CN101553397B - 用于执行风筝飞行的自动控制的系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于执行至少一个通过线绳(13)控制和操纵的风筝(11)的飞行的自动控制的系统(10)，包括至少一个适用于在各个绞盘(14a、14b)上施加该线绳(13)的展开-再绕动作的第一驱动电机(12)以及至少一个适用于执行该线绳(13)的差动控制动作的第二驱动电机(13)。

Description

用于执行风筝飞行的自动控制的系统
技术领域
本发明涉及一种用于执行动力翼型(在下文中一般称作术语“风筝”)的飞行的适当的自动控制系统的指令的装置，特别用于通过风筝的飞行优化风能到电能或机械能的转换，所述风筝通过线绳连接到地面转换装置。
背景技术
事实上，从一些现有专利中可知这样的过程，其中通过能够将由风源产生的机械能转换成另一种能量、尤其是电能的装置将风能转换成电能或机械能，所述装置通过使用通过线绳连接至该装置的风筝从风中去除风能。特别是，意大利的专利申请TO2003A000945、欧洲专利申请04028646.0和意大利专利申请TO 2006A000372中公开了用于通过控制风筝的飞行或通过牵引和收回步骤将风流的动能转换成电能的系统，所述风筝与“圆盘传送带”式系统相连。在过去，也提出了多种涉及用通过风筝俘获风流的装置牵拉船舶的配置，比如特别是英国专利2,098,951、美国专利5,056,447、美国专利5,435,259、国际专利申请WO03097448、美国专利申请US2004035345、美国专利申请US2004200396、国际专利申请WO2005100147、国际专利申请WO2005100148、国际专利申请WO2005100149以及德国专利申请DE102004018814。
在上述系统中，风筝飞行的控制从比如通过在附图1中所示的系统获得，其中控制系统1通常包括：
-在风筝2上的探测装置3，适用于探测第一组信息，该信息涉及至少风筝2自身空间的位置和方向以及其所受到的三个轴向加速度；
-在地面上的探测装置5适用于探测第二组信息，该信息涉及至少风筝2的驱动线绳的张力值以及它们的相对位置、风筝所浸入的风流W的方向和强度；
-第一和第二组信息的处理和控制装置7，适用于将该信息的内容转变成适当的控制动作，该控制动作以通过驱动机构4对风筝2的线绳6进行操作的机械传动来执行；必须在线绳6上执行的该机构4的动作大体上为两种类型：平行地展开或再绕两个线绳6以及差动控制线绳6的位置。
在现有技术中已经提出的一种操作模式是将上述两种动作通过两个用于缠绕线绳6的绞盘执行，所述绞盘通过两个独立的电机驱动。然而，以这种方式，绞盘的高的惯性会极度地减少差动控制的预备启动，限制了控制风筝飞行的效率。此外，用这种配置，无法有利地考虑到，与平行地展开-再绕两个线绳有关的功率高并且用于控制展开-再绕运动所需的精度小，而对于线绳的差动控制则相反，功率小并且所需的精度高。在上述的配置中，两个电机必须都具有用于平行展开-再绕两个线绳的很高的必要的功率，以及用于差动控制所需的精度，从而需要使用两台昂贵的电机。
发明内容
因此，本发明的目的在于通过提供一种至少使用两个相互独立的电机的系统来解决上述现有技术中的问题，所述电机分别为一个用于执行展开-再绕线绳的动作并且另一个用于执行差动控制的动作。
本发明的上述及其它的目的和优点，如将从下文中的描述来看，通过权利要求1所述的执行风筝飞行的自动控制的系统获得。本发明的优选的实施例和重要的改变是从属权利要求的主题。
附图说明
参照附图通过一些作为非限定性例子提供的优选的实施例更好地描述本发明，其中：
-图1示出了根据现有技术的风筝飞行的控制的实施例的示意图；以及
-图2示出了根据本发明的用于执行风筝飞行的自动控制的系统的实施例的示意图。
具体实施方式
参照图2，可以看到根据本发明的用于执行至少一个风筝11飞行的自动控制的系统10包括：
-至少一个适用于控制至少两个绞盘14a、14b的旋转的第一驱动电机12，在每个绞盘上至少两个用于控制和驱动风筝11的线绳13中至少一个线绳被缠绕，以便在所述绞盘14a、14b上施加所述线绳13的展开-再绕动作；可能的是，每个线绳13可通过适当的传送系统20以包含在风筝11和各个绞盘14a、14b之间的长度被驱动；以便施加线绳的同步的、相等的展开-再绕动作，在一个优选的实施例中，绞盘4a、4b具有直径相同的卷筒并且都被键接合到第一驱动电机12的相同的驱动轴12a上；
-至少一个适用于控制至少一个滑块16的平移运动(例如，沿箭头FT所示的方向)的第二驱动电机15，该滑块装配有至少两个用于分开线绳13的传送的滑轮17，以便执行两个线绳13的差动控制动作。特别是，为了执行上述平移运动，第二驱动电机15可通过至少一个齿条式机械装置15a与滑块16协作，该机械装置15a用至少一个通过第二驱动电机15致动的驱动齿轮15b制成，所述驱动齿轮15b啮合在至少一个与滑块16形成一体的齿条15c上，滑块16的平移运动的方向FT显然取决于齿轮15b的旋转方向(例如用箭头FR指示)。
可能的是，根据本发明的系统10还可包括：
-至少一个用于吸收在线绳13上的风筝11的牵引力的变化的阻尼系统18，所述变化有可能通过风的湍流产生，
-至少一个测力传感器19，制成例如测力仪，适用于对牵引力的瞬时值进行评估，该值通过风筝飞行的控制系统既可用于优化所产生的动力，又可执行干预以在很高的风紊(湍)流的情况下，将结构超载的风险降至最低。
还可以看到，在本发明的用于执行风筝飞行的控制的系统10中，第一驱动电机15所需的功率非常低，因为通过两个线绳13经滑轮17施加在滑块16上的牵引力大多被抵销。此外，与滑块16的运动有关的惯性非常低(相对于绞盘14a、14b的惯性)，提供了在控制风筝11的飞行中的高响应的预备状态。

Claims (9)

1.一种系统(10)，所述系统用于执行至少一个通过线绳(13)控制和驱动的风筝(11)的飞行的自动控制，其特征在于，所述系统(10)包括：
-至少一个适用于在两个绞盘(14a、14b)上施加所述线绳(13)的展开-再绕动作的第一驱动电机(12)；
-至少一个适用于执行所述线绳(13)的差动控制动作的第二驱动电机(15)。
2.按照权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述第一驱动电机(12)驱动所述两个绞盘(14a、14b)的旋转。
3.按照权利要求1或2所述的系统(10)，其特征在于，所述两个绞盘(4a、4b)具有相同直径的绞盘卷筒并且都被键接合到所述第一驱动电机(12)的相同的驱动轴(12a)上。
4.按照权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，每个所述线绳(13)都以包含在所述风筝(11)和两个绞盘(14a、14b)之间的长度通过传送系统(20)被驱动。
5.按照权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述第二驱动电机(15)驱动至少一个滑块(16)的平移运动(FT)，所述滑块装配有至少两个用于分开传送所述线绳(13)的滑轮(17)。
6.按照权利要求5所述的系统(10)，其特征在于，所述第二驱动电机(15)适用于通过至少一个齿条式机械装置(15a)与所述滑块(16)协作，所述齿条式机械装置包括至少一个驱动齿轮(15b)，所述驱动齿轮(15b)通过所述第二驱动电机(15)驱动，并与至少一个与所述滑块(16)形成一体的齿条(15c)啮合。
7.按照权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，包括至少一个适用于吸收在线绳(13)上的风筝(11)的牵引力的变化的阻尼系统(18)。
8.按照权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，包括至少一个适用于对所述牵引力的瞬时值进行评估的测力传感器(19)。
9.按照权利要求8所述的系统(10)，其特征在于，所述测力传感器(19)为测力仪。
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