CN104379443A - 气动风能转换装置及控制该装置的方法 - Google Patents

气动风能转换装置及控制该装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气动风能转换装置(1)及用于控制该装置的方法。气动风能转换装置(1)包括气动翼(100)；至少第一牵引缆绳(310)和第二牵引缆绳(320)；其中，牵引缆绳(310，320)的端部连接至位于气动翼(100)处的缆绳连接点；至少第一收帆点(510)和第二收帆点(520)，该至少第一收帆点(510)和第二收帆点(520)定位成横跨气动翼(100)，并且其特征在于，第二牵引缆绳(320)的长度小于第一牵引缆绳(310)的长度；并且其中，第一收帆点(510)与第一缆绳连接点以第一收帆距离间隔开并且第二收帆点(520)与第二缆绳连接点以第二收帆距离间隔开，使得第二收帆距离大于第一收帆距离。

Description

气动风能转换装置及控制该装置的方法
技术领域
本发明涉及气动风能转换装置、特别是用于将风能传递至船只的风能转换装置，该气动风能转换装置包括具有空气动力学轮廓的气动翼；操纵单元，该操纵单元位于气动翼的下方；至少第一牵引缆绳和第二牵引缆绳；其中，两个牵引缆绳中的每个牵引缆绳的第一端连接至操纵单元，并且第一牵引缆绳的第二端连接至位于气动翼处的第一缆绳连接点，并且第二牵引缆绳的第二端连接至位于气动翼处的第二缆绳连接点；牵引线缆，牵引线缆的第一端连接至操纵单元，并且牵引线缆的第二端连接至基础平台；至少第一收帆点和第二收帆点，至少第一收帆点和第二收帆点定位成横跨气动翼使得气动翼的形状可以由导引通过第一收帆点和/或第二收帆点的至少一个收帆缆绳控制。
本发明还涉及用于控制气动风能转换装置的方法，特别是用于控制船只的气动风能转换装置的方法。
本发明还涉及包括气动风能转换装置的船只及通过气动风能转换装置将风能传递至船只的用途。
背景技术
根据该描述，气动风能转换装置被理解为下述装置：该装置可以用于向可移动平台或船舶比如轮船等提供动能，特别是通过将由气动翼产生的牵引力施加至船只上来提供动能。此外，气动风能转换装置被理解为下述装置：该装置由风驱动并且能够相对于固定基础平台比如附接至地面或固定在海中等的平台移动，这些平台例如用于向岸风能或离岸风能设备，并且该装置产生电能或势能。
与如上所述的这种气动风能转换装置相关联的主要问题是使用中对气动翼的控制。为了能够通过气动翼产生显著的上举力，且该上举力能通过牵引缆绳和牵引线缆传递至可移动或固定的基础平台，需要增加气动翼的大小。然而，对具有160平方米及以上的大小例如超过500平方米的大小的这种大型气动翼的控制特别在起动和/或降落操作期间当翼靠近基础平台及其周围时出现了问题。
气动风能转换装置、用于对该气动风能转换装置的控制方法以及该气动风能转换装置的元件例如在下面申请中已知：WO 2005/100147 A1公开了用于控制翼元件的定位装置，该翼元件通过牵引线缆连接至轮船以用作主驱动器或辅助驱动器。基于在高空飞行并且通过牵引力拉动轮船的翼元件的这种能量转换系统需要大型翼元件并且对该翼元件的控制是一项富有挑战性的任务。在WO 2005/100147 A1中，提出了响应于翼元件的飞行条件而将牵引线缆松出或拉入。为改进对该翼元件在恶劣的大风条件下的控制，从WO 2005/100148 A1中已知通过多个控制线缆将操纵单元联接在紧靠翼元件的下方并且通过在海上船只与操纵单元之间延伸的牵引线缆经由该操纵单元将翼元件连接至海上船只。WO2005/100149 A1提出了各种传感器以改进对牵引海上船只的翼元件的控制。为改进起动和降落操作期间的可操纵性，WO 2005/100150提出了一种可伸缩桅杆，该可伸缩桅杆竖立在海上船只的靠近牵引线缆的将翼元件联接至海上船只的固定点的前甲板上。通过使用这种桅杆，翼元件可以直接地联接至桅杆的顶部。气动风能转换装置、用于该气动风能转换装置的这些控制方法和这些气动风能转换装置的元件的其他改进例如在下面申请中已知：WO 01/92102 A1、WO 2006/027194 A1、WO2006/027195 A1、WO 2007/112993 A1、WO 20087019700 A1、WO2008031446 A2、WO 2009/026939 A1、WO 2009/071105 A1、WO2009/080098 A1、WO 2009/143901 A1以及WO 2010/020263 A2。
这些气动翼及其控制的建立和技术将显著改善可操纵性和机动性以及对控制根据前述申请的这种气动翼的飞行路径的选择。因而，气动风能转换装置及其各种元件的控制，特别在起动和/或降落操作期间的这种控制已经是持续改进的目标。然而，需要提供进一步改进以便于对气动翼的控制，特别是便于在挑战性的控制条件比如起动和/或降落操作期间对气动翼的控制，并且寻求进一步的持续改进以增加起动和/或降落操作的安全性和/或可控性和/或便利性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供气动风能转换装置及控制该装置的方法，控制该气动风能转换装置的方法提高了气动风能转换装置的操纵和/或操作的安全性和/或可控性，特别是提高了在风能转换装置的起动和/或降落操作期间的这种安全性和/可控性，特别是提高了气动翼的安全性和/或可控性。
本发明的这些和其他目的通过提供如前所述的气动风能转换装置实现，该气动风能转换装置的特征在于，第一牵引缆绳具有从共用基础参考点——优选地从第一牵引缆绳的第一端或基础参考点——延伸至第一牵引缆绳在位于气动翼处的第一缆绳连接点处的第二端的长度，并且第二牵引缆绳具有从共用基础参考点——优选地从第二牵引缆绳的第一端或基础参考点——延伸至第二牵引缆绳在位于气动翼处的第二缆绳连接点处的第二端的长度；其中，第二牵引缆绳的长度小于第一牵引缆绳的长度；并且其中，第一收帆点与第一缆绳连接点相关并且与第一缆绳连接点以第一收帆距离间隔开，并且第二收帆点与第二缆绳连接点相关并且与第二缆绳连接点以第二收帆距离间隔开，使得第二收帆距离大于第一收帆距离。
根据本发明的气动风能转换装置包括彼此联接或连接的多个实体。在本文中使用的术语连接指的是，连接的两个实体直接或间接地固定、紧固或附接到彼此。间接的连接可进一步包括在实体之间以实体的方式建立连接的连接元件或连接构件。在本文中使用的术语联接相应地描述的是在被联接的元件之间的功能关系或接合，使得联接至其他元件的元件对另一元件产生作用，例如齿轮对齿形带产生作用或者带轮对皮带产生作用。
气动翼形成为呈空气动力学轮廓以产生上举力，并且可以形成为中空体并且可包括一个或更多个开口，从而允许气流进入和/或离开气动翼的内部并且相应地使空气动力学轮廓膨胀和/或收缩。气动翼具有大于100平方米的大小，通常为160平方米及以上，例如超过500平方米。
气动风能转换装置的牵引缆绳主要承载因由气动翼的空气动力学轮廓产生的升力而引起的力。这些牵引力至少部分地特别是完全地通过操纵单元传递至牵引线缆，由此通过牵引缆绳、操纵单元和牵引线缆将基础平台连接至气动翼。参照牵引缆绳对本发明进行描述。然而，本发明构思适用于从基础参考点延伸至气动翼的任何种类的缆绳，例如，操纵缆绳或导引线缆。在该描述中，术语牵引缆绳还包括从基础参考点延伸至气动翼的易受益于本发明的优点的其他缆绳。
在起动和/或降落操作期间，气动翼从靠近基础平台或桅杆的位置转移至高于基础平台的飞行位置，反之亦然。气动翼的飞行或操作高度优选为海平面以上100至300米之间，但可以超过300米并且达到1000米。
本发明基于如下结论：气动风能转换装置的安全性和/或可控性，特别是气动翼且特别是在起动和/或降落操作期间的安全性和/或可控性可以通过对将气动翼连接至操纵单元的牵引缆绳的长度和位置的控制来进行改善。本发明特别基于如下结论：能够通过减少一个、两个或更多个牵引缆绳的松弛特别是减少在起动和/或降落操作期间的松弛来实现优点。
在起动和/或降落操作期间，气动翼的形状、大小和/或体积改变，特别是在气动翼的飞行操作期间气动翼的有效大小与最大有效大小相比被减小。气动翼在起动和/或降落操作期间的减小的形状的这个状态也可以被描述为收回状态或收回过程。对于气动翼的这种收回而言，一个或更多个收帆缆绳被拉动并且这些收帆缆绳由位于横跨气动翼的不同位置的至少第一收帆点和第二收帆点优选地多个收帆点进行导引，使得拉动收帆线缆造成气动翼的形状改变，优选地造成气动翼的形状减小。该作用改变了——优选地减小了——气动翼的尺寸并且因而还减小了通过气动翼产生的升力使得在牵引缆绳和/或牵引线缆内的牵引力能够减小并且便于气动翼的操纵。优选地，通过拉动至少一个收帆缆绳而减小气动翼的形状使得定位成横跨气动翼的收帆点更靠近顶部参考点。该顶部参考点可以是例如位于气动翼处的桅杆连接件或筝帆杆。
通常，将操纵单元连接至气动翼的牵引缆绳具有不同的长度以提供气动翼在飞行操作期间的可操纵性和可控性并且确保气动翼可以调整为其优选的空气动力学轮廓。此外，通常，优选地分支成缆绳树的多个牵引缆绳在操纵单元与气动翼之间延伸。尽管牵引缆绳、牵引缆绳的布置、位置和长度以确保气动翼在飞行操作期间的优选空气动力学轮廓的方式实施，但在起动和/或降落操作期间的情况是不同的。在这些操作期间，气动翼至少部分地处于收回状态，即，一个或更多个收帆缆绳被拉动以减小气动翼的形状和/或尺寸。在这些情况下，牵引缆绳因其不同的长度通常具有不同的松弛程度。较短的牵引线缆会承受张紧力，而较长的牵引线缆会具有相当大的松弛程度。本发明基于下述结论：特别是这些松弛的缆绳造成显著的缺点。松弛的缆绳可能缠结其他牵引缆绳，或阻碍气动风能转换系统的其他元件或气动风能转换系统周围的其他物品。此外，松弛的缆绳可能发生摇摆或抽打并且因而可能损坏周围元件或危及靠近的人员。另外，松弛的缆绳自身可能损坏。
为避免或减少这些缺点并且增强空气动力学风能转换系统的安全性和/或可控性，特别是气动翼以及特别是在起动和/或降落操作期间的安全性和/或可控性，本发明提供了下述解决方案：该解决方案用于将与较长牵引缆绳相关的收帆点安置成比与较短牵引缆绳相关的收帆点更靠近这些较长缆绳的缆绳连接点。本发明背后的基本原理在于，通过拉动至少一个收帆缆绳，使收帆点更靠近顶部参考点，例如，通常为气动翼的中心点的桅杆连接件或筝帆杆，收帆缆绳被导引向该顶部参考点以减小气动翼的形状。
收帆点可以是定位成横跨气动翼的块状部、耳状部或眼状部或其他导引元件，收帆缆绳导引通过所述块状部、耳状部或眼状部或其他导引元件。至少一个收帆缆绳优选地以至少一端附接至气动翼。在收帆过程期间，收帆点会更靠近顶部参考点。收帆点中的每个收帆点与缆绳连接点相关或相关联，即，收帆点的运动使得相关的缆绳连接点相对应的运动，因为收帆点的运动通过气动翼的在收帆点与缆绳连接点之间延伸的部分传递至缆绳连接点。优选地，气动翼在收帆点与缆绳连接点之间的部分可以是肋状件、缆绳或加强件，即与气动翼的其他部分相比具有更坚固的材料特性或不同的几何结构的部分。
由于气动翼的收帆过程由导引通过收帆点的收帆缆绳控制，因此牵引缆绳的松弛程度由牵引缆绳的相对应的长度加上相对应的牵引缆绳的连接点与相关的收帆点之间的收帆距离的总和确定。因此，通过以下述创造性的模式横跨气动翼布置收帆点，可以减小或甚至避免较长牵引缆绳的松弛：该创造性模式为牵引缆绳的不同长度通过不同收帆距离进行补偿。
在优选的实施方式中，气动风能转换装置的特征在于，第一牵引缆绳的长度与第一收帆距离的长度的总和近似等于第二牵引缆绳的长度与第二收帆距离的长度的总和，其中，优选地，第一牵引缆绳的长度和第一收帆距离的长度的总和与第二牵引缆绳的长度和第二收帆距离的长度的总和相差小于30％，特别地小于20％，并且更特别地小于10％。特别地，优选的是，所述差异小于5％或小于1％，其中，所述百分比与第一收帆缆绳的长度有关。
在该实施方式中，收帆点定位成与其各自相关联的缆绳连接点相关使得相对应的牵引缆绳的长度和相对应的收帆距离的总和相同或几乎相同，即，牵引缆绳的长度和相对应的收帆距离的总和不会彼此相差超过30％；优选地总和之间彼此相差25％、20％、15％、10％、5％或更小。通过限制这些总和的差异，牵引缆绳在起动和/或降落操作期间的最大松弛程度——特别是在气动翼的收回状态下的最大松弛程度——被减小至显著地降低了松弛的缆绳缠结和/或损坏的风险的水平。
在另一优选的实施方式中，气动风能转换装置的特征在于，第一收帆点与顶部参考点——优选地与位于气动翼上的桅杆连接件——以第一飞行参考距离间隔开，并且第二收帆点与顶部参考点以第二飞行参考距离间隔开；其中，至少一个收帆缆绳和收帆点被布置和调整使得通过拉动至少一个收帆缆绳，能使第一飞行参考距离和/或第二飞行参考距离减小至第一收回参考距离和/或第二收回参考距离，以便减小气动翼的形状，从而使气动翼可以被收回。
由于气动翼在飞行操作期间和收回状态的不同的形状和尺寸——其中，在飞行操作期间，气动翼具有用以在气流方向近似垂直于牵引缆绳时产生沿牵引缆绳的方向的升力的优选空气动力学轮廓，在收回状态下，气动翼的形状和/或尺寸被减小使得通过气动翼产生的升力减小——定位成横跨气动翼的彼此相关且与顶部参考点相关的收帆点的布置在气动翼的这两个状态下是不同的。在飞行操作期间，就呈产生优选的上举力的形状和/或尺寸的气动翼而言，每个收帆点具有距顶部参考点为飞行参考距离的距离。对于不同的收帆点而言，该飞行参考距离可以是不同的。在起动和/或降落操作期间，特别是在气动翼的收回状态下，参考点由至少一个收帆缆绳拉入使得收帆点更靠近顶部参考点并且与该参考点以相对应的收回参考距离定位。某个收帆点的收回参考距离优选地小于该收帆点的飞行参考距离。特别优选的是，收帆点在气动翼处于收回状态时被拉入成更靠近顶部参考点，使得收帆点的收回参考距离与相对应的飞行参考距离相比优选地相似并且更优选地比相对应的飞行参考距离更小。
在另一优选实施方式中，气动风能转换装置的特征在于，第一牵引缆绳的长度、第一收帆距离的长度以及第一收回参考距离的长度的总和近似等于第二牵引缆绳的长度、第二收帆距离的长度以及第二收回参考距离的长度的总和，其中，优选地，第一牵引缆绳的长度、第一收帆距离的长度以及第一收回参考距离的长度的总和与第二牵引缆绳的长度、第二收帆距离的长度以及第二收回参考距离的长度的总和相差小于30％，特别地小于20％，并且更特别地小于10％。
本实施方式在下述情况下是特别优选的：例如因为由于气动翼的大小而不可能实施非常大的收帆距离或大收帆距离所需的收帆点的具体位置是不期望的，使得通过调节相对应的收帆距离不可以或不能完全实现牵引缆绳的不同长度的所需补偿。在这些情况下，收帆点可以定位成比所需的收帆点更靠近缆绳连接点以对牵引缆绳的不同长度进行补偿。特别是在非常短的牵引缆绳的情况下，需要非常长的收帆距离来减小其他更长的牵引缆绳的松弛程度。因此，如果非常短的牵引缆绳的收帆距离小于所需的收帆距离，那么这可以通过为此特定的收帆点和特定的牵引缆绳提供更长的收回参考距离来进一步补偿，使得特定的收回参考距离、收帆距离以及牵引缆绳的长度的总和等于另一收回参考距离、收帆距离以及牵引缆绳的长度的总和或至少两者相差不超过30％。
特别优选的是，设计牵引缆绳树、缆绳连接点的位置、收帆点的位置以及在气动翼的收回状态下限定收帆点的收回参考距离的收帆机构，从而避免了起动和/或降落操作期间在气动翼的收回状态下的单个或多个牵引缆绳的过度松弛。
在另一优选的实施方式中，气动风能转换装置的特征在于，多个牵引缆绳与第一牵引缆绳和第二牵引缆绳对应，多个收帆点与第一收帆点和第二收帆点对应，其中，与较短牵引缆绳的缆绳连接点相关的收帆点的收帆距离比与较长牵引缆绳的缆绳连接点相关的收帆点的收帆距离更长，优选地使得牵引缆绳的长度和相对应的收帆距离的各自的总和彼此相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
如上所述，气动翼通常通过以成扇形散开的方式分支成缆绳树的多个牵引缆绳连接至操纵单元。如上所述，多个牵引缆绳还可以包括其他缆绳，比如操纵缆绳或导引缆绳。
因此，优选的是，如果不仅存在如上所述的具有不同长度和相对应的性能及相关特性的第一牵引缆绳和第二牵引缆绳，而且两个或更多个牵引缆绳、优选地存在于缆绳树中的多个或全部牵引缆绳布置和调整成使得由于下述特征也可以实现本发明的优点：多个牵引缆绳、相对应的多个收帆点以及牵引缆绳长度、收帆距离和收回参考距离的总和同样不仅适用于第一收帆点和第二收帆点而且也相应地适用于多个收帆点。
本发明的另一优选实施方式的特征在于，一个收帆点与两个或更多个缆绳连接点相关使得相对应的两个或更多个缆绳连接点与所述一个收帆点以两个或更多个收帆距离间隔开。
在特别优选的实施方式中，收帆点和缆绳连接点的模式设计成使得单个收帆点可以与多于一个缆绳连接点相关联或相关。在该情况下，设计必须调整成使得一个单独收帆点和与该收帆点相关的两个或更多个连接点之间的两个或更多个收帆距离是根据相对应的牵引缆绳——该相对应的牵引缆绳连接至与该个单独收帆点相关联的相对应缆绳连接点——所需的相对应的收帆距离，特别是根据相对应的牵引缆绳的长度所需的相对应的收帆距离。该实施方式特别优选以减少整个气动翼所需的收帆点和收帆缆绳的数量。
另一优选的实施方式的特征在于位于气动翼上的桅杆连接件，其中，桅杆连接件布置和调整成用作至少一个桅杆连接件收帆点，其中，优选地，桅杆连接件收帆点的飞行参考距离和收回参考距离近似相等并且更优选地近似等于零。该实施方式在气动风能转换装置中是特别优选的，在该气动风能转换装置中，气动翼包括桅杆连接件或筝帆杆。该桅杆连接件或筝帆杆可以用作收帆点，即所谓的桅杆连接件收帆点。
更优选的是，位于气动翼上的桅杆连接件或筝帆杆用作顶部参考点。在优选的实施方式进行组合的情况下，顶部参考点和桅杆连接件收帆点可以是相同的或至少都位于桅杆连接件或筝帆杆上并且因而定位成彼此紧邻使得该桅杆连接件收帆点的收回参考距离基于桅杆连接件收帆点和顶部参考点是否相同或各自彼此靠近可以为零或接近零。如果桅杆连接件收帆点固定地定位在桅杆连接件或筝帆杆上，那么桅杆连接件收帆点的飞行参考距离和收回参考距离相等，因为该桅杆连接件收帆点不会与定位成横跨气动翼的其他收帆点的情况一样通过拉动收帆缆绳而移动。
根据本发明的气动风能转换装置的另一优选实施方式的特征在于，第一牵引缆绳延伸部具有从位于第一牵引缆绳的第一端与第二端之间的分支点延伸至位于气动翼处的延伸部缆绳连接点的长度。
该实施方式在下述气动风能转换装置中是特别优选的，在该气动风能转换装置中，气动翼通过成扇形展开或分支成缆绳树的多个牵引缆绳连接至操纵单元。该缆绳树优选地包括牵引缆绳延伸部，该牵引缆绳延伸部不从位于气动翼处的缆绳连接点一直延伸至基础参考点或操纵单元，而是仅从位于气动翼处的缆绳连接点延伸至位于从气动翼处的缆绳连接点一直延伸至基础参考点或操纵单元的另一牵引缆绳上的分支点。牵引缆绳延伸部从牵引缆绳朝向气动翼分支所处的点被称为分支点并且该分支点定位在牵引缆绳的在气动翼与基础参考点之间延伸的两端之间。
在另一优选的实施方式中，气动风能转换装置的特征在于，第一牵引缆绳延伸部和第一牵引缆绳的在参考缆绳的第一端或基础参考点与分支点之间的部分长度的总和近似等于第一牵引缆绳的长度和第一收帆距离的长度的总和；其中，优选地，总和之间相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
更优选的是，第一牵引缆绳延伸部、第一牵引缆绳的在第一牵引缆绳的第一端或基础参考点与分支点之间的部分长度以及延伸部缆绳连接点和与延伸部缆绳连接点相关的收帆点之间的收回参考距离的总和近似等于第一牵引缆绳的长度、第一收帆距离的长度以及第一收回参考距离的长度的总和；其中，优选地，总和之间相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
还优选的是，气动风能转换装置包括与第一牵引缆绳延伸部对应的多个牵引缆绳延伸部和与相对应延伸部缆绳连接点相关的多个收帆点，其中，收帆点在与下述延伸部缆绳连接点相关时的收帆距离越小，相对应的牵引缆绳延伸部的长度和相对应的牵引缆绳的在相对应的牵引缆绳的第一端或基础参考点与分支点之间的部分长度的总和越大。
这些实施方式详细描述了具有通过缆绳树连接至操纵单元的气动翼的气动风能转换装置，关于从气动翼延伸至基础参考点或操纵单元的牵引缆绳所描述的性能、特性、结构以及优点相应地适用于下述牵引缆绳延伸部：该牵引缆绳延伸部并非从气动翼一直延伸至基础参考点或操纵单元而是在位于气动翼与基础参考点之间的分支点处接合牵引缆绳。这些实施方式对具有更靠近基础参考点而非靠近气动翼的分支点的长牵引缆绳延伸部是特别优选的，因为特别地这些长牵引缆绳延伸部涉及与从气动翼延伸至基础参考点的牵引缆绳相同或相似的风险和缺点。然而，特别地，从气动翼延伸至靠近气动翼的分支点的非常短的缆绳延伸部可以不与由松弛产生的风险和缺点具有相同程度的相关性，使得这些较短的牵引缆绳延伸部可以不根据这些实施方式进行调整，因为用这些较短的缆绳延伸部的松弛来换取不太复杂的收帆点布置是可以接受的。
根据更优选的实施方式，气动风能转换装置的特征在于，另一收帆点与至少一个缆绳连接点相关，其中，另一收帆点位于牵引缆绳或牵引缆绳延伸部中的一者处。在该实施方式中，不是所有的收帆点都位于气动翼处而是另一收帆点位于牵引缆绳或牵引缆绳连接部上或牵引缆绳或牵引缆绳连接部处。在该情况下，收帆距离可以被视为具有负值，即牵引缆绳的长度和相对应的收帆距离的总和实际上是小于牵引缆绳的长度的值。该实施方式对于特别是长牵引缆绳或长牵引缆绳延伸部以及特别是在具有缆绳树的气动风能转换装置中可以是特别优选的，其中，缆绳树包括明显不同长度的牵引缆绳和/或牵引缆绳延伸部。牵引缆绳或牵引缆绳延长部的不同长度的差异越大，收帆距离的差异必须越大，最终收回参考距离的差异必须越大以补偿牵引缆绳或牵引缆绳延伸部的不同长度。通过将收帆点设置在长牵引缆绳上，使得牵引缆绳或牵引缆绳延伸部的长度的差异实质上或理论上减小，从而收帆距离的长度和收回参考距离的差异也可以减小。由于可用于在气动翼上实现大收帆距离或收回参考距离的空间通常是有限的，所以这是特别有利的。
根据本发明的另一方面，上述目的和其他目的通过包括根据本发明或所述实施方式中的任意实施方式的气动风能转换装置的船只来解决。
根据本发明的另一方面，上述目的和其他目的通过使用根据本发明或前述实施方式中的任意实施方式的气动风能转换装置来驱动船只而解决。
根据本发明的另一方面，上述目的和其他目的通过用于控制气动风能转换装置的方法，特别是用于控制船只的气动风能转换装置的方法来解决，该方法包括以下步骤：提供气动风能转换装置，该气动风能转换装置包括具有空气动力学轮廓的气动翼；操纵单元，该操纵单元位于气动翼的下方；至少第一牵引缆绳和第二牵引缆绳；其中，两个牵引缆绳中的每个牵引缆绳的第一端连接至操纵单元，并且第一牵引缆绳的第二端连接至位于气动翼处的第一缆绳连接点，而第二牵引缆绳的第二端连接至位于气动翼处的第二缆绳连接点；牵引线缆，该牵引线缆的第一端连接至操纵单元而该牵引线缆的第二端连接至基础平台；至少第一收帆点和第二收帆点，至少第一收帆点和第二收帆点定位成横跨气动翼使得气动翼的形状可以由导引通过第一收帆点和/或第二收帆点的至少一个收帆缆绳控制；通过拉动至少一个收帆缆绳对气动翼进行收帆从而执行特别地根据前述实施方式中的任意实施方式的本发明的气动风能转换装置；提供根据前述的实施方式中的任意实施方式的本发明的气动风能转换装置；通过拉动至少一个收帆缆绳对气动翼进行收帆使得第二收帆距离大于第一收帆距离。
关于这些另外的方面的优点、详细的优选实施方式及其相应的优选实施方式，参照上述气动风能转换装置的对应方面和实施方式。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的优选实施方式，其中，
图1：示意性地示出了在飞行操作期间的根据本发明的气动风能转换装置的实施方式，以及
图2：示意性地示出了根据图1的具有处于收回状态的气动翼的气动风能转换装置。
具体实施方式
图1和图2描述了本发明的气动风能转换装置1的实施方式的示例，该气动风能转换装置1包括气动翼100、位于气动翼100下方的操纵单元200以及牵引线缆600，其中，牵引线缆600的第一端连接至操纵单元200并且牵引线缆600的第二端(未示出)连接至基础平台(未示出)，基础平台可以例如位于船只的甲板上。
气动翼100通过第一牵引缆绳310和第二牵引缆绳320连接至操纵单元200。第一牵引缆绳310的第一端310a在第一缆绳连接点410处连接至气动翼100。第一牵引缆绳310的第二端310b在基础参考点401处连接至操纵单元200。第二牵引缆绳320的第一端320a在第二缆绳连接点420处连接至气动翼100。第二牵引缆绳320的第二端320b在基础参考点401处连接至操纵单元200。第一牵引缆绳延伸部330在缆绳延伸部连接点430处连接至气动翼100并且在第一分支点311处连接至第一牵引缆绳310。第二牵引缆绳延伸部340从位于气动翼100处的缆绳延伸部连接点440延伸至位于第二牵引缆绳320上的第二分支点321。
四个收帆点510、520、530和540定位成横跨气动翼，以用于导引收帆缆绳500，该收帆缆绳500导引通过收帆点510、520、530和540中的每个收帆点并且在点501处连接至气动翼100。
气动翼100包括也用作顶部参考点402的桅杆连接件402。桅杆连接件也在顶部参考点402处导引收帆缆绳500。
缆绳连接点410、420、430、450中的每个缆绳连接点与收帆点510、520、530和540中的一个收帆点相关。第一缆绳连接点410与第一收帆点510之间存在有第一收帆距离，其中，第一收帆点510与第一缆绳连接点410相关。类似地，在第二缆绳连接点420与第二收帆点520之间存在有第二收帆距离，其中，第二收帆点520与第二缆绳连接点420相关。此外，在分别相关的第三收帆点530和第四收帆点540与第三连接点430和第四连接点440之间存在有第三收帆距离和第四收帆距离。
在如图1中所示的气动翼100和气动风能转换装置1的飞行操作期间，四个收帆点510、520、530和540每者均与顶部参考点402以相对应的第一飞行参考距离、第二飞行参考距离、第三飞行参考距离和第四飞行参考距离定位。在起动和/或降落操作期间，如图1(仅示意性地并未按比例绘制地)示出的具有空气动力学轮廓的气动翼的优选形状不得不改变，特别地不得不减小，以减小由气动翼产生的上举力并且使气动翼100进入如图2(仍仅示意性地并非按比例绘制地)示出的收回状态。这通过拉回收帆缆绳500优选地凭借顶部参考点402拉回收帆缆绳500而实现。通过该拉动作用，使四个收帆点510、520、530、540更靠近顶部参考点402，使得在如图2所示的气动翼100的收回状态下四个收帆点510、520、530、540与顶部参考点402之间的第一收回参考距离、第二收回参考距离、第三收回参考距离和第四收回参考距离远小于飞行参考距离。
由于收帆点510、520、530、540的关于缆绳连接点410、420、430、440的这种创造性的布置，因此能够在气动翼100的起动和/或降落操作期间的收回期间减少牵引缆绳310、320和牵引缆绳延伸部330和340的松弛并且因而提高气动翼100的安全性和/或可控性。

Claims (15)

1.一种气动风能转换装置(1)，其特别地用于船只，所述气动风能转换装置(1)包括：
-具有空气动力学轮廓的气动翼(100)；
-操纵单元(200)，所述操纵单元(200)位于所述气动翼(100)的下方；
-至少第一牵引缆绳(310)和第二牵引缆绳(320)；其中，两个牵引缆绳中的每个牵引缆绳的第一端(310b，320b)连接至所述操纵单元(200)，并且所述第一牵引缆绳(310)的第二端(310a)连接至位于所述气动翼(100)处的第一缆绳连接点(410)，并且所述第二牵引缆绳(320)的第二端(320a)连接至位于所述气动翼(100)处的第二缆绳连接点(420)；
-牵引线缆(600)，所述牵引线缆(600)的第一端(610a)连接至所述操纵单元(200)，并且所述牵引线缆(600)的第二端(610b)连接至基础平台；
-至少第一收帆点(510)和第二收帆点(520)，至少所述第一收帆点(510)和所述第二收帆点(520)定位成横跨所述气动翼(100)使得所述气动翼(100)的形状能够由导引通过所述第一收帆点(510)和/或所述第二收帆点(520)的至少一个收帆缆绳(500)控制；
其特征在于，
-所述第一牵引缆绳(310)具有从共用基础参考点(401)优选地从所述第一牵引缆绳(310)的第一端(310b)或基础参考点(401)延伸至所述第一牵引缆绳(310)的位于定位在所述气动翼(100)处的所述第一缆绳连接点(410)处的所述第二端(320b)的长度，并且所述第二牵引缆绳(320)具有从所述共用基础参考点(401)优选地从所述第二牵引缆绳(320)的第一端(310b)或所述基础参考点(401)延伸至所述第二牵引缆绳(320)的位于定位在所述气动翼(100)处的所述第二缆绳连接点(420)处的所述第二端(320b)的长度；其中，所述第二牵引缆绳(320)的所述长度小于所述第一牵引缆绳(310)的所述长度；以及
-其中，所述第一收帆点(510)与所述第一缆绳连接点(410)相关并且与所述第一缆绳连接点(410)以第一收帆距离间隔开，并且所述第二收帆点(520)与所述第二缆绳连接点(420)相关并且与所述第二缆绳连接点(420)以第二收帆距离间隔开，使得所述第二收帆距离大于所述第一收帆距离。
2.根据前一项权利要求所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，所述第一牵引缆绳(310)的所述长度和所述第一收帆距离的长度的总和近似等于所述第二牵引缆绳(320)的所述长度和所述第二收帆距离的长度的总和，其中，优选地，所述第一牵引缆绳(310)的所述长度和所述第一收帆距离的所述长度的总和与所述第二牵引缆绳(320)的所述长度和所述第二收帆距离的所述长度的总和相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，所述第一收帆点(510)与顶部参考点(402)优选地与位于所述气动翼(100)上的桅杆连接件以第一飞行参考距离间隔开，并且所述第二收帆点(520)与所述顶部参考点(402)以第二飞行参考距离间隔开；其中，所述至少一个收帆缆绳(500)和所述收帆点布置和调整成使得通过拉动所述至少一个收帆缆绳(500)，能使所述第一飞行参考距离和/或所述第二飞行参考距离减小至第一收回参考距离和/或第二收回参考距离，从而减小所述气动翼(100)的所述形状，使得所述气动翼(100)能够被收回。
4.根据前一项权利要求所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，所述第一牵引缆绳(310)的所述长度、所述第一收帆距离的所述长度和所述第一收回参考距离的长度的总和近似等于所述第二牵引缆绳(320)的所述长度、所述第二收帆距离的所述长度和所述第二收回参考距离的长度的总和，其中，优选地，所述第一牵引缆绳(310)的所述长度、所述第一收帆距离的所述长度和所述第一收回参考距离的所述长度的总和与所述第二牵引缆绳(320)的所述长度、所述第二收帆距离的所述长度和所述第二收回参考距离的所述长度的总和相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于包括与所述第一牵引缆绳和所述第二牵引缆绳(320s)对应的多个牵引缆绳以及与所述第一收帆点和第二收帆点(520s)对应的多个收帆点，其中，与较短的牵引缆绳的缆绳连接点相关的收帆点的收帆距离比与较长的牵引缆绳的缆绳连接点相关的收帆点的收帆距离更长，优选地，使得牵引缆绳的长度与相对应的收帆距离的各自的总和彼此相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，一个收帆点与两个或更多个缆绳连接点相关使得相对应的所述两个或更多个缆绳连接点与所述一个收帆点以两个或更多个收帆距离间隔开。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于包括位于所述气动翼(100)上的桅杆连接件，其中，所述桅杆连接件布置和调整成用作至少一个桅杆连接件收帆点，其中，优选地，所述桅杆连接件收帆点的飞行参考距离和收回参考距离近似相等并且更优选地近似等于零。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于包括第一牵引缆绳(310)延伸部，所述第一牵引缆绳(310)延伸部具有从位于所述第一牵引缆绳(310)的所述第一端(320b)与所述第二端之间的分支点延伸至位于所述气动翼(100)处的延伸部缆绳连接点的长度。
9.根据前一项权利要求所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，所述第一牵引缆绳(310)延伸部与所述第一牵引缆绳(310)的在参考缆绳的所述第一端(310b)或所述基础参考点(401)与所述分支点之间的部分长度的总和近似等于所述第一牵引缆绳(310)的所述长度与所述第一收帆距离的所述长度的总和；其中，优选地，所述总和之间相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
10.根据前一项权利要求所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于，所述第一牵引缆绳(310)延伸部、所述第一牵引缆绳(310)的在所述第一牵引缆绳(310)的所述第一端(310b)或所述基础参考点(401)与所述分支点之间的部分长度以及所述延伸部缆绳连接点与相关于所述延伸部缆绳连接点的收帆点之间的收回参考距离的总和近似等于所述第一牵引缆绳(310)的所述长度、所述第一收帆距离的所述长度以及所述第一收回参考距离的所述长度的总和；其中，优选地，所述总和之间相差小于30％，特别地小于20％，并且更优选地小于10％。
11.根据前两项权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于包括与所述第一牵引缆绳(310)延伸部对应的多个牵引缆绳延伸部以及与相对应的延伸部缆绳连接点相关的多个收帆点，其中，收帆点在与延伸部缆绳连接点相关时的收帆距离越小，相对应的牵引缆绳延伸部的长度和所述相对应的牵引缆绳的在所述相对应的牵引缆绳的所述第一端(310b)或所述基础参考点(401)与所述分支点之间的部分长度的总和越大。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)，
其特征在于包括与至少一个缆绳连接点相关的另一收帆点，其中，所述另一收帆点位于所述牵引缆绳或牵引缆绳延伸部中的一者处。
13.一种船只，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的气动风能转换装置(1)。
14.一种通过根据前述权利要求1至12中的任一项所述的气动风能转换装置(1)来驱动船只的用途。
15.一种用于控制气动风能转换装置(1)的方法，特别是用于控制船只的气动风能转换装置(1)的方法，
所述方法包括以下步骤：
-提供气动风能转换装置(1)，所述气动风能转换装置(1)包括：
○具有空气动力学轮廓的气动翼(100)；
○操纵单元(200)，所述操纵单元(200)位于所述气动翼(100)的下方；
○至少第一牵引缆绳(310)和第二牵引缆绳(320)；其中，两个牵引缆绳中的每个牵引缆绳的第一端(310b)连接至所述操纵单元(200)，并且所述第一牵引缆绳(310)的第二端(320b)连接至位于所述气动翼(100)处的第一缆绳连接点(410)，并且所述第二牵引缆绳(320)的所述第二端(320b)连接至位于所述气动翼(100)处的第二缆绳连接点(420)；
○牵引线缆(600)，所述牵引线缆(600)的第一端(310b)连接至所述操纵单元(200)，并且所述牵引线缆(600)的第二端(320b)连接至基础平台；
○至少第一收帆点和第二收帆点(520)，至少所述第一收帆点和所述第二收帆点(520)定位成横跨所述气动翼(100)使得所述气动翼(100)的形状能够由导引通过所述第一收帆点和/或所述第二收帆点(520)的至少一个收帆缆绳(500)控制；
-通过拉动所述至少一个收帆缆绳(500)对所述气动翼(100)进行收帆使得
-
-特别是根据前述权利要求1至12中的任一项所述的气动风能转换装置(1)；
-提供根据前述权利要求1至12中的任一项所述的气动风能转换装置(1)；
-通过拉动所述至少一个收帆缆绳(500)对所述气动翼(100)进行收帆使得所述第二收帆距离大于所述第一收帆距离。
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