CN103180206A - 高空平台 - Google Patents

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Abstract

一种用于在高空产成电能的器具，该器具包括一个将大体大地水平位置与升高位置处的平台相连接的系绳，该系绳包括与该平台处的发电机连接的一个管道，该管道被安排成允许燃料流体从该大体大地水平位置流动至该升高位置，并且该发电机可操作地在该升高位置处将燃料流体中的能量转换成电能。

Description

高空平台
技术领域
本发明涉及高空平台，尤其是用于在高空处传送信息服务的平台，该服务包括远程通信、观察和定位服务。 
发明背景 
高空平台，例如位于从300m至低于5km及甚至更高处，例如位于从5km至30km海拔处，已经被提出用于多种多样的应用中。越来越引起兴趣的一个领域是提供高空平台信息服务(例如电信)、定位及观测能力，包括高速因特网、电子邮件、电话、电视服务、回程服务、视频点播、全球定位、天文观测、大气监测，例如通过LIDAR(光探测和测距)以及航空摄影。 
与卫星相比，高空平台具有一些优点，主要是因为从发送器至地球上的接收机的距离可以小得多，而同步卫星典型地处于36,000km海拔高度，并且对于低地球轨道卫星为约1000km海拔高度。 
高空平台的这种相对靠近可以导致强得多的信号在地球并且靠近地球表面被接收、避免火箭发射的成本并且可以提供更短的开发时间。 
US7,046,934公开了用于与卫星相结合传送信息服务的高空气球。 
然而，为从高空平台提供可靠的信息服务存在着巨大的和重大的技术挑战。关键的问题是保持此类平台的稳定性，此类平台将经受风的影响，风可能波动并且具有非常高的速度。特别地，许多信息服务要求准确的定向传送，而从经受在此海拔高度处存在的疾风的平台难以传送这种定向传送。 
此外，在高空处局部可用的功率通常限于几kW，排除了涉及大功率装置的工程解决方案。 
因此，在这些领域非常需要进一步的改进。 
发明概述 
在第一方面，本发明涉及一种用于在高空产生电能的器具，该器具包括一个将大体大地水平位置与升高位置处的平台相连接的系绳，该系绳包括与该平台处的一个发电机相连接的一个管道，该管道被安排成允许燃料流体从该大体大地水平位置流动至该升高位置，并且该发电机可操作地在该升高位置处将燃料流体中的能量转换成电能。 
已经发现提供可以由燃料流体产生电力的高空平台允许可用的功率可以比由原位发电诸如太阳能发电机而可用的功率多几个数量级，太阳能发电机需要将电存储过夜并且遭遇离赤道的季节性昼长的影响。 
随着在高空处有大量的功率可用，就可以获得解决与此类平台相关的各种技术困难的多种选择，这在以前是不可能的。 
此类安排中涉及的工程技术挑战是明显的。然而，通过仔细地设计器具，其可以实现，如下面将要讨论。 
对于许多应用，该升高位置是处于从5,000m至30,000m、优选从10,000m至25,000m、更优选从15,000m至25,000m的海拔处。这提供了足够的海拔高度来在大面积上传送信息服务，但没有高到对于所栓系的安排提出不能克服的工程挑战。在优选的实施方案中，该升高位置处于平流层中，优选刚好在对流顶层上方或处于对流顶层处，在此处侧风不太严重。另外，对于对流层中的应用而言，该升高位置可以处于从300m到低于5,000m的海拔处。 
大体大地水平位置典型地处于或非常接近地球的陆地或海洋表面，例如，陆地或海洋表面的1000m内，优选100m海拔高度内。在一个优选的实施方案中，该器具包括连接到该系绳上的交通工具，例如直升机、陆地车辆或船只。 
在一个优选的实施方案中，该器具包括处在升高位置处的一个或多个气球 或飞船(比空气轻的航空器)，以提供在该升高位置处保持该器具所必需的提升力。因此这样的一个或多个气球或飞船优选能够提供从0.05公吨至小于5.0公吨、更优选至少5.0公吨、最优选至少10.0公吨、并且可能为至少25公吨的提升力。 
为了提供这样的提升力，任何气球或飞船优选地具有从400m3至小于60,000m3或从60,000m3至2,000,000m3的总体积。这样的提升力总体上是通过用比空气轻的气体如氢气或氦气来填充该气球或飞船来实现的。 
为了提供‘补充气体’源以延长气球或飞船在该升高位置处可以维持的持续时间，可以提供一个可以输送氦气的第二管道。替代地，如果使用氢气作为燃料液体和‘补充气体’，就可以使用单一的管道，除非要求冗余，在此情况下可以添加另外的管道。 
这样的气球或飞船可以是球形的，但优选是非球体的椭圆体或流线形的形状。这提供了更符合空气动力学的形状，有助于减小水平风的拖曳力并且可以提供一部分提升力。 
管道典型地是具有圆形或近圆形横截面的管，燃料流体通过该管流动。 
相应地，该燃料流体流经的内直径优选是从1.5mm至30mm。这足以允许的实际燃料液体流速为从0.00002kg/s至小于0.00005kg/s或从0.00005kg/s至3.0kg/s、优选从0.00015kg/s至1.0kg/s。 
为了使燃料流体流过如此长的管道，并且克服重力，在管道的入口处必须升高到高压。为了在管道中达到可接受的流量，超过100Mpa、优选超过200Mpa、更优选超过400MPa和甚至超过600MPa的压力可能是必需的。然而，如果燃料流体是氢，则需要低得多的压力，0.2MPa至小于1MPa或从1MPa至100MPa的压力是适宜的。为了达到高的压力，燃料流体可以经由多个压力容器提供。 
燃料流体优选地包含氢和/或烃流体。由于使流体输送穿过管道必须要高的 压力，优选地该烃流体的平均分子量是小于200、优选小于150、更优选小于100、最优选小于50或甚至小于20。在一个优选的实施方案中，该燃料流体包含至少90wt％、更优选至少99wt％、最优选至少99.9wt％的氢，或甚至至少99.99wt％的氢。 
在一个优选的实施方案中，该发电机包括内燃发动机或气涡轮，从而通过燃料流体与例如，取自高空的空气的燃烧来发电。在另一个优选的实施方案中，该发电机包括燃料电池，其可以消耗作为燃料流体的氢，从而通过氢与取自高空的空气反应发电。这种空气通常是经由压缩机提供的并且可能从取自高空的空气进行去湿。 
发电机典型地能够产生几kW至多达几MW。因此，优选地该发电机可以产生从0.5kW至小于3kW或从3kW至60,000kW、更优选从100kW至20,000kW、最优选从高于100kW至1,000kW的电功率。 
管道可以由宽范围的材料制成，但坚固的和轻质的材料是优选的，诸如用高强度碳纤维填充的复合材料，或芳族聚酰胺纤维诸如KevlarTM、TechnoraTM、VectranTM或ThoronTM和超高分子量聚乙烯诸如SpectraTM和DyneemaTM或PBO的诸如ZylonTM。 
对于氢输送，管道可以包括带有衬层的复合材料管，这种衬层诸如金属或PTFE、PVDF、聚乙烯或其他低渗透性塑料，以携带燃料流体。此组合防止氢的扩散和氢损失。如果管道上的负荷足够低，则整个管道可以由PTFE、PVDF、聚乙烯或其他低渗透性塑料制造。 
系绳可以包括一个或多个增强线缆，其沿管道的外侧延伸以提供强度。因此，系绳起的作用是承担承载器具所必需的张力，而管道起的作用是运输燃料流体，尽管它也可以承受一些张力。 
还进一步发现此类系绳可以优选地具有非圆形横截面以减少水平拖拽，同时维持管道的垂直强度和压力包容性。 
系绳上的水平拖拽是一个重大的问题，有可能导致系绳移动至更为水平的取向，因此将平台的海拔高度降低至所需的升高位置的海拔高度下方，这个问题可以被描述为吹走(blow-over)。如果平台进入较高的风速区则这个问题会被加重，由于过大的风载荷可以导致灾难性故障。 
在该系绳顶部处由一个或多个提升装置所携带的一个长系绳中，该系绳的重量以及水平风阻是系绳荷载的两个主要决定因素。在该系绳的顶部处，系绳的总重量由系绳自身决定，而在系绳的底部处，需要支撑相对小的系绳重量，但存在气球或飞船以及系绳自身的风拖曳。因此，系绳将具有相对于竖直方向的最大倾斜并且在其基部是相对无应力的。然而，该系绳必须被设计成用于承受在系绳顶部处遭遇的最大张力。因此，该系绳需要沿着其长度在截面、组成或这二者上发生变化，这涉及制造复杂化、或遇到不能被有效设计用于比在除顶部外的所有位置中所遭遇的更大的张力的问题。 
因此在第二方面，本发明涉及一种用于提供高空服务的器具，该器具包括在升高位置处的一个平台，该平坦被栓到一个大体大地水平位置上，其中该系绳具有圆形或非圆形的横截面并且包括沿其长度间隔开的一系列叶片或翼片以便由水平风对该系绳提供提升力。 
这些叶片或翼片典型地是沿着系绳的长度存在的并且在适当地与风对准时在需要之处提供提升力。这提供了系绳所遇到的最大张力的减小，从而允许该系绳具有减小的截面。系绳的物理大小的减小降低了其截面积和相关联的拖曳力，从而导致所必须的更小尺寸的气球或飞船。 
非圆形的系绳的特征可以是横截面的纵横比，即，刚好包含该横截面的矩形的各侧长度的比率。优选纵横比为1.5至20.0。 
如上，该系绳可以包括增强线缆以便为系绳提供充分的强度。在一个优选的实施方案中，系绳包括多于一条的线缆，每条彼此平行。以此方式，具有圆形横截面的线缆可以产生根据本发明的具有非圆形横截面的系绳。可以包含更 多的线缆，它们也可以与其他线缆对齐以产生细长横截面的系绳。例如，优选包含1至10条线缆的系绳。 
如本领域中所公知的，圆形横截面系绳将总是在空气中呈现相同的面积，无论系绳中是否存在任何扭转作用。然而，具有非圆形横截面的系绳具有根据系绳的旋转状态向流动空气展现可变的面积的潜力。 
然而，长的非圆形横截面系绳带来的一个问题是它们往往向流动空气展现其最大的面积，而不是展现它们的最小面积。这是因为此类长系绳通常具有低的抗扭劲度并在流动的空气中将它们自身调整为最小的应变能，由此将其长轴与流动方向成直角，除非通过例如，叶片来定期定向。 
因此，它们以增加的面积存在的天然趋势可以因流动的空气而增加对系绳的力。因此希望采取措施来确保非圆形横截面系绳趋于向流动的空气展现最小的面积。 
现在已经惊奇地发现可以使这样的非圆形横截面系绳向流动的空气展现它们的最小面积，即使得它们可能具有低抗扭劲度。 
因此这样的系绳的横截面典型地是细长的，其细长横截面具有两个边界明确的端部。这两个端部可以分别称为前缘和后缘。前缘典型地是圆的，并且旨在处于在流过系绳的空气的最上游点处。同样，后缘旨在是流动空气的最下游点。在给定的横截面上，系绳的最上游点至系绳上最下游点的距离称为在该横截面处系绳的弦长。 
当空气流过这样的系绳时，其在系绳上产生力。在任何指定的时间，在系绳的横截面内存在一个有理论上的点，围绕其由这种力所引发的所有力矩的总和彼此相互抵消。这个点在本文中被称为空气动力学压力的中心。 
由于系绳的长度导致其通常具有低抗扭刚度。已经惊奇地发现如果在给定的横截面处系绳的质量中心与空气动力学压力中心相比更靠近系绳的前缘，则当系绳向流动的空气展现其最小面积时该系绳将有可能形成局部稳定的布置形 式，即便保留的应变能可能不是最小的。 
换句话说，优选地在使用中质量中心与空气动力学压力中心相比更靠近前缘。 
典型地是下面这样的情况：对于被定位成向流动的空气展现其最小面积的系绳的细长横截面，空气动力学压力中心将接近于距前缘四分之一弦长处。因此，为了确保质量中心与空气动力学压力中心相比更接近前缘，需要采取特殊的步骤。 
例如，系绳横截面的形状优选是泪珠形，例如，类似于直升机浆横截面。然而，仅此不能确保质量中心足够地接近前缘。因此，典型地，系绳接近前缘的材料密度与中心和接近后缘的材料密度相比更大。 
材料密度的这种变化可以是渐变的或突然的。甚至可以涉及不连续和不均一性，在这种情况下，其他材料，诸如光纤和增强线缆通过系绳。然而，材料密度的任何变化以及形状的变化一起需要在系绳内提供适宜定位的质量中心。 
因此，优选系绳的质量中心距前缘小于弦长的25％。更优选其距前缘小于24％的弦长。典型地其距前缘10％至24％，更优选15％至24％的弦长。 
当然，当系绳将大体大地水平位置与平台相连接时，其承受张力。已经发现如果在使用中张力中心与空气动力学压力中心相比更接近前缘，则可以实现系绳稳定性的改进。 
已经发现，如果张力中心处于空气动力学压力中心的下游，则系绳可能易于扭曲使得纵轴与任何风成大角度倾斜。一旦此过程开始，系绳的越来越多的长度将呈现于此海拔高度，潜在地比系绳迎风时产生更高的风载荷。 
张力中心是系绳横截面中的点，围绕该点在该横截面中由系绳所承载的张力(其指向与横截面的平面垂直)所建立的所有力矩总和为0。 
因此，优选系绳的张力中心距前缘小于25％的弦长。更优选其距前缘小于24％的弦长。典型地其距前缘10％至24％，更优选15％至24％的弦长。 
已经惊奇地发现如果在使用中剪切力中心与空气动力学压力中心相比更接近前缘，则可以实现系绳稳定性的改进。 
剪切力中心是系绳横截面中的点，如果任何理论上的力施加于横截面的平面中，则通过该点不会对系绳产生旋移动。换句话说，施加的力只导致系绳的偏移，而不导致其任何的旋转。 
因此优选系绳的剪切力中心距前缘小于25％的弦长。更优选其距前缘小于24％的弦长。典型地其距前缘10％至24％，更优选15％至24％的弦长。 
已经发现，质量、张力和剪切力的中心彼此靠近，而同时保持相比于空气动力学压力中心更靠近前缘是最理想所希望的。因此，质量、张力和剪切力的中心优选地在小于10％的弦长，优选地小于5％的弦长的区域内。如果要实现具有低拖拽的动力稳定体系，有时有可能这些中心中的一个或两个可以相比于空气动力学压力中心更远离前缘，但不是所有三个中心。 
系绳也可以包括翅片，可以向该翅片提供功率以提供主动控制。这样的翅片可以是形成翼片一部分的多个副翼。 
在一个优选的实施方案，这些翼片和副翼是通过附接至该系绳上并且相应地间隔开的多个滑翔机(预期用于无功率飞行的、比空气重的航空器)来提供的。在一个优选的实施方案中，这些滑翔机是可移动地附接至该系绳上。这些滑翔机及其副翼的移动可以通过本地产生的功率(如来自具有典型地具有可变桨距、可变速度的设计的风能涡轮机)来提供。这些滑翔机到系绳的附接可以是可拆除的以便有助于容易的附接或解除，例如当系绳报废或被回收时。 
任选地或另外地，系绳可以包括沿管道的长度定位的多个旗标。已经发现这些旗标防止非圆形横截面系绳的飘动。 
虽然非球体截面的系绳提供了显著的优点，但它们在该器具被布置在高空之前和之后储存该系绳时有困难。 
圆形截面的系绳可以简单地卷绕在自身上，而非球体的系绳可以包括限制 或局限任何卷绕或变形的细长区域。此外，除非这个问题得到解决任何细长区域都可能容易被损坏。 
因此在第三方面，本发明涉及如在此描述的一种非圆形截面的系绳，该系绳被保持在一个护套中，该护套具有用于使系绳位于其截面中的一个开口。位于其护套中的系绳因此可以被卷绕或堆叠。 
该护套可以设置为细长的护套，或者例如可以将其设置在另一个物体的表面上，这个表面在柄部的外侧具有螺纹外观。该系绳接着可以缠绕在该柄部上并且进入该螺纹提供的护套中。 
如上讨论的，通过如此多可用的功率，用于提高的信息服务的性能的、以前无法提供的选择变得可能。 
例如，在优选的实施方案中，该器具包括回转装置和/或重力稳定装置。这样的器具可以起作用以保持在大气中的基本上固定的海拔高度上。这确保了发送和接收被精确定向为从器具穿过大气并且到达地球表面、到达其他这样的器具或到达卫星。没有这样的稳定装置，该器具的移动会使定向传送很困难。 
在平台处并且可能在系绳处可用的增大的功率使得高功率的电信信号能够被发送至地球、到达其他这样的器具或到达卫星。这可以提供若干优点。例如，信号变得能够穿透建筑物或进入一些地下设施中。另一益处是设备可以能够使用较小的天线运转，较小的天线更为便利并且能够便携。 
因此，该平台典型地包括信息服务器具。例如，该器具可以包括电磁发送器和/或接收机以用于将远程通信服务传送到地球的表面。 
在优选的实施方案中，系绳还包括从大体大地水平位置到升高位置的光纤缆(或一个或多个光纤)，以向升高位置处的发送器/接收机传输高比特率和从其接收高比特率。从大体大地水平位置，光纤可以通过光纤与通信的陆基中心连接。在大体大地水平位置为船只的情况下，则需要安排能够从大陆在海底延伸到航标的光纤缆(或一个或多个光纤)，航标通过光纤或其他装置连接到船 只。与船只的来回通信则可以通过光纤经由海底光纤缆传输。替代地，可以使用直接从平台与大地水平处的接收器来回的微波传输，或与大地水平系绳位置附近的来回微波传输。 
在优选的实施方案中，该器具采用光载波无线通信(Radio-over-fibre)技术。 
因此在第四方面，本发明涉及一种用于在高空处提供信息服务的器具，该器具包括一个平台，该平台包括在一个升高位置处的信息服务器具，该平台栓到一个大体大地水平位置上，该系绳包括将该信息服务器具与该大体大地水平位置附近的一个基站相连接的光纤缆(或一个或多个光纤)，其中该基站包括通过电信号来调制光的装置，该信息服务器具包括一个光电转换装置和至少一根天线，这种安排可操作用于将调制的光沿该光纤缆传输到该信息服务器具，在该信息服务器具处该信号被转换成电子形式并通过该天线发射。一种双向系统也是可能的，其中微波信号由平台接收器接收并且用于调制光的电信号沿着系绳光纤缆向下传输以用于在系绳基部转化成电信号。 
典型地，该无线电信号将是无线信号，例如，具有几个或许多GHz的频率。 
光载波无线通信是特别有利的，因为在向平台的传输中信号衰减非常小，并且大部分信息处理器具可以位于基站处，由此减小了平台的重量。另外一个优点是在不改变高空处的设备的情况下开发该平台所传送的服务类型的可能性。 
因此，调制和切换功能典型地可以在基站处进行。其他功能诸如频率上转换和多路传输也可以在基站处实施。因此一些信息服务器具仅需要在平台处具有光电子和放大功能。 
还相信对于许多应用在高空处任何器具的平移动比旋转移动产生的问题少得多。对于远距离的通信，即使定向传输的方向上小的变化也将导致向地球的传输或从地球的接收明显脱离目标。然而，如果方向被固定在狭窄的限制内， 则在一些情况下平移运动仅导致与目标物的相对小的偏差。因此，已经发现由于风引起的平移移动可以比旋转移动更容易被容忍。在涉及多个电池的应用中管理平台相对于竖直轴线的角速度是重要的，在这些应用中，通过地面站从一个电池到另一个的‘移交’可以在最大速率下被接纳。 
因此在第五方面，本发明涉及一种用于在高空处提供信息服务的器具，该器具包括一个平台，该平台包括在升高位置处的信息服务器具，该平台栓到一个大体大地水平位置上，其中该平台容纳在一个护罩内，该平台并不与其刚性连接。典型地，该平台通过轴承布置与该系绳连接，从而允许相对于该系绳自由转动。 
已经发现通过位于护罩内而使得平台可被保护免受疾风损坏。此外，因为平台与护罩或系绳未刚性连接，护罩或系绳所发生的任何旋转运动不会传递到平台。因此护罩防护平台免受风的损坏并且提供一定体积的静态空气或气体，而平台安装在该体积的静态空气或气体内。因此，尽管护罩的平移移动可能被传递至平台，但几乎没有旋转移动被传递，并且显著地改善了定向信息服务。 
在一个优选的实施方案中，该护罩是气球或飞船并且平台可以通过系绳而悬浮但相对于系绳围绕所有轴线自由旋转。例如，该护罩可以是悬浮在为平台提供升力的较大气球或飞船下方的气球或飞船。 
此外，如果护罩与一个陀螺仪回转装置和/或如上的重力稳定装置组合，则护罩的益处进一步和显著地增强。在此实施方案中，可以获得非常稳定的姿态，提供显著增强的定向信息服务。此外在某些情况下该护罩可以是该气球或飞船自身。 
如果该护罩是流线形的以减小它遭遇的任何拖曳力，则也是有益的。 
此外，如果将这个护罩保护实施方案与上面讨论的本发明的燃料流体方面相组合，则更是所希望的。 
根据本发明的系绳和平台也可能易遭受雷击。这种雷击可非常危险，特别 是如果燃料流体在通过系绳中的管道时。因此，优选地该管道是不导电的。这可以例如通过以下方式实现：确保系绳的用以改变质量中心位置的任何金属部件都各自被频繁地中断并且相邻的末端是彼此绝缘的，例如每隔几米，以便破坏任何电通路。可选地该管道可以基本上不含导电元件。 
在管道优选地不导电的同时，系绳本身可以也是不导电的，或可选地可以包括将大体大地水平位置与平台电连接的雷击导体。因此，任何雷击将被该导体带走并且不影响不导电的管道。 
在第六方面，本发明涉及一种用于在高空处提供信息服务的器具，该器具包括一个平台，该平台包括在一个升高位置处的信息服务器具，该平台栓到一个大体大地水平位置上，其中该系绳包括至少两根电力电缆，该电力电缆可操作地将电力从大地水平位置传输到平台。 
在此实施方案中，不可能确保系绳是不导电的。因此，优选系绳也包括雷击导体，该雷击导体将大体大地水平位置与平台电相连接。在一个实施方案中，雷击导体可以是非绝缘形式的电力电缆中的一根。因此，可能不能防止雷击，但通过在系绳中提供导电通路可以将其影响极大地最小化。 
例如，雷击导体可以包括铝条或其他导电材料，优选地具有100mm2-400mm2横截面积的横截面。 
也优选一根或多根电缆是绝缘的。已经发现3.3kV至330kV的高压电缆是合适的。 
也已经发现存在这样的危险：水可以在系绳的外侧上形成导电通路。因此，如果系绳是不导电的，而水可以提供导电通路，因而雷击的问题仍然是个问题。 
因此，在第七方面，本发明涉及一种用于提供高空服务的器具，该器具包括一个升高位置处的平台，该平台栓到一个大体大地水平位置上，其中该系绳涂覆疏水性材料。 
因此，如果在系绳的表面上形成任何液体，则其通常将不会形成连续通路， 因此防止了形成电通路的可能性。另外，系绳表面上的疏水涂层可以防止在系绳上形成冰。这样的冰可能促进空气动力学不稳定性，特别是在非圆形系绳的情况下。 
也优选的是，如果系绳包括一个可移动运输工具，该可移动运输工具可操作地检查系绳的损坏，可能地进行小修理并且提供除冰能力。 
因为这样的高空平台通常位于人群区域附近，也必需考虑飞行器安全性和规章。一种这样的安全性考虑是要求系绳包含大量的发光体，其可以连续或间歇地运行，以便警示飞机飞行员注意系绳的存在。 
然而，沿系绳的长度提供发光体和提供充足的电力可能涉及重量显著增加，通常要避免这样。因此，可以提供此类照明而不额外显著增加重量的系统将是非常合乎需要的。 
因此，在第八方面，本发明涉及一种用于提供高空服务的器具，该器具包括一个升高位置处的平台，该平台栓到一个大体大地水平位置上，其中该系绳包括至少基本上将大体大地水平位置与平台相连接的一个光纤缆，该光纤缆包括沿该光纤缆的长度间隔开的多个耦合器，每个耦合器适配成将该光纤缆中的一部分光转向，并且将其引向各个发光装置。 
典型地该发光装置包括准直器，并且可包括，例如一个或多个透镜，一些反光镜或衍射光栅(常规的或全息的)。 
沿光纤缆传输的光优选是间歇的，以便在各个发光装置处提供闪光效应。 
在优选的实施方案中，该发光装置均匀地间隔开。发光装置之间的间隔可以为50m至200m。 
因此，这样的系绳可以包括20至200个这样的发光装置。因此，被每个耦合器转向的光量优选地在该点处光纤中光的0.5％-5.0％的范围内。 
在此实施方案中的光纤典型地是用于传送光信号的一个单独的光纤，该光信号是用于根据本发明的其他方面的信息服务器具。 
这种安排是轻质的、紧凑的，可以表现出很少的额外风阻并且不需要任何本地功率要求，因此简化了要求的器具。 
在此披露的这些特征中的任何项都可以与任何其他特征进行组合以提供根据本发明的实施方案。 
如可以了解的，在此说明的器具可以在可能希望高空平台的多种多样的技术领域中使用。 
现在将通过举例的方式并参考下列的附图来展示本发明，其中： 
图1是根据本发明的器具的图示。 
图2是通过根据本发明的器具所使用的系绳的横截面的平面剖视图。 
图3(a)和3(b)是与根据本发明的器具一起使用的系绳的横截面的平面剖视图。 
图4(a)至4(f)是用于沿着系绳长度对系绳提供升力的滑翔机的不同视图。 
图5(a)至5(h)是与根据本发明的器具一起使用的系绳的多个部分的不同视图。 
图6(a)和6(b)是与根据本发明的器具一起使用的、包封在一个护套中的一根系绳的截面视图。 
图7(a)至7(c)是与根据本发明的器具一起使用的、包封在另一个护套中的一根系绳的截面视图。 
图8(a)和8(b)是根据本发明的器具的视图。 
图9是根据本发明的器具的元件的图示。 
图10是通过根据本发明的系绳的横截面的剖视图。 
图11是根据本发明的另一个器具的图示。 
图12是根据本发明的系绳所使用的发光装置的图示。 
转向附图，图1示出了根据本发明的器具，该器具包括一个高空平台4，该高空平台由一个气球3支撑并且附接至一个系绳2上。该系绳被附接至位于 海平面的船只1上，为一个大地水平位置。 
平台4包括燃料电池形式的发电机，尽管其可以是燃气发动机或涡轮、喷气发动机或柴油机等。 
平台4还包括多个信息服务器具，诸如内部天线、用于无线互联网的多个网络、供应1km至100km直径的移动电话或WiMax信元的700个喇叭形天线、微波回程天线、电视发送器、定位系统发送器、飞行器警报系统，例如，雷达反射器和闪光灯。它还可以包括一个或多个用于天文观测的望远镜、一个或多个用于航空摄影的照相机或用于大气监测的LIDAR设备、以及用于电磁辐射的其他接收器。 
系绳2包括外径为15mm和内径为12mm的由复合材料制成的带有PTFE衬层的KevlarTM管。这个管子通过四个另外的具有15mm直径的KevlarTM线缆所增强，以便通过适当的尾部安排而对系绳提供这样一个截面：该截面是非圆形的但是质量、拉力和扭转力的中心靠在一起并且在四分之一弦点上游(见图2)。 
气球3具有600,000立方米容量，为椭圆体形状，横向直径为158m，垂直高度为46m，并且充满了氦气以支撑重量为8公吨的平台4。 
船只1包括氢气储备、以及任选的氢气发生设备，并且可以通过两个高压压缩机(未示出)将氢气加压至350巴的压力，这样使得它可以沿系绳升高至平台4。一旦氢气抵达平台，它进入燃料电池中，此后在高空中产生电能。产生的电能典型地为10kW至10,000kW，例如500kW，并且超过足以提供信息服务器具所使用的高强度信号的电能。 
图2示出了图1中使用的系绳2的一部分的截面。系绳2包括一个携带燃料流体如氢气的管道6。其通过复合材料制成的壁8加固。 
也提供了四根加固线缆10，这些加固线缆不携带燃料流体但为系绳提供强度。还提供了一个尾部12以及通过一个环或致动器16附接至尾部12上的一个 翅部14。该系绳被一个外皮18环绕以维持系绳2的整体性。这个截面的狭长性质有助于减小急横风所引起的水平拖曳。致动器16可操作地提供主动控制以防止不利的系绳移动。线缆10之间的空间的形状可以修改以便例如通过插入低密度泡沫或通过使用非圆形线缆而允许在这些线缆之间获得较小的凹痕或使之没有凹痕。这样的安排可以改进空气动力学性能和降低的拖曳。 
图3(a)和3(b)示出了与根据本发明的器具一起使用的替代系绳20a或20b的一部分的横截面。这两条系绳彼此区别之处是具有略微不同的截面以便允许在20a的情况下系绳更容易制造并且在20b的情况下系绳具有优异的空气动力学性能和更低的风阻。 
系绳20a和20b均包括由高强度材料(可以是复合材料)制成的、带有尼龙护套21的张力构件22，以及氢气管道28，并且该管道具有薄的低氢气扩散性的壁27以便维持高达300巴氢气的高内压力。光纤缆束25和26提供了通信连接，并且致密的钢或其他线缆23提供重量以平衡该系绳系统从而确保质量中心接近空气动力学提升力的中心或优选地在其上游。该系绳被一个带有疏水涂层(聚乙烯或类似材料)的塑料护套24包封，该涂层有可能通过倾斜且间隔开的芳族聚酰胺纤维增强，以确保扭力中心接近质量和空气动力学提升力的中心。钢缆23可以是或可以不是连续的以便提供或不提供导电路径。如果提供了通过该钢缆的导电路径，则可以提供护套21和24的规则穿孔并且连接小的放电电线以确保电荷放电针对闪电提供某些保护。 
空间29中被填充了低密度材料，例如密度在80kg/m3左右并且压碎强度为至少5巴的聚氨酯泡沫或者横向支柱，以便提供必须的强度和轻度从而防止护套24在受到风荷载时变形或拉伸，并且具有必须的抗扭转和抗疲劳性、质量分布以及牢固性以承受在缠绕和储存时引起的应力。 
图4示出了用于在中间高度处支撑系绳的‘滑翔机安排’的视图。在图4(a) 中示出了15个‘滑翔机’(不按比例)支撑了这个连接到飞船上的系绳，在该飞船内部有非常高的高空平台。 
图4(b)示出了这些滑翔机之一的放大图。图4(c)、4(d)和4(e)分别示出了侧向正视图、平面正视图以及前方正视图，其中前方正视图显示了一个略微倾斜的滑翔机以展示系绳通路和尾部平面安排。图4(f)更详细示出了滑翔机与系绳之间的可能的连接安排的透视正视图。 
这些滑翔机可以结合被连接到风力发电机上的可再充电电池和太阳能电池，以允许对航空器频闪警示灯以及中海拔服务和雷达反射器及应答器供电。可以结合用于测量滑翔机所在地的系绳上的应变并且推导出应力的方法，并且将其与其他系统输入(例如全球定位系统和惯性测量结果)一起送入滑翔机控制系统中。该控制系统可以改变滑翔机提升力以便在不超过系绳设计应力的情况下获得可能最陡的系绳。 
这些滑翔机可以具有不同的尺寸以适应不同海拔处非常不同的风条件并且沿系绳向下具有不同的间隔。例如，有15个滑翔机支撑点以对20km高空平台系统(加大了对于58m直径气球的提升力)提供提升力的系绳设计可能在7km与13km的射流高度之间具有每个滑翔机4平方米机翼面积的多个滑翔机，但是在19km处为高达八倍的这个尺寸并且在1.5km处为三倍的这个尺寸，其间具有多个级别。这种‘滑翔机’设计的一个方面是使得质量和提升力的中心接近系绳，但是质量中心略微在系绳附接点的后方。图4(b)示出了系绳31的角度在穿过滑翔机时在其上方的夸大变化。这个滑翔机提供提升力，从而在下部系绳32中给出高于上部系绳31中的张力。这允许系绳具有恒定的截面、并且能够实现系绳张力的较小变化，从而利用滑翔机的高的提升力与拖曳力之比。 
图4(c)示出了侧向的正视图。如在此所示该系绳护套可以不是连续的、或者如图4(f)所示为连续的，这取决于滑翔机与系绳之间的附接机构的细节。 取决于所希望的线缆制造长度或者如果要求中间服务的话，这些不同的线缆可以具有用于光纤束39的、显示在滑翔机30下方与在可能的分支之后的上方40的氢气供应管线、以及在滑翔机下方与41在滑翔机上方的张力构件301的多个接头。如果在氢气管线中存在分支，则可能使得替代的燃料电池功率可用于该滑翔机。薄的楔形机翼33对于高风速下的低拖曳提供了高的提升力。正常情况下，该气球或浮空器将具有足够的提升能力来在停滞空气的条件下携带系绳、有效荷载以及所有滑翔机。有可能设想以下情况：其中依赖于这些滑翔机或其他提升表面的一部分提升贡献，如升高的风筝，如果现场是相对无风的日子的频率非常低的话。 
第二系绳(未示出)被附接至机身34的后部以及高于主系绳附接点一段距离的一个附接点上，以确保如果质量中心在该系绳附接点之后的话尾部不下垂并且没有被系绳缠住的风险。如果质量中心在该附接点之前，则该额外的系绳需要在该滑翔机下方。具有小于1m的半径、正常地安装在滑翔机后部上带有发电机的一个可变桨距和速度的螺旋桨提供了电功率并且通过一个轴42连接到滑翔机上。如在相关空中交通法规中说明的但典型地位于尾部和机翼上的航空器频闪灯(未示出)(正常情况下需要小于100瓦)是由具有几天到几周储量的可再充电的电池供电。具有副翼38和尾部机翼35的尾部翅片37是相当传统的，提供了稳定性和控制作用。该尾部组件可以如图所示或者这些机翼可以在机身水平处或之下。 
在图4(d)中，一个平面视图示出了该系绳被夹在机身中的突出部304之间。这些可以被设计成允许航空器沿系绳向上和向下进行快速固定和移动。滑翔机的空气动力学提升力中心被显示在长度44与45之间。副翼302、303和36提供倾斜和提升控制。在图4(e)中，一个正面正视图示出了略微倾斜的滑翔机以及尾平面35和竖直支柱37的安排。 
图4(f)示出了系绳附接至滑翔机上的细节。305是一个夹紧装置，将系绳 的强张力构件301夹紧，接头306允许围绕与系绳垂直的水平轴线旋转，接头307允许围绕更接近于与系绳平行的轴线进行某种程度的旋转。 
图5(a)和(b)示出了系绳51，该系绳具有位于系绳上的、处于侧风50中的多个提升装置52。这些提升装置可以用作替代物或者滑翔机。在(a)中，侧风是非常温和的并且系绳是或多或少竖直的。在(b)中，侧风非常强烈，使系绳倾斜到与竖直方向成一个可观的角度506。希望的是这些提升装置具有高的提升拖曳比以便避免系绳中的过度应力并且防止‘吹翻’。在此背景下希望的是将一个区段53放在这些提升元件52的尖端处，使得由单独的多个提升元件上的压力差引起的‘二次流’保持很小。该提升元件的前缘出乎意料地应该在流动方向上升高以确保当系绳受到疾风时前缘的迎角不太尖锐，否则这些提升元件可能失速从而导致失去提升力以及吹翻。 
图5(c)至(f)示出了不同类型的提升装置(57、58、59和60)。这些提升装置全都被设计成在设计风速曲线以及相关的系绳角度下给出最大提升力。图5(g)示出了一种不同类型的提升装置，其中在系绳51的表面上制造了多个小凹槽和凸起。图5(h)以扩大的详细度示出了在5(g)中示出的穿过系绳(A-A)的截面。这些小凸起的前缘与水平方向501成一个适度的角度，如果系绳的临界设计条件是针对在设计风速下与竖直方向成30度弧度的话，典型地在约10度左右。同样，角度502将是约5度至10度以便确保良好的提升拖曳比。这些凸起503和空洞504需要足够大而使得它们与机翼的边界层厚度(典型地0.1mm至0.5mm)相比具有显著的长度并且存在足够的深度以避免二次流成为主要问题。22示出了该张力构件，具有护套21和机翼护套24。505示出了附接至机翼上的一个条带，该条带支撑了503和504的结构。 
图6(a)示出了用于类似于图3a中所示的空气动力学系绳63的一个可能的保护性护套61的细节。当一个空气动力学系绳被储存在例如大体大地水平位置处，存在两组主要选择：该系绳可以卷在一个转鼓上，或者在容器中或桌面上 铺开。在这两种选择中，都存在以下可能性：不够强的尾部区段可能受到在机翼前部中的非常强的并且相对重的张力构件中存在的重量和张力所损坏。为了针对此可能性进行保护，可以在卷绕之前将一个保护性护套61铺放在系绳上。如果‘鼓励’系绳完全进入一个充分构型的内部通道62中而使得其尾部不越过一条代表了另一个系绳护套的最大侵入度的线64，则该系绳将受到保护。这样的‘鼓励’可以通过将内部通道62中的壁安排成不相当平行、但是在入口64处比在通道62的深度内更靠近彼此，并且在卷绕过程中，硬的、强的系绳截面将能够强制性进入但接着被限制而提供。 
如果对系绳的全长都使用保护性护套，则需要另外的盘管或桌面安排就位，使得当系绳被铺开时，从系绳上取下的护套自身被卷起或储存然后在系绳被回收时进行使用。 
图6(b)示出了一个位于转鼓上的或在容器基部铺开的受保护系绳的截面，其中该系绳的脆弱的尾部区段受到保护 
图7示出了一种矩形的保护性护套安排，与图6中的圆形安排相比占用了更少的体积，但更难以正确堆叠成在图7(b)和7(c)中描述的取向。在图7(a)中，可以如图所示为实心的或者为空心的或者是更复杂的结构的护套71保护了系绳73，还具有使71的内壁略微会聚的可能性，由此鼓励系绳完全位于受保护的空腔内。 
图8示出了一种直升机输送系统，允许一个升高的高空平台在飞向不适合发射和接收此平台的位置时进行移动。以这样的方式可以实际上仅拖曳或竖立能够承受高侧风的轻的系绳安排。图8(a)示出了具有长悬臂82的直升机，该悬臂携带了卷扬和控制器械88，系绳83和浮空器或气球从该器械上浮动。这个图不是按比例的。图8(b)示出了该卷扬和控制器械的主要细节，该器械由一个卷扬卷轴84、一个拉伸卷轴85(带有弹簧安排87，该弹簧安排可以用液压致动器替换)以及一个卷绕卷轴86组成。没有示出如图6和7中所示的保护性 安排。该整个组件位于一个流线型外壳88内以允许在直升机上引起的额外阻力是可管理的。快速释放型紧固安排89将这个组件系到直升机悬臂82上。 
图9示出了图1中所示的平台系统的燃料管理和功率系统的更多细节。示出了在大地水平位置处的一个卷轴64内的氢气加压系统、管道65以及高空平台79。 
卷轴64内的增压系统包括低压滑动密封62，氢通过该滑动密封62通到压缩机63，然后氢经系绳中的管道65向上流动。 
一旦位于平台79处，该管道进入带有下泄阀66的上部卷轴68中。然后氢气流经一个旋转密封件67。在在另一个实施方案中，卷轴68和旋转密封件67可以省略。在一个进一步的实施方案中，平台上可以有氢气储存器。在平台上，氢气流入燃料电池中，该燃料电池由阳极69、膜70和阴极71构成。大气空气73在压缩机74中被压缩、在进入阴极71之前穿过除湿器75。水和排气(主要为氮气)经由出口72排出。 
来自燃料电池的功率驱动电动机78，该电动机进而驱动该压缩机74。功率的其他用途是有效载荷电子设备76对发射器77以及任何平台稳定器(为示出)供电。 
压缩到一种气氛允许获得更小且更紧凑的燃料电池，但可能消耗所产生的功率的高达三分之一。这种功率要求可以通过在较低压力下运行该燃料电池或者通过使来自燃料电池的氮气离去流在涡轮中膨胀而产生功率或者通过适当的分离方法增大燃料电池的进入空气流的氧含量来减小。 
图10显示了根据本发明的具有两个燃料流体管的系绳的截面。该系绳包括一个外皮84，该外皮包含两个光纤缆束86和两个管道或线缆88。截面是非圆形的并且是长形的，具有大约为4的纵横比。在使用中，空气从左向右流动，从而限定了前缘90和后缘91。还限定了弦长92和弦宽93。在90和91处，存在小光纤提供外部光源。 
该截面在前缘处用芳族聚酰胺94填充并且剩余部分用低密度泡沫95填充。系绳的截面中这些元件的相对密度是使得质量中心是沿着线96设置的、并且是接近弦直线为对称的。 
当空气从前缘流向后缘时，空气动力学压力的中心位于线97上。当质量中心96和张力中心比空气动力学压力的中心97更靠近前缘90时，所示的安排是稳定的，具有适合的剪切力中心和适度的扭力。因此，该系绳向流动的空气展示其最小面积，并且经受最小化的风阻力。 
图11示出了根据本发明的一种器具100，该器具包括一个通过系绳106连接到基站(未示出)上的气球或飞船102。该系绳包括从间歇光源104延伸至该气球或飞船102的光纤缆108。 
多个灯110、112沿着光纤108间隔开，多个灯114位于该气球或飞船102周围。如更详细显示的，该光纤缆108进入一个耦合器116中，该耦合器将光纤中的一部分光转向至发光体110和112。大部分光留在光纤中并且行进到下一对灯处，在这里进行相同的过程。在气球或飞船102处，其余的光同等地转向至发光体114。 
因此，安全信号灯以轻质的、紧凑的和低风阻形式提供。 
图12详细地显示了耦合器116提供发光的操作。来自光纤缆108的光进入耦合器116，在这里一部分光108a转向并且引导至光栅118。大部分光穿过耦合器116并且不被转向。被转向的光离开光栅118，并被引向至反射锥120，反射锥120以大角度反射光从而提供发光装置。可以容易地想到分配被转向的光以提供发光装置的其他方法。 
实例——系绳形状和提升机翼对气球尺寸的影响
通过以下对比可以最佳地展示由‘滑翔机’安排或安装在系绳上的翅片所引入的新型空气动力学系绳和提升可能性的影响。在下表中有六种情况：在针 对被设计用于承受45m/s、87节(knot)的侧风的1千米高度处拴住的系统进行多维优化之后对前三种情况进行比较。在其他变体中，这种优化是在给定的材料设计应力(从而确保这些系绳是自动对准的)、平台功率可用度(10kW)、系绳制造灵活性以及浮空器设计的限制之内。这种比较显示了，与圆形系绳相比，适当设计的空气动力学系绳将浮空器体积减小了四倍。使用滑翔机提升技术以及空气动力学系绳与单独的空气动力学系绳相比将浮空器体积减小了另外两倍。浮空器提升力仍足以将系绳和机载滑翔机以及平台保持在希望的高度处，如果侧风在滑翔机设计情况下是可忽略的话。 
在第三种情况下适度的系绳张力以及小得多的浮空器尺寸使它们自身可以通过如图8中所示的直升机或陆地车辆的运输来机动操作。 
可以看到在表格中所示的最后三种情况下对于非常高的高空平台获得了甚至更大的优势。在高海拔处，气球技术是比浮空器技术更先进的，并且在20km海拔处，气球上的风力与系绳的风力相比较小。此外，对于滑翔机技术来说，影响所系气球(即，它们在风中‘追寻’的能力)的问题之一可以通过适当的控制策略来减轻。可以看到滑翔机和空气动力学系绳技术组合的效果是将必须的气球尺寸从目前不可能实现的260m直径减小到更加适度的58米直径，气球体积减小了大约一百倍。然而，80米直径的气球虽然未被系住，也被正规地发射到30km的海拔。 
表1
Figure BDA00002793855200231
Figure BDA00002793855200241

Claims (52)

1.一种用于在高空产生电能的器具，该器具包括一个将大体大地水平位置与升高位置处的平台相连接的系绳，该系绳包括与该平台处的一个发电机相连接的一个管道，该管道被安排成允许燃料流体从该大体大地水平位置流动至该升高位置，并且该发电机可操作地在该升高位置处将燃料流体中的能量转换成电能。
2.根据权利要求1所述的器具，其中该升高位置是处于从300m至低于5,000m或从5,000m至30,000m、优选地从10,000m至25,000m、更优选地从15,000m至25,000m的海拔处。
3.根据权利要求1或2所述的器具，该器具在该升高位置处包括一个或多个气球或飞船。
4.根据权利要求3所述的器具，其中这样的一个或多个气球或飞船能够提供从0.05公吨至小于5.0公吨或至少5.0公吨、优选至少10公吨、更优选至少25公吨的提升力。
5.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该管道是具有内部的圆形或近圆形横截面的管，燃料流体通过该管流动。
6.根据权利要求5所述的器具，其中该燃料流体流经的内直径是从1.5mm至30mm。
7.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该管道包含的燃料流体的流速为从0.00002kg/s至小于0.00005kg/s或从0.00005kg/s至3.0kg/s、优选从0.0001kg/s至1.0kg/s。
8.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该燃料流体包含氢气或一种烃流体，优选包含至少90wt％、更优选至少99wt％、最优选至少99.9wt％、或甚至至少99.99％的氢气。
9.根据权利要求8所述的器具，其中该燃料流体是一种平均分子量小于200、优选小于150、更优选小于100、最优选小于50的烃流体。
10.根据上述权利要求中任一项所述的器具，该器具包括一种燃料流体加压装置，该燃料流体加压装置可操作地在该大地水平位置处将该燃料流体的压力升高超过100MPa、优选超过200MPa、更优选超过400MPa、并且甚至超过600MPa。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的器具，其中该燃料流体包括氢气并且包括一种燃料流体加压装置，该燃料流体加压装置可操作地在该大地水平位置处将该燃料流体的压力升高到0.2MPa至小于1.0MPa或从1MPa至100MPa的压力。
12.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该发电机包括内燃发动机，从而通过该燃料流体的燃烧来发电。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的器具，其中该发电机包括一种燃料电池。
14.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该发电机能产生从0.5kW至小于3kW或从3kW至60,000kW、更优选从100kW至20,000kW的电功率。
15.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该系绳包括一个或多个增强线缆，这些增强线缆沿该管道的外侧延伸以提供强度。
16.一种用于提供高空服务的器具，包括在一个升高位置处的一个平台，该平台被栓到一个大体大地水平位置上，其中该系绳具有圆形或非圆形的横截面并且包括沿其长度间隔开的一系列叶片或翼片以便由水平风对该系绳提供提升力。
17.根据权利要求16所述的器具，其中该系绳具有纵横比为从1.5至200的横截面。
18.根据权利要求16或17所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该器具具有以下截面，该截面的质量中心与空气动力学压力的中心相比更靠近该前缘。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该系绳具有以下截面，该截面的质量中心距该前缘是小于弦长的25％、优选地距该前缘是弦长的15％至24％。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该器具具有以下截面，该截面的张力中心与空气动力学压力的中心相比更靠近该前缘。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该系绳具有以下截面，该截面的张力中心距该前缘是小于弦长的25％、优选地距该前缘是弦长的从15％至24％。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该器具具有以下截面，该截面的剪切力中心与空气动力学压力的中心相比更靠近该前缘。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的器具，其中当风从一个前缘至一个后缘吹过该系绳时，该系绳具有以下截面，该截面的剪切力中心距该前缘是小于弦长的25％、优选地距该前缘是弦长的从15％至24％。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的器具，其中，质量、张力和剪切力的中心是在小于10％的弦长、优选地小于5％的弦长的区域内。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的器具，其中该系绳包括被供能以提供主动控制的多个翅片。
26.根据权利要求25所述的器具，其中这些翅片是形成这些翼片的一部分的多个副翼。
27.根据权利要求26所述的器具，其中这些副翼和翼片是由附接至该系绳上的多个滑翔机提供的。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的器具，其中这些翅片或副翼是由对应的多个本地风能涡轮提供的。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的器具，包括根据权利要求1至15中任一项所述的器具的特征。
30.一种根据权利要求16至28中任一项所述的非圆形截面的系绳，该系绳被保持在一个护套内。
31.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该平台包括一个陀螺仪和/或一种重力稳定装置。
32.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该平台包括信息服务器具。
33.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该系绳包括从该大体大地水平位置到该升高位置的一个或多个光纤。
34.一种用于在高空处提供信息服务的器具，包括一个平台，该平台包括在一个升高位置处的信息服务器具，该平台栓到一个大体大地水平位置上，该系绳包括将该信息服务器具与该大体大地水平位置附近的一个基站相连接的一个或多个光纤，其中该基站包括通过电信号来调制光的装置，该信息服务器具包括一个光电转换装置和至少一根天线，这种安排可操作用于将调制的光沿该光纤缆传输到该信息服务器具，在该信息服务器具处该信号被转换成电子形式并通过该天线发射。
35.根据权利要求34所述的器具，包括权利要求1至31中任一项所述的这些特征。
36.一种用于在高空处提供信息服务的器具，该器具包括一个平台，该平台包括在一个升高位置处的信息服务器具，该平台拴到大体大地水平位置上，其中该平台容纳在一个护罩内，该平台并不与该护罩刚性连接。
37.根据权利要求36所述的器具，其中该护罩是一个气球、流线形状或浮空器，并且该平台通过该系绳悬吊但是相对于该系绳是自由转动的。
38.根据权利要求36或37所述的器具，包括权利要求1至33中任一项所述的器具的特征。
39.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该系绳包括一个雷击导体以便在该系绳上在该大体大地水平位置与一个升高位置之间提供电连接。
40.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该管道是不导电的。
41.一种用于在高空处提供信息服务的器具，该器具包括一个平台，该平台包括在一个升高位置处的信息服务器具，该平台拴到大体大地水平位置上，其中该系绳包括至少两根电力电缆，该电力电缆可操作地将电力从该大体大地水平位置传输到该平台。
42.根据权利要求41所述的器具，包括根据权利要求1至40中任一项所述的器具的特征。
43.一种用于提供高空服务的器具，包括在一个升高位置处的平台，该平台拴到一个大体大地水平位置上，其中该系绳涂覆有疏水性材料。
44.根据权利要求43所述的器具，包括权利要求1至40中任一项所述的这些特征。
45.一种用于提供高空服务的器具，该器具包括在一个升高位置处的平台，该平台拴到大体大地水平位置上，其中该系绳包括至少大体上从该大体大地水平位置到该平台的一个或多个光纤，该光纤缆包括沿该光纤缆的长度间隔开的多个耦合器，每个耦合器适配成将该光纤缆中的一部分光转向、并且将其引向对应的发光装置。
46.根据权利要求45所述的器具，其中该发光装置包括一个准直器。
47.根据权利要求45或46所述的器具，其中这些发光装置间隔开50m至200m。
48.根据权利要求45至47中任一项所述的器具，其中该系绳包括20到200个发光装置。
49.根据权利要求45至48中任一项所述的器具，包括权利要求1到44中任一项所述的这些特征。
50.根据上述权利要求中任一项所述的器具，其中该平台包括一个电磁的或光电的收发装置，以用于接收和/或发送数据。
51.一种用于与高空平台通信的系统，包括多个根据权利要求50所述的器具。
52.根据权利要求50所述的器具或根据权利要求51所述的系统，该器具或系统形成了用于电信网络的回程连接的一部分。
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