CN101511671A - 用于空气动力学的型面元件的发射和回收装置，以及空气动力学的型面元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助牵引力产生能量的空气动力学的型面元件，尤其是用于驱动水上交通工具。所述空气动力学的型面元件包括：沿横向方向和纵向方向延伸的柔性的上层；柔性的下层，所述下层平行于上层延伸并且借助多个沿型面元件的深度方向延伸的腹板与上层连接；在上层和下层之间的充气的内腔；至少一个布置在上层和下层的两个相互平行放置的前缘之间的用于内腔通风的通风口；多条牵拉绳，所述牵拉绳的第一端固定在型面元件上的间隔的位置上并且其第二端与牵拉索连接用于连接型面元件和水上交通工具；以及多条缩帆绳，所述缩帆绳的第一端固定在层和/或腹板上。所述缩帆绳构成为使得通过上层和下层的缩帆或放帆来减小或增大型面元件的尺寸。所述空气动力学的型面元件通过沿型面元件的纵向方向延伸的用于稳定空气动力学的型面的杆元件改进，其中杆元件固定在上层和/或下层上和/或腹板上，并且在杆元件上至少一条缩帆绳从自第一端上的固定点开始沿上层或下层的型面元件的横向方向延伸的缩帆绳段转向到沿纵向方向延伸的缩帆绳段。

Description

用于空气动力学的型面元件的发射和回收装置，以及空气动力学的型面元件

技术领域

本发明涉及一种用于借助牵引力产生能量的空气动力学的型面元件，尤其是用于驱动水上交通工具，其包括：

沿横向方向和纵向方向延伸的柔性的上层；

柔性的下层，所述下层平行于上层延伸并且借助多个沿型面元件的深度方向延伸的腹板与上层连接；

在上层和下层之间的充气的内腔；

至少一个布置在上层和下层的两个相互平行的前缘之间的用于内腔通风的通风口；

多条牵拉绳，所述牵拉绳的第一端固定在型面元件上的间隔的位置上并且其第二端与牵拉索连接用于连接型面元件和水上交通工具；

多条第一端固定在层和/或腹板上的缩帆绳，所述缩帆绳构成为使得通过上层和下层的缩帆或放帆来减小或增大型面元件的尺寸。

本发明的另一方面是用于前述型面元件的发射和回收装置，其中型面元件具有沿纵向方向延伸的杆元件并且发射和回收装置包括：

桅杆，在所述桅杆的上端固定有桅杆头，

在桅杆头上布置的围绕垂直的轴线可旋转的耦联装置用于将型面元件的前端与桅杆头耦联。

背景技术

在化石燃料缺乏并且价格提高的情况下对于用于从可恢复的能源中获得能量的替代装置，尤其是例如作为水上交通工具的驱动装置，存在大的需要。从WO 2006/027194和WO 2006/027195中已知一种新型的用于水上交通工具的驱动装置，所述新型的装置基本上由这种在本发明开头部分所述为筝帆形式的空气动力学的型面元件组成，所述空气动力学的型面元件能够借助这种在本发明开头部分所述的发射和回收装置由水上交通工具发射和回收。

从国际专利申请PCT/EP2005/004186中已知一种用于这样的空气动力学的型面元件的安置系统，所述安置系统具有方位角可旋转的支撑机构。此外从PCT/EP2005/004183中已知一种用于这样的空气动力学的型面元件的定位装置，所述定位装置包括绞盘，所述绞盘在作用在牵拉索上的牵拉力低于或超过预先给定的牵拉力时能够牵拉并收下空气动力学的型面元件。

这样的型面元件和安置系统尤其是用作船只驱动器，但是原则上还能够用于产生能量，例如产生电能，通过借助牵拉绳的牵拉和释放循环利用牵拉绳的牵拉力产生能量。为此型面元件能够在陆地上静止地使用或者在海上静止或运动地使用。

通过在上述出版物中说明的技术能够提供基本的方式，所述方式对于驱动具有空气动力学的型面元件的，尤其是具有筝帆的水上交通工具是必需的。对于借助捆住的、自由飞出的空气动力学的型面元件来经济地执行较大的水上交通工具的驱动方案所必须解决的根本的问题是在于，对于提供足够的驱动力所必需的型面元件的尺寸不能够采用或者只能够有限制地采用体育领域中所熟知的控制方式。尤其是较小的筝帆的放帆和着陆技术对于大得多的空气动力学的型面元件不能够被采用，所述空气动力学的型面元件对于经济的船只驱动是需要的。大的空气动力学的型面元件的发射过程和回收对于驱动方案的执行是特别的挑战。

这里存在的第一个问题在于，在接近地面处主导的风力条件给型面元件的稳定的飞行姿态的形成造成困难，因为风力条件经常很弱并且此外对于强度和方向是易变的。因此型面元件飞得越低越难控制。

发明内容

本发明的目的是，如此改进驱动系统，使得可靠地执行发射和回收程序。

另一个出现在型面元件发射前和回收后的问题是，型面元件必须从尽可能紧密的包装结构转为展开的结构并且反之亦然。这个过程典型地被称为放帆和缩帆。

这种在本发明开头部分所述的空气动力学的型面元件在此典型地基本上沿横向方向延伸并且在此从中间开始朝着横向方向上的末端围绕垂直于横向方向的纵向轴线隆起。型面元件沿纵向轴线方向的延伸量比沿横向方向的延伸量典型地更小。最终通过由相互平行布置的两层组成的型面元件的结构实现深度延伸，所述深度延伸垂直于横向方向和纵向方向并且典型地为横向方向和纵向方向上延伸的一小部分。深度延伸沿纵向截面典型地在型面元件的长度上进行变化并且构成具有上低压区和下过压区的用于产生升力的翼型横截面。

根据另一方面，本发明的目的是提供一种型面元件，所述型面元件能够有效地进行放帆和缩帆以便使其从包装状态转为展开状态并且反之亦然。

具有大尺寸的型面元件的另一个问题在于，有针对性地使型面元件的外形稳定或不稳定。这典型地通过利用空气，最好是利用同大气压相比在过压条件下的空气，填充或排空型面元件的内腔得以实现。根据另一方面，本发明的目的是以可靠地方式实现型面元件的同样对于具有较大尺寸的型面元件的稳定和不稳定。

另一个与发射和回收过程有关的问题在于，在接近地面的区域型面元件的控制不能够单独的借助牵拉索和型面元件上本身相应的控制措施可靠地实现。尤其是当型面元件具有较大的尺寸时，以这种方式有针对性的耦联装置的操纵是几乎不可能的。从前面提到的专利申请中已知，为此使用导向索，所述导向索与型面元件连接并且在发射或回收过程时能够与发射或回收装置连接，以便操纵型面元件。借助这个导向装置虽然能够使得型面元件的控制在接近地面的区域得到改善，但是通过需要，同时进行地并且在时间上相互协调一致地牵拉或收下牵拉索、导向索以及额外的缩帆绳，型面元件的操纵是非常复杂的并且这些过程的操纵是易犯错的。根据另一方面，本发明的目的是，简化在接近地面处的型面元件的操纵以及尤其是在船只一侧的耦联装置上的型面元件的引导。

此外本发明的目的是，提高型面元件的飞行安全性，尤其是相对于位于所驱动的水上交通工具的上空飞行的飞机。

该目的和其他的目的通过本发明得以实现。根据本发明的第一方面提供这种在开头提及的空气动力学的型面元件，所述空气动力学的型面元件通过沿型面元件的纵向方向延伸的用于稳定空气动力学的型面的杆元件得以改进，其中杆元件固定在上层和/或下层上和/或腹板上，并且在杆元件上至少一条缩帆绳从自第一端上的固定点开始沿上层或下层的型面元件的横向方向延伸的缩帆绳段转向到沿纵向方向延伸的缩帆绳段。

在此缩帆绳能够制成为基本上沿纵向方向刚性的、也就是说不可拉伸的绳或者制成为沿纵向方向在总长上或在单独部分区域内的弹性的绳。

根据本发明的型面元件具有杆元件，所述杆元件沿纵向方向延伸并且因此使得型面元件的外形沿纵向方向稳定。这个杆元件最好布置在型面元件的上层和下层之间并且在横向方向的中心和深度方向的中心。在杆元件上缩帆绳最好借助导向轮转向。因此允许在型面元件内的稳定的固定点上进行缩帆绳的方向改变，使得缩帆绳在内腔内或者但是在型面元件外沿纵向方向或沿纵-横方向从杆元件引导到型面元件上的固定点。在杆元件上转向后，缩帆绳能够沿纵向方向沿着杆元件被引导并且例如从型面元件的前缘中被引出。以这种方式达到灵巧的并且不受不希望的缠绕和绳索堵塞影响的引导并且此外使得缩帆绳的操纵变得容易。

根据第一改进形式优选的是，杆元件只是在层的长度的一部分上延伸，尤其只是在层的三分之一的长度上延伸。这个改进能够允许型面元件从具有大的纵向延伸的展开状态缩帆为包装状态，所述包装状态缩小到纵向延伸，所述纵向延伸相当于缩短的杆元件的长度并且因此与具有型面元件总长度的杆元件的型面元件相比能够在长度方面显著地减小的包装尺寸。改进基于如下认识，通过缩帆绳在杆元件上的转向和沿纵-横方向定向的缩帆绳的延伸的可能性不要求准确地沿纵向方向拉动缩帆绳，而对角线地伸展的部分不妨碍缩帆和放帆。或者在这个实施形式中缩帆绳还能够沿纵向方向延伸，其中缩帆绳在型面元件的后面的区域向中间引导并且在那里在不通过杆元件稳定的区域内沿横向方向转向。这些缩帆绳在缩帆时沿纵向方向导致型面元件立刻地缩短，这对于着陆过程经常是有利的。

此外优选的是，至少一段沿上层或下层的横向方向延伸的缩帆绳段至少在一部分中如此倾斜于横向方向延伸，使得当牵拉这段缩帆绳段时层沿横向方向和纵向方向进行缩帆。由于这些缩帆绳的至少部分地对角线延伸，借助缩帆绳不仅沿纵向方向而且还沿横向方向实现缩帆，这能够减少缩帆绳的数量并且由此简化缩帆过程。

在此尤其优选的是，将这个实施形式与具有缩短的杆元件的实施形式，尤其是缩短三分之一的杆元件组合，以便因此通过对角线伸展的缩帆绳段获得通过杆元件的缩短而可能的型面元件的紧密的包装结构。

根据本发明的型面元件能够通过至少两条在型面元件上固定的缩帆绳段来改进，所述缩帆绳相互连接并且通过在缩帆绳段上运动的滚轮缩帆和放帆，在所述滚轮上固定共同的缩帆绳延长部分。以这种方式使用一种绳索平衡机构。借助这样构成的绳索平衡机构能够实现两条在型面元件上固定的缩帆绳的可变的缩帆，其中牵拉缩帆绳延长部分用于缩帆并且这个牵拉力通过绳索平衡机构如此传到两条缩帆绳段上，使得在一条缩帆绳段上的阻力临时增加时只有相应的另一条缩帆绳段缩回，以致能够降低缩帆绳断裂的危险。

在此尤其优选的是，设有多个这样的绳索平衡机构，尤其是绳索平衡机构设置在级联构造中，这就是说两条缩帆绳延长部分依次像缩帆绳段一样互相连接并且通过绳索平衡机构在缩帆绳延长部分的延长部分上耦联等等。

根据本发明的另一方面，改进在开头提及的或在以前说明过的型面元件，通过提供中心缩帆索，所述中心缩帆索的第一端与所有缩帆绳的第二端连接，其中缩帆绳的第二端或中心缩帆索沿对称轴线的关于型面元件的横向方向位于对称轴线上的方向从型面元件的前缘延伸，并且中心缩帆索的第二端可松开地固定在中心牵拉索的第一端和第二端之间，使得中心缩帆索能够用作用于型面元件的发射过程和回收的导向索。

通过这个改进能够放弃根据现有技术所需的单独的导向索。换而言之，在接近地面所需的型面元件的引导能够通过中心缩帆索实现。本发明的这个方面基于如下认识，当型面元件回收时典型的直到型面元件耦联在船只一侧的耦联装置上，一方面存在通过型面元件的内腔的填充导致的缩帆阻力，而没有发生不期望的过度的缩帆，并且另一方面在回收过程中在耦联到船只一侧的耦联装置前型面元件的有针对性的缩帆也经常是有利的并且因此，即使通过中心缩帆索引导型面元件时，也能够有利地承受。

在此中心缩帆索能够借助耦联装置与牵拉索可松开地耦联。耦联装置能够耦联在牵拉索上的固定位置，最好耦联装置设计为使得第二端这样在牵拉索上固定，以致其能够沿着牵拉索滑动。

前面提到的型面元件能够进一步地得到改进，通过在型面元件的区域内提供绳索夹紧装置，所述绳索夹紧装置构成为能够可松开地夹紧中心缩帆索或缩帆绳。

通过缩帆绳或中心缩帆索在型面元件的区域内阻塞，借助于这个夹紧装置能够防止型面元件在型面元件借助于中心缩帆索所引导的阶段无意地缩帆或放帆。

在此尤其优选的是，型面元件具有沿纵向方向延伸的杆元件，并且绳索夹紧装置在牵拉中心缩帆索时自动夹紧，绳索夹紧装置固定在型面元件的前缘区域内的杆元件上并且与操纵机构耦联，所述操纵机构能够打开绳索夹紧装置。借助这个改进能够从外部控制缩帆绳或中心缩帆索的绳索夹紧。这样例如在船只一侧的耦联装置上耦联的情况下能够解除绳索夹紧，使得直到发生耦联或紧接着在解除耦联后实施夹紧并且因此防止无意的放帆/缩帆，但是在耦联后或解除耦联前在耦联状态下的缩帆或放帆是可以的。尤其是能够提供，操纵机构在耦联于船只一侧的耦联装置上时自动地开启，使得自动地解除夹紧。

根据另一方面，本发明提供一种在开头提及的或以前说明过的型面元件，在所述型面元件中内腔具有至少一个通风口和用于可变地关闭至少一个通风口的闭锁装置。

本发明的这个方面基于如下认识，当型面元件具有较大尺寸时，缩帆特别受到如下的阻碍，即内腔中的空气不能够以需要的方式漏出。为了消除这个缺点，但同时不劣化型面元件的飞行特性和型面稳定性，提供可变的且可关闭的通风口。以这种方式通风口在希望型面元件缩帆时打开并且以这种方式实现内腔中的空气的加速排放，但是在飞行状态时通风口保持关闭，因此使型面元件的型面稳定。

在此尤其优选的是，通风口构成细长的狭缝，沿着至少一条通风口的边缘，最好沿着两条通风口的边缘分别固定有弹性可变形的杆元件，在所述杆元件的两端固定有开缝索，使得在牵拉开缝索时杆元件弹性弯曲并且因此打开通风口。借助这个改进提供一种特殊的构造，所述特殊的构造一方面满足型面元件的轻型结构的需要并且另一方面能够使得通风口可靠地打开和关闭。在此，杆元件能够以不同的方式沿着狭缝的纵向边缘固定并且有可能的话杆元件还能够互相固定，例如杆元件能够在其末端铰接地或刚性地互相耦联，使得当两个杆元件布置在狭缝的两条纵向边缘时，得到椭圆形的或透镜状的开口。

在具有通风口的实施形式中，尤其优选的是，通风口布置在某一区域内时，所述区域在型面元件飞行状态下位于型面元件外部的低压区域内，尤其是位于层的后边缘之间或在上层内。通风口的这种布置导致异常的快地排放出内腔中的空气并且因此能够尤其是对于具有大尺寸的型面元件显著地加速缩帆。

根据本发明的另一方面，以如下方式改进在开头提及的或以前说明过的型面元件，即在上层前缘和下层之间的区域具有围绕型面元件的中心纵向轴线的多个通风口并且在外部的区域被关闭。这表明，与小尺寸中的筝帆构造相比，通过筝帆的或型面元件的前缘的开口只是占据这个纵向边缘的部分段，尤其是围绕中心纵向轴线布置的部分段，而关闭其它的区域并且尤其是前面的纵向边缘的大多数的部分，能够改善具有较大尺寸的筝帆的空气动力学和飞行稳定性。

在此尤其优选的是，通风口占据空气动力学的型面元件的迎风面积的，即正面或翼前缘的10-30％，最好是30％。

此外优选地，通风口借助板条撑开。在此这个借助板条撑开的通风口结构能够遵循例如前面说明过的通风口结构或者与多个相互耦联的杆元件有关，所述多个相互耦联的杆元件沿着通风口的开口边缘布置。

根据本发明的另一方面，以如下方式改进在开头提及的或以前说明过的型面元件，即在牵拉索上布置有至少一个，最好多个信号装置，最好是自发光的信号元件。以这种方式能够确保，其它的飞机不会忽视从型面元件到水上交通工具延伸的牵拉索并且因此提高了整个系统的操作安全性。尤其是对于夜间操作在此使用自发光的信号元件是优选的，即与电源耦联的并且因此发光的信号元件。

在此尤其能够提供，信号装置具有牵拉索上交替地间隔大约100米的距离固定的红色的和白色的信号元件，最好是自发光的环照灯。

在信号装置自发光的情况下，优选的是，信号装置与在牵拉索上延伸的导电的线路感应地耦合用于能量供给。这种能量供给方式一方面非常的可靠并且在此另一方面使用通过牵拉索进行电能传输，所述电能传输总是经常需要用于在型面元件上的控制过程，尤其是在型面元件下面布置的吊篮中的控制过程。

根据本发明的另一方面，以如下方式改进在开头提及的发射和回收装置，即耦联装置包括由两个垂直延伸的侧壁限定的接收空间，在所述接收空间中能够容纳杆元件的前端并且所述接收空间在第一水平后侧通过挡板壁限定，并且在位于其对面的第二水平前侧向上打开以便从侧面或上面引入杆元件的前端。

这样提供的耦联装置偏离了目前的观点，型面元件的非常可靠的发射和非常可靠的回收是可能的，当型面元件保持在固定的和限定的位置上时。相反地这个改进基于如下认识，当型面元件在耦合状态下也具有一定的活动性时，能够显著地降低在整个系统的各个零件上的，尤其是型面元件的杆元件上的负载。

此外，如此改进的发射和回收装置允许在大量的飞行姿态和飞行方向中进行型面元件的发射和回收。通过向上和向前打开的接收空间的结构不但能够从上面而且还能够从前面耦联杆元件或解除杆元件的耦联。这对于一系列的发射和回收机动是有利的。

接收空间在此最好由侧壁限制，所述侧壁最好形成漏斗状，以便使得型面元件的回收以及在接收空间中在那里连接的杆元件的导入变得容易。

根据第一个有利的实施形式，能够以如下方式改进根据本发明的发射和回收装置，耦联装置包括水平的轴，杆元件在耦联状态下能够围绕所述轴转动。通过这个改进获得型面元件的，尤其是杆元件的限定的转动。在此水平轴能够实现为在耦联装置内的零件或者但也能够通过手柄和诸如此类的共同作用实现为虚拟轴。

在此尤其优选的是，轴与弹簧元件和/或阻尼元件耦联用于将耦联的杆元件弹性复位到额定角度方位或用于杆元件的转动运动的缓冲。这表明，受控制的发射和回收过程的自由的活动性最好应该一方面如此限制，使得无法达到这个转动的大的加速度和高的速度并且另一方面获得回复到希望的额定位置上的回复力。这能够借助于具有缓冲和弹性回复的改进实现。

根据本发明的发射和回收装置能够通过用于将杆元件锁紧在垂直地定向的角位置上的锁紧装置进一步地改进。这允许，例如在型面元件完全缩帆后，相对于桅杆的杆元件的角定向保持在固定位置上并且因此防止在垂直平面内的不希望的转动。

在此，锁紧装置能够包括尤其是水平地可移动的锁紧元件，所述锁紧元件在锁紧结构中锁住接收空间的上开口区域并且在解锁结构中开放接收空间的上开口区域。

根据另一个优选的实施形式，能够以如下方式改进发射和回收装置，在桅杆头，尤其是在耦联装置上布置有至少一个盖板，其用于在杆元件耦联在桅杆头上时盖住型面元件的通风口。通过这个盖板防止，当型面元件位于桅杆头的区域内时或在桅杆头上耦联时，通过型面元件的通风口产生的背压在型面元件的内部进一步地稳定型面并且因此使缩帆变得困难。在此尤其是能够提供，为每个型面元件的通风口都设置盖板，所述盖板最好能够以与耦联装置相同的方式围绕桅杆头的垂直的轴线并且有可能的话围绕水平的轴线旋转，以便在每个耦联状态下设置在通风口前。

为了在起动后不妨碍所驱动的水上交通工具的运行，桅杆能够围绕至少一条轴线可翻转地构成，以便完全地折叠桅杆或至少折叠桅杆高度的一部分并且降低桅杆的高度。根据发射和回收装置的另一个改进形式，对于前面提及的翻转可能性的替代或者附加桅杆是伸缩式的可拉出的或可收回的。因此以可靠的方式就能够达到具有较大的尺寸的型面元件所需的发射高度，而不必需安装其它的妨碍船只运行的、大尺寸的桅杆装置。

本发明的另一方面是用于船只的驱动装置，其具有前述类型的型面元件和发射和回收装置，在所述驱动装置中桅杆布置在船只的船首区域内并且牵拉索铰接连接在船只的船首区域内的牵拉点上，所述牵拉点沿行驶方向布置在桅杆前的型面元件长度的大约三分之一处。这表明，牵拉点，即牵拉索固定在水上交通工具上所处的位置或朝固定位置转向的位置，最好以相对于型面元件的长度的三分之一的确定的比例与水上交通工具上的桅杆支撑点隔开布置。在此假定，桅杆垂直延伸。这个间距不但使得能够可靠的发射而且还使得能够可靠的回收，因为较大的引导力既不在发射时也不在回收时通过桅杆头传到型面元件上，而是自由飞行的、捆住的型面元件的牵拉索基本上在相对牵拉牵拉索时在与桅杆头间隔适当的距离上保持型面元件。

附图说明

借助附图说明本发明的优选的实施形式。附图示出：

图1概略地示出根据本发明的筝帆的牵拉绳构造的正视图；

图2示出根据图1的筝帆的侧视图；

图3示出具有吊篮和缩帆绳结构的筝帆的从斜前上方的示意图；

图4示出缩帆绳结构的示意图；

图5示出在前面的筝帆区域的导向绳的夹紧机构的示意的侧视图；

图6射出用于缩帆绳的夹紧装置的功能的示意图；

图7a和图7b示出在打开状态时(a)和在关闭状态时(b)可变的且可关闭的通风口的工作原理的示意图；

图8示出用于在水上交通工具上耦联筝帆的桅杆头的从前上方的视图；

图9示出桅杆头的从后下方的视图；

图10示出筝帆的回收到桅杆头的过程或从桅杆头发射的过程的示意图；

图11示出在其上具有适合的筝帆的桅杆头的改进的实施形式的示意图；

图12示出在锁紧状态和非锁紧状态时插入了以截面图表示的筝帆头的桅杆头的部分截面侧视图；以及

图13a-c示出在桅杆头中用于垂直和水平约束耦联装置的机构的从斜前上的立体图。

具体实施方式

参考图1和图2，为根据本发明的筝帆100形式的空气动力学的型面元件具有第一上层111和第二下层112。在根据图1的正视图中在前缘111a和112a之间能够清楚地看到多个开口120a-d，所述开口用于上层111和下层112之间的内腔的通风。开口围绕筝帆的水平纵向轴线布置。在前缘111a、112a之间的外部区域内没有开口。

上层和下层借助多个腹板121相互连接。由上层、下层和腹板组成的这样连接借助多个牵拉绳与吊篮130连接。在此大量的牵拉绳固定在筝帆上，所述牵拉绳朝向吊篮方向如此程度地集合成共同的牵拉绳，直到只有六条单独的牵拉绳固定在吊篮上。

如从图2中看出，型面元件还沿纵向方向借助多条牵拉绳与吊篮连接，所述牵拉绳以同样的方式如此程度的集合，如同对于根据图1的沿横向方向分配的牵拉绳在上文中的说明一样。

为筝帆杆150形式的刚性的杆元件沿着筝帆的中心纵向轴线固定在上层111和下层112之间。筝帆杆150延伸大约筝帆的总长度的三分之一。导向绳142导入到筝帆杆150上，下面更详细地说明所述导向绳的功能。

吊篮130与牵拉索143连接，所述牵拉索连接吊篮并且因此型面元件与借助筝帆110驱动的水上交通工具连接。导向绳142借助可松开的滑动环144可移动地引导到牵拉索143上。

图3和图4示意地示出用于缩帆和放帆筝帆的缩帆绳的结构和构造。示意地示出的筝帆210借助多条牵拉绳240与吊篮230连接，所述吊篮能够通过中心的牵拉索243将筝帆的牵引力传到水上交通工具上。

多条缩帆绳在筝帆中延伸，所述缩帆绳各自具有沿筝帆的横向方向延伸的段260a、b。这条缩帆绳段260a、b在外部的固定点261a、b上固定在筝帆的外部的边缘上。每个缩帆绳段260a、b借助导向轮251a、b向沿纵向方向延伸的缩帆绳段262a、b转向，所述导向轮固定在沿着筝帆的中心纵向轴线固定的筝帆杆250上。这些沿纵向方向延伸的缩帆绳段262a、b向在筝帆杆的前端固定的筝帆头252延伸。

在这个实施例中，所有的缩帆绳段262a、b在筝帆外与中心缩帆索263连接。中心缩帆索263在所示的实施形式中同时构成导向索并且借助可松开的环元件244在牵拉索243上引导。

如从图3和图4中可看出，缩帆绳段260a、b并非必然地准确的沿筝帆210的纵向方向延伸，而是还能够沿纵-横方向延伸。这样例如缩帆绳260a在筝帆杆250的后端转向并且在后面的角区域内借助固定点261a固定在筝帆210上。然而因为筝帆杆250不在筝帆210的总长度上延伸，而是在所示实施形式中只是占据大约这个长度的三分之二，缩帆绳段260a斜着从内向外朝向后面延伸。因此当牵拉这个缩帆绳260a时，能够借助缩帆绳段260a实现沿纵向方向的缩帆并且此外沿横向方向的部分缩帆。

图5示出在筝帆头区域内的夹紧装置。如该图所示，与在图3和图4所示的相反，在所示的缩帆索和缩帆绳位置中并不是缩帆绳，而是通过筝帆头引导的缩帆索和导向索。

牵拉绳263在筝帆头的区域内通过固定在筝帆杆250上的夹紧装置270引导。夹紧装置270如此制造，使得其不仅能够夹紧牵拉绳263而且还能够夹紧缩帆绳262a、b，根据筝帆被缩帆的程度并且因此缩帆索/导向绳263和缩帆绳262a、b的位置变为夹紧。

夹紧装置270包括将夹紧装置保持在夹紧状态下的张紧弹簧271。即在正常的飞行状态下夹紧装置闭合并且因此不可能从筝帆头中拉出缩帆索/导向索263。以这种方式，在正常飞行状态下缩帆索/导向索263能够用于引导筝帆，不会因此导致不希望的筝帆的缩帆。

夹紧装置能够通过人工地或自动地操纵手柄272而打开。如在下文中详细解释，当筝帆头耦联在水上交通工具的桅杆头上时，这个手柄能够尤其是自动地操纵。

当操纵手柄272时，夹紧装置270开启并且缩帆索/导向索263能够从筝帆头中拉出。以这种方式，缩帆绳262a、b能够通过夹紧装置从筝帆中拉出并且筝帆以这种方式缩帆。只要缩帆一完成，手柄272就再次松开并且以这种方式通过夹紧固定缩帆状态。

图6示出用于缩帆绳或缩帆索/导向索的夹紧装置的另一个可替代的实施形式。

根据图6的夹紧装置包括固定的对接面373，所述对接面设有大量的肋374，所述肋提高相对于缩帆绳362a、b或相对于缩帆索/导向索363的摩擦。

在固定的对接面373的对面布置可旋转的夹具体375，所述夹具体可旋转地安装在铰接接头376上。夹具体375借助压力弹簧371压在夹紧位置并且同样在面向缩帆索/导向索或面向缩帆绳的夹紧面上具有大量的提高摩擦的肋377。

夹具释放绳378相邻于压力弹簧371在手柄375上的铰接点固定在夹具体上。夹具释放绳378被转向并且平行于缩帆绳363a、b从夹具体375中拉出。通过牵拉夹具释放绳378，夹具体375能够从夹紧位置旋出并且因此释放缩帆绳362a、b，以便实施缩帆。这个实施形式的优点是，也能够通过远程操纵解除夹紧作用，例如当希望缩帆时并且筝帆头没有耦联在桅杆头上时。

图7a和图7b示出用于筝帆的内腔通风的通风口80a、b的示意图，所述通风口能够可变地打开和关闭。

如清楚地从图7b看出，通风口构成纵向缝并且具有两条相互平行延伸的纵向边缘81、82。在纵向边缘81、82中插入柔性的板条。板条在三个点83a、b、c上相互固定地连接。

开缝绳的第一开缝绳段84a在固定点83a和固定点83b之间平行于板条延伸，所述第一开缝绳段通过导向轮85转向90度并且通向导向轮86。

第一开缝绳段84a在导向轮86上转向180度，使得其返回导向轮85a。返回的绳段是第二开缝绳段82b的组成部分，所述第二开缝绳段再次在导向轮85上转向90度并且在固定点83b和83c之间延伸。

第一开缝绳段84a固定在固定点83a上并且第二开缝绳段84b固定在固定点83c上，使得第一开缝绳段84a和第二开缝绳段84b在固定点83a和固定点83c之间共同表构成导向轮85、86上转向的绳连接。

第二导向轮86与开缝牵拉索87连接。这条开缝牵拉索87在图7b中没有拉紧。当开缝牵拉索87拉紧时，如在图7a中通过在开缝牵拉索上的箭头表明，这样开缝绳段84a、b同样被拉紧并且因此固定点83a、c被朝向固定点83b的方向牵拉。板条81、82因此变形并且构成8字形的开口80a、b，通过所述开口能够排放筝帆的内腔中的空气。

图8和图9示出耦联装置，所述耦联装置能够固定在桅杆尖端的桅杆头的区域内，所述桅杆安装在水上交通工具上。桅杆、桅杆头和耦联装置用于允许筝帆的发射和回收过程。在进行发射后，筝帆的牵拉索的力通过与桅杆间隔布置的牵拉点传送并且桅杆在正常的航行期间不起作用，使得它例如能够构造成可伸缩的并且能够缩回。

图8从前上方示出耦联装置。如能够看出，耦联装置90包括外壳，所述外壳具有侧壁91a、b，所述侧壁侧面地限定接收空间。接收空间向上和向前开口。接收空间92向后通过挡板壁93限定。侧壁91a、b从上向下汇聚，使得在这个方向上构成漏斗形。此外侧壁91a、b在前面和上面的边缘倒圆。不仅这个倒圆而且逐渐形成圆锥形的侧壁91a、b的结构使得筝帆头能够轻松地导入接收空间92中。

在后部区域，耦联装置的水平旋转机构和垂直旋转机构布置在挡板壁93的后面。这在下面还将详细说明。

在水平旋转机构和垂直旋转机构的上面布置有锁紧板94，所述锁紧板导入水平地沿着侧壁91a、b延伸的导轨95a、b中。锁紧板94能够沿着导轨95a、b从图10中所示的非锁紧位置移动到锁紧位置，在所述锁紧位置中锁紧板从上面关闭接收空间92并且因此锁紧布置在接收空间中的筝帆头。

在翼壁93前面的接收空间的底部布置有开口96，所述开口通过耦联装置向下延伸并且如此布置，使得它将导向索或缩帆索/导向索引导到导向轮97，如尤其是从图11可看出。借助如此通过开口96穿过的导向索，筝帆头能够被引入到接收空间92中。

图10示意地示出在耦联装置490上的筝帆410的对接或回收过程以及发射过程，所述耦联装置布置在伸缩式的桅杆500上。

如用双箭头A所示，筝帆410的筝帆头452的前端在强风时沿耦联装置490的水平方向靠近耦联装置。在这种情况下筝帆头452从前面进入接收空间492。这个运动通过导向索463引导和帮助。导向索463在正常飞行运行时可松开地固定在牵拉索443上并且在牵拉索被牵拉后从牵拉索上取下，通过开口496导入耦联装置中并且能够然后将筝帆头452拉入接收空间492中。

用B示出的双箭头指出筝帆头452在弱风条件时回收所在的方向。在这种情况下，需要筝帆头452在从斜前上导入的方向导入接收空间492。

用C示出的双箭头指出筝帆头452典型地发射所在的方向。为了使控制变得简单发射过程最好向上发生，即在垂直的运动方向上。

图12示出具有耦联的筝帆头552的耦联装置590的截面侧视图。筝帆头552包括前段552a和细长的后段552b。细长的后段552b与前段552相比在底部缩进，使得在前段552a和后段552b之间产生台阶。

接收空间592的下接收面在前段设置有凸起598，所述凸起与在筝帆头552上的台阶完全一致地形成。

通过接收空间和筝帆头的这种构造，筝帆头首先能够沿水平运动的方向进入接收空间中并且在撞到翼壁593后垂直向下地运动。

在图12中示出锁紧板594的在两个位置。位置594a是非锁紧位置，在所述非锁紧位置筝帆头552能够在接收空间592中来回运动。通过向前移动锁紧板594达到锁紧位置594b。在这个位置中，锁紧板594布置在筝帆头552的上面并且因此防止筝帆头向上运动。因此通过由筝帆头前段552a紧靠着凸起598，筝帆头能够被锁紧在耦联装置中。

图11示意地示出具有两个围绕中心纵向轴线布置的通风口620a、b的筝帆610。通风口从筝帆的纵向方向上看布置在筝帆杆(未示出)的左侧和右侧。

此外在图11中示出耦联装置690。耦联装置包括两个盖板699a、b，所述盖板如此固定在耦联装置上，使得当筝帆610耦联在耦联装置690上时，所述盖板盖住通风口620a、b。以这种方式避免筝帆610的内腔继续通风并且因此使筝帆610的缩帆过程变得简单。

操作手柄布置在筝帆头的区域内并且与用于缩帆绳和缩帆索/导向索的夹紧装置耦联。操纵手柄672在型面元件耦联在桅杆头上时通过撞击桅杆头而摆动并且解除夹紧装置的夹紧。

图13a-c示出根据图10、11的在桅杆上的耦联装置的机械连接装置。板700和垂直于板700布置的板701刚性地固定在桅杆上。

在板上可旋转地安装有旋转轴702，所述旋转轴与悬臂梁704、705连接。在悬臂梁704、705上可旋转地安装有导向轮797，所述导向轮在将桅杆头导入接收空间或从接收空间导出时用于导向索的转向。

围绕旋转轴702的转动运动借助阻尼元件706固定，所述阻尼元件的一端固定在板700上并且另一端固定在悬臂梁707上，所述悬臂梁又固定在悬臂梁704上。

因此旋转轴702能够使耦联装置围绕垂直轴线旋转。

在悬臂梁704、705的前端布置有旋转装置，所述旋转装置能够使悬臂梁708、709围绕水平的轴线轻微地旋转。这个围绕水平的轴线的被动的可旋转性能够使筝帆在耦联状态下具有一定的运动性并且当在筝帆上施加力时这样用于筝帆杆的卸载，所述力能够例如通过阵风或船只运动引起。此外筝帆能够通过围绕这个旋转轴的旋转运动放下。

Claims (25)

1.一种用于借助牵引力产生能量的空气动力学的型面元件，尤其是用于驱动水上交通工具，包括：

沿横向方向和纵向方向延伸的柔性的上层(111)；

柔性的下层(112)，所述下层平行于上层延伸并且借助多个沿型面元件的深度方向延伸的腹板(121)与上层连接；

在上层和下层之间的充气的内腔；

至少一个布置在上层和下层的两个相互平行的前缘之间的用于内腔通风的通风口(120a-d)；

多条牵拉绳(140a-f)，所述牵拉绳的第一端固定在型面元件上的间隔的位置上并且其第二端与牵拉索(143)连接用于连接型面元件和水上交通工具；

多条第一端固定在层和/或腹板上的缩帆绳(260a，262a)，所述缩帆绳构成为使得通过上层和下层的缩帆或放帆来减小或增大型面元件的尺寸，

其特征在于沿型面元件的纵向方向延伸的用于稳定空气动力学的型面的杆元件(150)，其中杆元件固定在上层和/或下层上和/或腹板上，并且在杆元件上至少一条缩帆绳从自第一端上的固定点开始沿上层或下层的型面元件的横向方向延伸的缩帆绳段(260a)转向到沿纵向方向延伸的缩帆绳段(262a)。

2.如权利要求1所述的型面元件，其特征在于，杆元件(150)只是在层的长度的一部分上延伸，尤其只是在层的三分之一的长度上延伸。

3.如权利要求1或2所述的型面元件，其特征在于，至少一段沿上层或下层的横向方向延伸的缩帆绳段至少在一部分中倾斜于横向方向延伸，使得当牵拉所述缩帆绳段时层沿横向方向和纵向方向缩帆。

4.如前述权利要求中任一项所述的型面元件，其特征在于，至少两条固定在型面元件上的缩帆绳段相互连接并且通过在缩帆绳段上运动的滚轮缩帆和放帆，在所述滚轮上固定共同的缩帆绳延长部分。

5.如前述权利要求中任一项或权利要求1的前序部分所述的型面元件，包括：

中心缩帆索(263)，所述中心缩帆索的第一端与缩帆绳(262a，b)的所有第二端连接，

其特征在于，缩帆绳的第二端或中心缩帆索沿对称轴线的关于型面元件的横向方向位于对称轴线上的方向从型面元件的前缘延伸，并且中心缩帆索的第二端(244)可松开地固定在中心牵拉索(243)的第一端和第二端之间，使得中心缩帆索能够用作用于型面元件的发射和回收的导向索。

6.如前一项权利要求所述的型面元件，其特征在于，中心缩帆索的第二端借助耦联装置可松开地并且最好可移动地与牵拉索连接。

7.如前两项权利要求中任一项所述的型面元件，其特征在于在型面元件的区域内的绳索夹紧装置(270)，所述绳索夹紧装置构成为能够可松开地夹紧中心缩帆索或缩帆绳。

8.如前一项权利要求所述的型面元件，其具有沿纵向方向延伸的杆元件，其特征在于，绳索夹紧装置在牵拉中心缩帆索时自动夹紧，所述绳索夹紧装置固定在型面元件的前缘区域内的杆元件(250)上并且与操纵机构耦联，所述操纵机构能够打开绳索夹紧装置。

9.如前述权利要求中任一项或权利要求1的前序部分所述的型面元件，其特征在于，所述内腔具有至少一个通风口(80a、b)和用于可变地关闭至少一个通风口的闭锁装置(81、82、84a、b)。

10.如前一项权利要求所述的型面元件，其特征在于，所述通风口构成细长的狭缝，沿着至少一条通风口的边缘，最好沿着两条通风口的边缘分别固定有弹性可变形的杆元件(81、82)，在所述杆元件的两端固定有开缝索(84a、b)，使得在牵拉开缝索时杆元件弹性弯曲并且因此打开通风口。

11.如前两项权利要求中任一项所述的型面元件，其特征在于，通风口布置在某一区域内，所述区域在型面元件飞行状态下位于型面元件外部的低压区域内，尤其是位于层的后边缘之间或在上层内。

12.如前述权利要求中任一项或权利要求1的前序部分所述的型面元件，其特征在于，在上层和下层的前缘之间的区域具有围绕型面元件的中心纵向轴线的多个通风口(120a-d)并且在外部的区域中被关闭。

13.如前一项权利要求所述的型面元件，其特征在于，通风口占据空气动力学的型面元件的迎风面积——即正面或翼前缘——的10-30％，最好是30％。

14.如前两项权利要求中任一项所述的型面元件，其特征在于，通风口借助板条撑开。

15.如前述权利要求中任一项或权利要求1的前序部分所述的型面元件，其特征在于，在牵拉索上布置有至少一个、最好多个信号装置，最好是自发光的信号元件。

16.如前一项权利要求所述的型面元件，其特征在于，信号装置包括在牵拉索上交替地间隔大约100米的距离固定的红色的和白色的信号元件，最好是自发光的环照灯。

17.如前两项权利要求中任一项所述的型面元件，其特征在于，信号装置是自发光的并且与沿牵拉索延伸的、导电的线路感应地耦合用于能量供给。

18.一种用于如前述权利要求中任一项所述的型面元件的发射和回收装置，所述型面元件具有沿纵向方向延伸的杆元件，所述发射和回收装置包括：

桅杆(500)，在所述桅杆的上端固定有桅杆头；

在桅杆头上布置的围绕垂直的轴线可旋转的耦联装置(90)用于将杆元件的前端与桅杆头耦联，

其特征在于，耦联装置包括由两个垂直延伸的侧壁(91a、b)限定的接收空间(92)，在所述接收空间中能够容纳杆元件的前端(552)并且所述接收空间在第一水平侧通过挡板壁(93)限定，并且在位于其对面的第二水平侧向上打开以便从侧面或上面引入杆元件的前端。

19.如前一项权利要求所述的发射和回收装置，其特征在于，耦联装置包括垂直的轴(702)，杆元件在耦联状态下能够围绕所述垂直的轴旋转。

20.如前一项权利要求所述的发射和回收装置，其特征在于，轴与弹簧元件和/或阻尼元件(706)耦联用于将耦联的杆元件弹性复位到额定角度方位或用于杆元件的转动运动的缓冲。

21.如前述权利要求中任一项所述的发射和回收装置，其特征在于锁紧装置(94)，其用于将杆元件锁紧在水平定向的角位置上。

22.如前一项权利要求所述的发射和回收装置，其特征在于，锁紧装置(94)包括能水平移动的锁紧元件，所述锁紧元件在锁紧结构中锁住接收空间的上开口区域并且在解锁结构中开放接收空间的上开口区域。

23.如前述权利要求中任一项所述的发射和回收装置，其特征在于，在桅杆头，尤其是在耦联装置上布置有至少一个盖板(699a、b)，其用于在杆元件耦联在桅杆头上时盖住型面元件的通风口。

24.如前述权利要求中任一项所述的发射和回收装置，其特征在于，桅杆是伸缩式的可拉出或可收回的并且/或者是围绕至少一条轴线可翻转的。

25.一种用于船只的驱动装置，包括如前述权利要求中任一项所述的型面元件和如前述权利要求中任一项所述的发射和回收装置，

其特征在于，桅杆布置在船只的船首区域内并且牵拉索铰接连接在船只的船首区域内的牵拉点上，所述牵拉点沿行驶方向布置在桅杆前的型面元件长度的大约三分之一处。

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