidade em terra 100.

O estágio 410 também inclui o estágio 412 de girar a hélice da unidade de flutuação 2 00 pelo motor da hélice 220 da unidade de flutuação 200. O estágio 412 pode iniciar antes do estágio 411.

Os estágios 411 e 412 são feitos em cooperação entre si e são controlados pelo controlador do sistema 160.

A estabilização da unidade de flutuação 200, durante o levantamento, é controlada pelas aletas de direcionamento 240. A velocidade de levantamento é restringida pelo motor girante 150 que libera o cabo flexível 10.

O estágio 410 finaliza quando a unidade de 5 flutuação 200 atinge a altura desejada, que é limitada pela dimensão do cabo flexível 10.

O estágio 410 é seguido pelos estágios 420, 430 e 440 enquanto a unidade de flutuação 200 estiver flutuando no ar e depois que a altura desejada for alcançada.

Os estágios 420 e 430 ocorrem caso a indicação do sistema Hover Mast 50 for a fotografia em altura. 0 estágio 420 de obtenção de imagens está sendo feito pela câmera 250 que transfere as imagens obtidas para a unidade em terra 100.

O estágio 430 de distribuição das imagens obtidas pode iniciar após pelo menos ter sido obtida uma imagem e continua simultaneamente com o estágio 420 que continua a obter outras imagens.

A distribuição pode incluir o envio, pela câmera 20 250, das imagens ao controlador do sistema 160 usando um cabo de comunicações dentro do cabo flexível 10 ou usando comunicação sem fio. A distribuição pode incluir o envio das imagens por um manipulador central eletrônico de comunicações instalado na unidade de flutuação 200 e não 25 diretamente a partir da câmera. O estágio 430 pode incluir a recepção das imagens pelo sistema controlador 160. O estágio 430 pode ser seguido por pelo menos um dos seguintes: (i) armazenagem das imagens no armazenador 190; (ii) mostrar as imagens a um usuário 30 local; e (iii) enviar as imagens a um sistema central que pode ser conectado a múltiplos sistemas Hover Mast.

Os estágios 420 e 430 fornecem um exemplo sem limitações da maneira pela qual a carga útil que é transportada pela unidade de flutuação 200 pode ser utilizada. Nota-se que outras utilizações podem ser realizadas e pode incluir, por exemplo, a recepção de sinais, a transmissão de sinais, marcação de objetivos e similares.

O estágio 440 de ajuste de altitude e ângulo da unidade de flutuação 200 pode ser feito simultaneamente no estágio 420 ou no estágio 430.

O estágio 44 0 pode ser controlado por um comando do usuário (botão soco, joystick ou pelo monitor) que desejar mudar a altitude ou os ângulos da unidade de flutuação 20 0, para varrer a área ou pode ser controlado de forma não solicitada pelo controlador da unidade de flutuação 260 como resultado de leitura das amostras dos sensores e como parte de um processo de estabilização automática. Podem ser usados diferentes sensores para prover uma indicação automática do posicionamento/status do sistema, sensores como: acelerômetros, giroscópios, GPS/DGPS, módulo de visão integrada, etc.

O estágio 440 pode envolver a mudança dos ângulos de abertura das múltiplas aletas de direcionamento 240 (que é feito pelos múltiplos motores das aletas 210) e possível mudança da posição do cilindro girante 155 para obter o controle de altura (que pode ser feito pelo motor girante 150)

O estágio 440 pode fazer mudanças na altitude da unidade de flutuação 200 ligando o cabo flexível 10 e aplicando pequenas mudanças de posição da unidade de flutuação 200 alterando o ângulo entre o cabo flexível 10 e um eixo vertical imaginário que se ergue no local da unidade em terra 100.

A mudança de posição e ângulo da unidade de flutuação 200 pode ser útil para a obtenção de imagens de diferentes ângulos que podem ser usados para a construção de uma imagem 3D do terreno, para triangulação, técnicas de super-resolução e etc. A mudança de posição e do ângulo da unidade de flutuação 200 é também útil para evitar obstáculos que bloqueiem a visão da câmera.

O estágio 450 de aterrissagem da unidade de flutuação 200 começa por um comando do usuário (como acionar um botão ou um comando pelo visor) e seguir um dos estágios 420,430 e 440.

O estágio 450 inclui os estágios 451 e 452. O estágio 451 inclui a união do cabo flexível 10 pelo motor girante 150 da unidade em terra 100 e o estágio 452 inclui a manutenção da unidade de flutuação 200 estabilizada enquanto aterrissa. Este estágio pode envolver a mudança da velocidade angular de rotação da hélice 230 da unidade de flutuação 200. Isso pode ser feito pelo motor da hélice 220 da unidade de flutuação 200. Os estágios 451 e 452 podem ser feitos em cooperação e podem ser controlados pelo controlador do sistema 160.

Quando a unidade de flutuação 200 atinge o limite da unidade em terra 100, pode ser afunilada pelo funil 170 da unidade em terra 100 na cavidade 18 0 que a armazena. A hélice 230 e as aletas de direcionamento 240 param.

De acordo com uma realização da invenção os movimentos da unidade de flutuação 200 podem ser avaliados usando uma ou mais câmeras.

Uma ou mais câmeras rápidas podem ser instaladas na unidade de flutuação 200 e cada câmera pode ser apontada para um alvo de estabilização visual que é formado em um objeto estático com relação à unidade em terra 100. Por exemplo, a figura 7 ilustra as câmeras 222 e 224 que estão apontadas para alvos visuais 610 e 620. Cada câmera é direcionada para um único alvo visual.

Se a unidade em terra 100 for estática, então o processo de detecção pode ser simplificado. Por exemplo, qualquer objeto pode ser usado como alvo de estabilização. Pode ser aplicado um algoritmo de busca para identificar e 5 selecionar automaticamente o melhor objeto para servir como alvo de estabilização.

Cada câmera obtém uma sequência de imagens. Essa sequência de imagens pode ser processada e pode ser aplicado um algoritmo de busca de tempo real para rastrear o objeto 10 de estabilização e calcular qualquer movimento da unidade de flutuação 200 entre um e seis graus de liberdade (como: inclinação, guinada, qualquer mudança linear, etc.).

O rastreio pode ser seguido com a estabilização da unidade de flutuação 200. Isso pode incluir a recepção e o 15 envio das informações de estabilização geradas por um DSP ou por outro hardware de controle, para a estabilização da unidade de flutuação 200 ou de qualquer equipamento opcional que seja instalado na unidade de flutuação 200.

De acordo com uma realização da invenção, o cabo 20 flexível 10 está ligado a uma unidade de flutuação 200 em um ou mais pontos. A Figura 8 ilustra um cabo flexível 10 que termina em quatro diferentes cabos 11 que são ligados a uma unidade de flutuação 200 em quatro pontos diferentes. A Figura 9 ilustra um cabo flexível 10 que termina em uma parte 25 rígida 12 conectada a uma unidade de flutuação. As Figuras 10,12, 13 e 14 ilustram a unidade de flutuação 200 como sendo conectada a uma extremidade superior do cabo flexível 10 em um ponto único.

As Figuras 10 a 14 ilustram várias configurações 30 da unidade de flutuação 300 de acordo com várias realizações da invenção.

As Figuras 10 a 14 ilustram o módulo de interfaceamento da carga útil 314 que é posicionado abaixo do motor da hélice 306, enquanto a figura 3 ilustra a carga útil (como câmera 250) que se localiza acima do alojamento anular (que pode ser acima do motor da hélice 306).

As Figuras 10, 12 e 13 são vistas laterais da 5 unidade de flutuação 300 e da carga útil 390 de acordo com várias realizações da invenção. A Figura 11 é uma vista superior da unidade de flutuação 3 00 de acordo com uma realização da invenção. A Figura 13 é uma vista tridimensional da unidade de flutuação 300 de acordo com uma 10 realização da invenção.

Nas figuras 10, 11, 13 e 14, a unidade de flutuação 300 é ilustrada como incluindo elementos móveis de direcionamento 308 ligado a uma parte inferior do alojamento anular 320. Na figura 12, a unidade de flutuação 300 é 15 ilustrada como incluindo elementos móveis de direcionamento 308 que são conectados a uma unidade de interfaceamento 314 que é posicionada abaixo do alojamento anular 320.

Nas figuras 10 a 14, a hélice 302 gira no primeiro eixo 333. O primeiro eixo 333 não é mostrado em algumas 20 dessas figuras. Nas figuras 10, 11, 12 e 14 a parte superior do cabo flexível 10 é paralela ao primeiro eixo 333. Na figura 13, a parte superior do cabo flexível 10 é orientada com relação ao primeiro eixo 333. O desvio angular é introduzido pelo módulo de interfaceamento 314.

Para simplicidade de explicação, as figuras 10 a 14 ilustram o alojamento anular 320 da unidade de flutuação 200 assim como de vários componentes (como hélice 230) que se localizam dentro do alojamento anular 320. Nota-se que apesar de as figuras 10 a 15 ilustrarem um alojamento 30 anular, o compartilhamento do alojamento anular pode diferir do anel.

As Figuras 10 a 14 ilustram a unidade de flutuação 300 como incluindo hélice 302, quadro 304, motor da hélice 306, elementos móveis de direcionamento 308, motores dos elementos móveis de direcionamento 310, controlador 360, módulo de interfaceamento 314 e elementos fixos de direcionamento 316.

O quadro 304 inclui o elemento suporte do motor da hélice 318 e múltiplos elementos fixos de direcionamento 316 que ligam o elemento suporte do motor da hélice 318 ao alojamento anular 320. O elemento suporte do motor da hélice 318 está ligado ao motor da hélice 306.

A Figura 14 ilustra motores do elemento móvel de direcionamento 310 que se localizam fora do alojamento anular 320. Nota-se que um ou mais motores do elemento de direcionamento móvel 310 podem se localizar dentro do alojamento anular 320.

As Figuras 10 a 14 ilustram o alojamento anular 320 como circundando a hélice 302, mas isto não é necessariamente assim. A hélice 302 pode ser posicionada acima ou abaixo do alojamento anular 320.

O alojamento anular 320 pode ser feito de (ou ser circundado por) um material de redução de assinatura térmica, um material de absorção de radiação ou ambos.

A Figura 11 ilustra múltiplos elementos móveis de direcionamento 308 que se prolongam do alojamento anular 320, mas não alcançam a região central da unidade de flutuação 200. Nota-se que esses múltiplos elementos móveis de direcionamento 308 podem ser conectados ao elemento suporte do motor da hélice 318, ao alojamento anular 302 ou ambos ou a qualquer outra parte do quadro 304. Nota-se ainda que a forma, tamanho ou localização de um elemento móvel de direcionamento podem diferir daqueles de outro elemento móvel de direcionamento.

A Figura 11 ilustra quatro elementos móveis de direcionamento 308 que se prolongam do alojamento anular 320 de forma radial. 0 número de elementos móveis de direcionamento pode ser maior que quatro ou pode ser entre um e quatro.

Apesar de as figuras 10 a 14 ilustrarem um único 5 módulo de interfaceamento 314, nota-se que a unidade de flutuação 200 pode incluir múltiplos módulos de interfaceamento. Adicional ou alternativamente, pode incluir um módulo de interf aceamento da carga útil 328 para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e um 10 elemento de ligação módulo de interfaceamento 330 para receber energia do elemento de ligação. Os módulos 328 e 330 podem ser integrados, podem se localizar em diferentes locais, e similares. A Figura 10 ilustra módulos 328 e 330 enquanto as figuras 11 a 14 incluem uma referência geral do 15 módulo de interfaceamento 314.

A Figura 13 ilustra um desvio angular introduzido entre o elemento de ligação 10 e a unidade de flutuação 200.

O módulo de interfaceamento 314 pode ser configurado para introduzir um desvio angular entre uma 20 parte superior do elemento de ligação (como cabo flexível 10) e o primeiro eixo 333.

O módulo de interfaceamento 314 pode incluir uma junta circular 322 conectada entre a parte superior do elemento de ligação 10 e o quadro 304, pelo menos um motor 25 do módulo de interf aceamento 324, e elementos de interfaceamento 326 (cada elemento de interfaceamento 326 pode incluir um par de barras que são ligadas articuladamente entre si em uma extremidade e são conectadas ao motor do módulo de interfaceamento 324 e ao quadro 304 na 30 outra extremidade), para a conversão de pelo menos um movimento do pelo menos um motor do módulo de interfaceamento 324 em um movimento relativo entre a parte superior do elemento de ligação 10 e o quadro 304.

Com referenda à figura 12, o controlador 312 assim como outros componentes elétricos podem se localizar em vários locais. Por exemplo, a figura 12 ilustra um alojamento 332 que pertence ao módulo de interfaceamento 314 que pode circundar vários componentes eletrônicos como o controlador 312, o sensor de orientação 334, a unidade de distribuição de energia 336, a unidade de comunicações 338 e similares. Nota-se que vários sensores (como o sensor de vento e o sensor de orientação) podem ser conectados a outras partes da unidade de flutuação 200.

O sensor de orientação 334 é configurado para sentir a orientação da unidade de flutuação 200. Múltiplos sensores de orientação podem se localizar em diferentes locais para prover a orientação da unidade de flutuação 200 em relação a uma pluralidade de eixos.

A unidade de distribuição de energia 336 pode incluir uma bateria, elementos de conversão de energia e vários outros componentes elétricos para a distribuição da energia fornecida pelo cabo flexível 10 para o controlador 312, o motor de acionamento da hélice 306 e pode também filtrar a energia, fazer conversões DC para DC, AC para DC, DC para AC e similares.

O controlador 312 pode receber comandos da unidade em terra por um cabo flexível e pela unidade de comunicações 338. Esses comandos podem especificar um local desejado e, além disso, uma orientação desejada da unidade de flutuação 200. Esses comandos também podem prover uma indicação sobre um desvio admissível do local e da orientação desejada.

O controlador 312 também pode receber sinais de orientação do sensor de orientação 334, e a direção do vento e informações sobre velocidade (da unidade em terra 100) ou de seus próprios sensores de vento (339) e determinar como controlar o motor da hélice 306, a unidade de interfaceamento 314 e, adicional ou alternativamente, um ou mais dos elementos móveis de direcionamento 308 para manter a unidade de flutuação 200 em uma orientação e localização desej adas.

Os elementos móveis de direcionamento 308 e especialmente os motores do elemento móvel de direcionamento 310 podem ser controlados pelo controlador 312, para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação 200. Por exemplo, o 10 controlador 312 pode alterar o desvio angular dos elementos móveis de direcionamento 308 para retornar a unidade de flutuação 200 para um local desejado.

De acordo com uma realização da invenção, os elementos móveis de direcionamento 308 podem ser usados para 15 compensar as rotações induzidas pela hélice e outras rotações ou movimentos induzidos pelo vento ou de outros fatores. Assim, o controlador 312 pode estabelecer elementos móveis de direcionamento 308 para uma posição inicial para evitar que a unidade de flutuação 200 gire no primeiro eixo 20 333 como resultado da rotação da hélice 302 em uma velocidade fixa. O controlador 312 também pode mover os elementos móveis de direcionamento 308 na posição inicial para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação 200.

A Figura 16 ilustra a unidade de flutuação 200 que inclui dois quadros, de acordo com uma realização da invenção. A Figura 22 ilustra a unidade de flutuação 200 que inclui dois quadros de acordo com uma realização da invenção.

A Figura 22 ilustra uma única hélice 3 02, mas a unidade de flutuação 200 da figura 22 pode incluir um elemento de contra-rotação.

A unidade de flutuação 200 da figura 16 difere daquelas das figuras 10 a 14 por ter múltiplos quadros que facilitam o movimento relativo entre o motor da hélice 306 e entre o segundo quadro 342 que está conectado (por uma interface) à carga útil.

A unidade de flutuação 200 inclui uma primeira hélice 302, um primeiro quadro 340, um segundo quadro 342, um elemento de contra-rotação como uma segunda hélice 344, o módulo de indução de rotação 346 que é configurado para girar a primeira hélice 302 no primeiro eixo 333 em uma primeira direção e girar um elemento de contra-rotação como uma segunda hélice 344 em uma segunda direção oposta à primeira direção. 0 módulo de indução de rotação 346 está ligado ao primeiro quadro 34 0. Pode incluir um ou mais motores.

A unidade de flutuação 200 também pode incluir: (i) um elemento móvel de direcionamento 348 que está conectado a um segundo quadro 342, (ii) um controlador 312, para o controle de pelo menos um dos módulos de indução de rotação 346 e uma unidade móvel de direcionamento 348 afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação 200; (iii) módulo de interfaceamento 350 conectado ao segundo quadro 342, e disposto para conectar a carga útil à unidade de flutuação 200 e para receber energia de um elemento de ligação (como um cabo flexível 10), e (iv) um módulo de conexão de quadro 352 que facilita o movimento relativo entre o primeiro e o segundo quadros 340 e 342.

A unidade de flutuação 200 também pode incluir elementos fixos de direcionamento 354, ligados ao módulo de indução de rotação 346, para reduzir a rotação do primeiro quadro 340 no primeiro eixo 333.

O módulo de conexão de quadro 352 pode permitir que ambos os quadros se movam entre si em dois ou mais graus de liberdade. Facilita o movimento relativo entre o primeiro e o segundo quadros 340 e 342 ao longo de dois eixos que são orientados em relação aos primeiros eixos. Pode incluir um anel conectado ao segundo quadro 342 por pinos que são ligados articuladamente ao segundo quadro 342. O anel pode ser conectado (por exemplo, por rolamentos circulares) ao primeiro quadro 340.

Nota-se que a localização e adicional ou alternativamente, a orientação da unidade de flutuação 200 pode ser ainda influenciada pela introdução de aberturas no alojamento anular 320 e fazer a abertura seletiva dessas aberturas.

A localização e adicional ou alternativamente, a orientação da unidade de flutuação 200 pode ser afetada pela inclusão de outras hélices que podem ser parte da unidade de flutuação 200.

Nota-se que a unidade de flutuação da figura 16 pode incluir um ou mais elementos móveis de direcionamento que são ligados ao módulo de indução de rotação 34 6, e adicional ou alternativamente, pode incluir um ou mais elementos fixos de direcionamento conectados ao segundo quadro 342 (ou interface 350).

As Figuras 15, 19, 20 e 21 ilustram a unidade de flutuação 200 de acordo com outra realização da invenção.

A Figura 15 é uma vista em perspectiva da unidade de flutuação 200, a figura 19 é uma vista lateral da unidade de flutuação 200, a figura 20 ê uma vista inferior da unidade de flutuação 200, e a figura 21 é uma vista superior da unidade de flutuação 200.

A unidade de flutuação 200 das figuras 15, 19 a 21 inclui um elemento de proteção como um domo 333 localizado abaixo do motor da hélice 206 e que circunda parcialmente os componentes eletrônicos 388. Protege os componentes eletrônicos 388 e altera o fluxo ou o ar próximo do motor da hélice 306. Os componentes eletrônicos 388 podem incluir pelo menos um dos componentes 312, 334, 336, 338 e 339.

A unidade de flutuação 200 das figuras 15, 19 a 21 inclui um alojamento anular 321. Uma parte inferior do alojamento anular 321 é circundada por outro elemento estrutural 377 que pode ser aberto e define um ou mais compartimentos onde a carga útil pode ser inserida. 0 elemento estrutural também pode definir espaços 377 onde os motores do elemento móvel de direcionamento 310 se localizam.

A Figura 17 ilustra um método 1700 de acordo com uma realização da invenção.

O método 1700 pode incluir vários estágios como os estágios 1710, 1720, 1730 e 1740. Esses estágios podem ser executados pela unidade de flutuação 200 de qualquer uma das figuras anteriores.

O estágio 1710 inclui o recebimento de energia de um elemento de ligação que conecta a unidade de flutuação a uma unidade em terra. 0 estágio 1720 distribui a energia recebida pela interface de energia para um motor da hélice da unidade de flutuação e para um controlador da unidade de flutuação. O estágio 1730 faz a rotação de uma hélice da unidade de flutuação no primeiro eixo pelo motor da hélice. 0 estágio 1740 de controle, pelo controlador, pelo menos um elemento móvel de direcionamento do motor da hélice e da unidade móvel de direcionamento afeta pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação.

O método 1700 pode incluir pelo menos outro estágio, como o estágio 1750 de sentir a orientação da unidade de flutuação, o estágio 1760 de recebimento dos comandos de orientação e/ou de localização de uma unidade em terra.

Em qualquer caso, o estágio 1740 pode incluir o controle de pelo menos um elemento móvel de direcionamento em resposta à orientação da unidade de flutuação. 0 estágio 1740 pode incluir o controle de pelo menos um elemento móvel de direcionamento em resposta a um efeito de anti-rotação da unidade de flutuação introduzido por um elemento fixo de direcionamento da unidade de flutuação.

O método 1700 pode incluir o estágio 1770 de introdução, por um módulo de interfaceamento da unidade de flutuação, de um desvio angular entre uma parte superior de um cabo flexível tenso e do primeiro eixo. Isto pode ser responsivo a um comando da unidade em terra ou de outra origem. 0 estágio 1740 também pode incluir o controle do elemento móvel de direcionamento para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação. 0 estágio 1740 também pode incluir o controle, incluindo o posicionamento do elemento móvel de direcionamento em uma posição inicial para evitar que o elemento de flutuação gire no primeiro eixo como resultado da rotação da hélice em uma velocidade fixa e o controle do elemento móvel de direcionamento na posição inicial para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação.

Os estágios 1710-1740 podem ser realizados após a unidade de flutuação ser erguida pela rotação da hélice. Assim, os estágios 1710-1740 podem ser executados durante uma elevação da unidade de flutuação e mesmo durante a unidade de flutuação ser abaixada na direção da unidade em terra.

Supondo para simplicidade de explicação, que a unidade de flutuação esteja ligada a um cabo flexível que esteja sendo desenrolado, então o estágio 1730 pode incluir pelo menos um dos seguintes: (i) Girar a hélice enquanto o 5 cabo flexível estiver sendo enrolado, (ii) Girar a hélice em uma velocidade fixa de rotação, enquanto o cabo flexível estiver sendo enrolado e enquanto o cabo flexível tenso estiver sendo desenrolado, (iii) Reduzir a velocidade de rotação da hélice enquanto é enrolado o cabo flexível, e 10 (iv) alterar a velocidade de rotação da hélice com base na proximidade da unidade de flutuação à unidade em terra.

A Figura 18 ilustra um método 1800 de acordo com uma realização da invenção. O método 1800 inclui os estágios 1810, 1820 e 1830.

O estágio 1810 inclui o aumento do comprimento efetivo de um elemento de ligação que conecta a unidade de flutuação a uma unidade em terra enquanto um motor da hélice da unidade de flutuação gira uma hélice da unidade de flutuação; onde o comprimento efetivo do elemento de ligação 20 determina a distância entre a unidade de flutuação e a unidade em terra. O estágio 1820 inclui o fornecimento de energia a uma unidade de flutuação pelo elemento de ligação, enquanto o elemento de flutuação está no ar. O estágio 1830 inclui a redução do comprimento efetivo do elemento de 25 ligação enquanto o motor da hélice da unidade de flutuação gira a hélice da unidade de flutuação.

O elemento de ligação pode ser um cabo flexível e o estágio 1810 pode incluir o desenrolar do cabo flexível enquanto um motor da hélice da unidade de flutuação gira uma 30 hélice da unidade de flutuação. O estágio 1830 pode incluir o enrolar do cabo flexível enquanto o motor da hélice da unidade de flutuação gira a hélice da unidade de flutuação.

O método 1800 pode incluir múltiplas repetições do estágio 1810 - 1830. Pode incluir a realização de uma sequência de operações de enrolar e desenrolar que resultam em alterações no comprimento de uma porção solta do cabo flexível; onde as alterações no comprimento são uma fração 5 do comprimento da porção solta do cabo flexível. A sequência pode reduzir a chance de ressonância no sistema.

São providos um ou mais métodos. Podem incluir qualquer combinação ou sub-combinação dos estágios listados nas reivindicações 34 a 43. São providas uma ou mais 10 unidades de flutuação. Podem incluir qualquer combinação ou sub-combinação dos elementos listados nas reivindicações 1- 21, 32 a 33 e 48 a 51. São providos um ou mais sistemas. Podem incluir qualquer combinação ou sub-combinação dos elementos listados nas reivindicações 22 a 31. São providos 15 um ou mais sistemas. Podem incluir uma unidade de flutuação que pode incluir qualquer combinação ou sub-combinação dos elementos listados nas reivindicações 1 a 21, 32 a 33 e 48 a 51.

Apesar de a invenção ter sido descrita em conjunto 20 com suas realizações específicas, é evidente que muitas alternativas, modificações e variações ficarão aparentes para os técnicos no assunto,- assim, pretende-se enfocar todas essas alternativas, modificações e variações que estiverem dentro do espírito e do amplo escopo das 25 reivindicações anexas.

UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, SISTEMA E MÉTODO PARA A OPERAÇÃO DE UMA UNIDADE DE FLUTUAÇÃO

Claims

1. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, caracterizada por compreender: uma hélice; um quadro; um motor da hélice que é configurado para girar a hélice no primeiro eixo; em que o motor da hélice está acoplado ao quadro; um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e a unidade móvel de direcionamento afetando pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e para receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; em que a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

2. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo elemento de ligação ser um cabo flexível que é mantido tenso enquanto a unidade de flutuação estiver no ar.

3. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo módulo de interfaceamento ser configurado para introduzir um desvio angular entre uma parte superior do elemento de ligação e o primeiro eixo, e em que o módulo de interfaceamento compreende: uma junta circular acoplada entre a parte superior do elemento de ligação e o quadro; e pelo menos um motor do módulo de interfaceamento; e elementos de interfaceamento, para a conversão de pelo menos um movimento de pelo menos um motor do módulo de interfaceamento com um movimento relativo entre a parte superior do elemento de ligação e o quadro.

4. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo módulo de interfaceamento compreender um módulo de interfaceamento da carga útil para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação e a um elemento de ligação módulo de interfaceamento para receber energia do elemento de ligação.

5. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo controlador ser configurado para posicionar o elemento móvel de direcionamento em uma posição inicial para evitar que o elemento de flutuação gire no eixo do elemento de flutuação como resultado da rotação da hélice em uma velocidade fixa; em que o controlador é ainda configurado para movimentar o elemento móvel de direcionamento na posição inicial para compensar as rápidas mudanças na localização ou da orientação da unidade de flutuação.

6. SISTEMA, caracterizado por compreender: um elemento de ligação; uma unidade em terra que compreende: uma fonte de energia para energizar o cabo flexível; um manipulador do elemento de ligação, para alterar o comprimento efetivo do elemento de ligação; em que o comprimento efetivo do elemento de ligação define a distância entre a unidade em terra e a unidade de flutuação do dispositivo; um controlador da unidade em terra para controlar o manipulador do elemento de ligação; e uma unidade de flutuação que compreende: uma hélice; um quadro; um motor da hélice que é configurado para girar a hélice no primeiro eixo; em que o motor da hélice está acoplado ao quadro; um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para o controle de pelo menos um motor da hélice e a unidade móvel de direcionamento para afetar pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; e um módulo de interfaceamento para o acoplamento da carga útil à unidade de flutuação e para receber energia do elemento de ligação; em que a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo elemento de ligação ser um cabo flexível e em que o manipulador do elemento de ligação é configurado para enrolar e desenrolar o cabo flexível; em que enquanto a unidade de flutuação estiver no ar, o cabo flexível é mantido tenso.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo cabo flexível estar acoplado ao cabo flexível interface por meio de um elemento de restrição de choques.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo cabo flexível ter uma seção transversal em asa.

10. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, caracterizada por compreender: um quadro; uma hélice; um motor da hélice que está acoplado ao quadro, sendo configurado para girar a hélice em uma velocidade fixa no primeiro eixo; um módulo de interfaceamento da carga útil, para o acoplamento a carga útil a uma unidade de flutuação; um controlador; pelo menos um elemento fixo de direcionamento para evitar que o elemento de flutuação gire no primeiro eixo como resultado da rotação da hélice na velocidade fixa; pelo menos um elemento móvel de direcionamento, controlado pelo controlador, para compensar as rápidas mudanças de localização ou de orientação da unidade de flutuação; e uma interface de cabo para receber energia de um cabo flexível tenso que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; em que a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador.

11. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, caracterizada por compreender: uma hélice; um motor da hélice que é configurado para girar a hélice; em que o motor da hélice recebe energia gerada pela unidade em terra; uma interface de carga útil para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação; um elemento móvel de direcionamento; um controlador, para controlar a unidade móvel de direcionamento e para controlar o motor da hélice; e um módulo de interfaceamento do cabo para introduzir um desvio angular entre uma parte superior do cabo flexível tenso e o primeiro eixo; em que o cabo flexível tenso acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra, e um módulo de interfaceamento do elemento de conexão para receber energia do cabo; em que o módulo de interfaceamento do elemento de conexão envolve a carga útil.

12. MÉTODO PARA A OPERAÇÃO DE UMA UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, o método sendo caracterizado por compreender: recepção da energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; distribuição da energia recebida pela interface de energia para um motor da hélice da unidade de flutuação e para um controlador da unidade de flutuação; giro de uma hélice da unidade de flutuação no primeiro eixo, com o motor da hélice; e controle, pelo controlador, de pelo menos um elemento móvel de direcionamento do motor da hélice e da unidade móvel de direcionamento para afetar pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; em que o controle é realizado em resposta a um efeito antirrotação da unidade de flutuação introduzido por um elemento fixo de direcionamento da unidade de flutuação.

13. MÉTODO, caracterizado por compreender: aumento do comprimento efetivo de um elemento de ligação que liga uma unidade de flutuação a uma unidade em terra, enquanto um motor da hélice da unidade de flutuação gira uma hélice da unidade de flutuação; em que o comprimento efetivo do elemento de ligação determina a distância entre a unidade de flutuação e a unidade em terra; controle, pelo controlador, de pelo menos um elemento móvel de direcionamento do motor da hélice e da unidade móvel de direcionamento para afetar pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; em que o controle é realizado em resposta a um efeito antirrotação da unidade de flutuação introduzido por um elemento fixo de direcionamento da unidade de flutuação fornecimento de energia a uma unidade de flutuação por meio do elemento de ligação, enquanto o elemento de flutuação estiver no ar; redução do comprimento efetivo do elemento de ligação enquanto o motor da hélice da unidade de flutuação gira a hélice da unidade de flutuação.

14. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, caracterizada por compreender: uma primeira hélice; um primeiro quadro; um segundo quadro; um elemento de contrarrotação; um módulo de indução de rotação que é configurado para girar a hélice em um primeiro eixo em uma primeira direção e girar o elemento de contrarrotação em uma segunda direção oposta à primeira direção; em que o módulo de indução de rotação está acoplado ao primeiro quadro; um elemento móvel de direcionamento acoplado ao segundo quadro; um controlador, para o controle de pelo menos um módulo de indução de rotação e de uma unidade móvel de direcionamento para afetar pelo menos uma localização e uma orientação da unidade de flutuação; um módulo de interfaceamento, acoplado ao segundo quadro, para o acoplamento da carga útil a uma unidade de flutuação e para receber energia de um elemento de ligação que acopla a unidade de flutuação a uma unidade em terra; em que a energia recebida pela interface de energia é utilizada para acionar o motor da hélice e o controlador; e um módulo de conexão de quadro que facilita um movimento relativo entre o primeiro e o segundo quadros.

15. UNIDADE DE FLUTUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo módulo de conexão de quadro facilitar o movimento relativo entre o primeiro e segundo quadros ao longo de dois eixos que são orientados em relação aos primeiros eixos.