CN104838133B - 用于风能利用的捆绑式机翼系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将流动能量转化为电能的捆绑式被动的机翼系统，所述机翼系统针对较安全和高效的驱动而具有优化的空气动力方面和机械方面的特性并且此外只是通过一个或多个牵拉元件和转化单元相连接并且包括刚性的、不易弯曲的结构元件例如梁和壳结构与柔性的易弯曲的面构形例如膜、箔、层的优化的组合。

Description

用于风能利用的捆绑式机翼系统
技术领域
本发明涉及一种捆绑式机翼系统和针对风力发电设备例如用于将流动能量转化为电能的所述机翼系统的制造，所述机翼系统针对较安全和高效的驱动而具有优化的空气动力方面和机械方面的特性并且尤其只是通过一个或多个牵拉元件与转化单元相连接并且包括具有柔性的易弯曲的面构形例如膜、箔、层的刚性的、不易弯曲的结构元件例如杆和壳结构的优化的组合。根据本发明的机翼具有非常有利的物理特性例如面负载、面重量和电力收益。
背景技术
飞行风力发电设备不在高的地面固定的结构例如塔和杆上连接，所述结构将风的流动能量借助于捆绑式飞行仪器转化为机械和电能。这样的系统的优点首先在于，高的能量供应和高的风的均匀性在大的高度中例如高于100m利用较小的材料费用和很小的花费是可能的。具有在地面固定的结构上的转子的风能发电设备以现今的现有技术不仅出自技术方面的也出自经济方面的原因几乎整体高度不大于200m地实施。基础和塔结构的质量和花费构成费用的很大部分并且几乎完全分摊在飞行风力发电设备中。因此对相对于杆或者说塔连接的风力发电设备的飞行风力发电设备来说很小的相对花费的可能性在于，将设备在较小的风的名义速度或者说较高的名义可支配负载上设计。这导致风力电流供应的均衡化并且在使用内陆地点时降低储存技术和分配网方面的花费。
存在这样的飞行风力发电设备的多个不同的方案。例如从US 20100295303已知这样的，即将已经在飞行仪器中的风能转化为电能并且通过导引电的丝线导引到地面的方案。还存有的方案是，可运动的地面站从飞行仪器通过地面的轨道曲线或路段在地面上牵拉，例如欧洲的专利文件EP 2 075 461B1，以及具有竖直轴的位于地面的转子通过牵拉性的飞行仪器借助于固定长度的丝线被置于转动中的方案。
在转子驱动的风力发电设备中面负载典型地位于100-150kg/m2，所述面负载必须通过弯矩而传递到轮毂中。这里在尺寸方面除了平均的静态的负载，尤其由于狂风的风梯度和塔结构(Turmvorstau)的自重以及负载峰值的机翼根上的交变的弯矩。在这里机翼在纤维粘合结构方式中利用对小型风力发电设备来说的5-15kg/kW的关于功率的质量并且对巨型风力发电设备来说的10-25kg/kW的关于功率的质量而应用。这便出现具有针对小型设备20-60kg/m2的或者说针对大型设备50-150kg/m2的面重量，从而设置了对所述结构形式的尺寸增长来说的自然的限制。作为替代方案所述结构具有捆绑式机翼或伞结构。捆绑式机翼典型地布设在30-60kg/m2之间的面负载上并且具有包括躯干和传导面在内的大约100kg/m2的面重量。尤其应用在运动区域中的伞结构典型地布设在3-10kg/m2之间的面负载并且具有大约0.1-0.2kg/m2的面重量。
织物的结构方式中的捆绑式的机翼被粗略地划分，所述结构方式在下述方式上获得其形状稳定性：
(i)由于迎流而出现的差压加载(阻塞压力)：阻塞压力机翼应用在降落伞和滑翔伞中并且在体育风筝中也应用在针对船只(空帆(skysait))的拉帆系统和飞行风力发电设备的开发中。在所述结构形式中利用了在阻塞点和沿着绕流的轮廓之间的以流动为条件的压力差。在阻塞点上打开的轮廓的外部面上作用着比机翼的内部中压力更小的压力。所述结构形式的优点在于对各个刚性的结构元件的可能的弃用和因此最小化的重量。机翼或者说伞形在自建构的迎流中自动地展开，这对滑翔伞来说尤其例如在可能的屈服之后展示安全性益处。所述系统的缺点在于：(a)在错误的迎流和启动中机翼会轻易地屈服，因为不存在不易弯的元件；(b)需要用于传递负载的精细分支的拴绳，这便导致高的空气阻力并因此导致空气动力方面低效的机翼，并且(c)受限的或者效力缺失的取回运行。由于在紊流的空气中的移动的阻塞压力点、专门的拴绳和摆动的迎流，阻塞压力机翼利用很小的或者负的迎角和相应的小的升力和阻力系数不能够飞行。因此在取回时在悠悠运行(Yo-Yo)中消耗正如取出阶段般的几乎如此多的能量。在持续的应用中，也在这样的不包括悠悠运行的应用中，尤其接缝连接和织物的耐久性问题成为重点。
(ii)内部压力加载的、封闭的膜部分(所谓的管风筝)：在水上运动中管风筝(ii)广泛传播，因为所述管风筝在水上降落后也能简单地启动。所述管尤其允许在压力加载的元件上的负载集中。管风筝的缺点例如在于：结构元件的经常性的压力加载在技术实施中是繁琐、相对困难并且容易有缺陷。对可能的泄漏来说所述建构丧失其稳固性。用于平衡泄漏的主动的压力加载以不期望的方式导致额外的重量、能量需求和花费。已知的近似帆的建构在确定的迎流条件下也倾向于振摆，这便损害安全性和耐用性。对所述的结构形式来说尽管能较好地实现取回运行但是在这里也只是在有限的情况下是可能的。
(iii)刚性的结构基于大多的纤维粘合材料：刚性的结构保证最好的空气动力的特性，其中在飞行器制造并且在传统的风能利用中大多情况下最好的滑动系数即升力与阻力的最好的比例是决定性的。具有刚性结构的已知的机翼系统的缺点如下：例如相似于飞行仪器的帆式飞行器的使用导致高的面重量。于是机翼如此地重，从而在设备的运行范围里的风速中，它能够在没有额外的辅助工具的情况下启动。下部的接通极限伴随所述的机翼是比较高的，因此在弱风区域能够产生较小的电流。针对所述结构形式的机翼的花费由于所使用的材料和制造费用因而是比较高的。同样已知的是以悬挂式滑翔机和三角形机翼为形式的刚性和柔性的结构形式的组合。在这里用能分解并且因此能运输的、但是只有7-10kg/m2的面负载和低于20m2的机翼大小的建构实现较好的滑移系数。
发明内容
风能利用的技术系统应该能在典型0-25m/s的整个风范围上应用、在空气动力方面高效并且在这种情况中节约资源并且从而实现最大的利用/花费比例。按照用于高效的升力产生、稳定性和控制性的耐用的面元件以及按照用于一个或多个捆绑绳的高效的连接系统得出对利用牵拉元件捆绑的机翼系统的要求。对保证较安全的飞行和可控制性必要的是机翼的形状和尺寸保持性，因为否则所期望的空气动力和飞行机械的特性在运行器件不利地改变。针对在各种运行模式上和大的风范围中的力和功率调节起决定性的是机翼的升力的影响。
在悠悠运行中工作的飞行风力发电设备的收益决定性地与以下有关，即在飞行仪器不被容许地变形或断裂之前，飞行仪器在移出阶段能够传递多少力到一个或几个牵拉元件(丝线)上。在捆绑式飞行仪器的投影面方面说明面负载，单位N/m2。为了使得捆绑的飞行仪器的尺寸不增长到不合适的尺度，则单位面积产生高的力并且传递到牵拉元件上。对此所述飞行仪器必须在宽的运行区域中具有在微小阻力时包括(cW＝0.1-0.2)的丝线在内的高的空气动力方面的升力(cA＝1-2)以及尽可能小的面重量，因为所述重力反作用于丝线拉力。在飞行仪器的重量和面积方面的适宜界限对微小的风速来说处于地面上的飞行仪器的可启动性和必要的维持能量或者说针对空气中的停滞的飞行状态的曳行能力里。另一方面在悠悠运行中工作的飞行风力发电设备的收益决定性地与以下有关，即飞行仪器在下降阶段用最小的能量并且在短的时间或者说在高的丝线速度和微小的丝线力中能够取回。飞行仪器因此也必须处于产生输出并且允许负的迎角的情况中并且在这种情况中还具有飞行和形状稳定性或者说较安全的可控制性。针对飞行风力发电设备的设计方案来说相比于至今的风力设备的11-15m/s的较小的设计速度6-10m/s是合乎目的的。于是为了使得机翼不呈现过大的尺寸，则每平方米的机翼面积应该转化大约2-8kW的能利用的能量。
因此本发明的任务在于，提供用于风能发电设备的机翼系统，所述机翼系统尤其在悠悠运行中具有上面提到的期望的有利的特性却在没有在现有技术中已知的并且同样在上面描述的缺点。
当前发明涉及一种用于风能利用的机翼系统，所述机翼系统优选地在提到的悠悠运行中工作。所述机翼系统基本上包括两个阶段。阶段1的特征在于，飞行仪器将丝线用大的力从地面上的发电机绞线中拉出，所述发电机绞线将所述机械能转化为能利用的形式。阶段2的特征在于，飞行仪器如此地运行，从而丝线力相比于阶段1较小地并且将飞行仪器用相比于阶段1中的较高的速度在较小的能量应用下再次下降。在所述悠悠循环中出现地面站上的正的总能量平衡，其中能利用的能量有可能在均衡之后通过缓冲存储器而放出。
对风筝风力发电设备的机翼的所描述的要求通过根据本发明的结构形式满足，而不必将就到目前为止的机翼建构方式的所描述的缺点。这里所描述的结构形式的主要标识是功能方面协调并且组合的柔性构件(例如织物和箔层)和稳固构件例如弯载体或壳建构的应用。所述原理回归到发生的负载、寿命、花费和制造费用的功能性要求的精确分析上。
这里所描述的的根据本发明的机翼系统基本上包括至少一个由一个或多个膜区域(箔、层、织物)所制成的稳定的空气动力方面的升力面、预先设定优化的空气动力的形状并且将膜区域中的负载集中的轮廓元件、一个或多个将轮廓元件上的平面力和力矩降低到主拴绳平面上的弯扭载体、一个或多个实现膜单元的预紧和折叠防护或者说振动防护的强化元件并且优选多部分的主拴绳(5)(6)或者说机翼水平器(12)，所述机翼水平器实现向一个或多个主丝线的负载传递并且其中保证不只是围绕纵轴也至少围绕俯仰轴并且有可能也围绕滚动轴的机翼的自由旋转。由于所选的材料、功能元件和建构，根据本发明的机翼系统具有大于30kg/m2优选50-150kg/m2的面负载并且同时具有小于20kg/m2优选2-5kg/m2的面重量，并且提供每平方米的机翼面积的2-20kW优选3-5kW的电力收益。
不同于已知的飞行仪器，根据本发明存在实现两个高效的互相远离设置的、针对1.工作阶段中的能量产生和2.针对快速和高效的取回阶段的工作点的问题。已知的解决方案使用在此一同飞行的控制系统(吊舱(天帆，代尔夫特理工大学)或例如帆式飞行器(Ampyx)中的主动的襟翼)。
但是根据本发明的建构的特征在于，它在两个互相分离的工作点中实现唯一被动的空气动力的面的受控制和高效的飞行运动，其中在这里通过保持和控制丝线仅仅由地面实现控制。这样并且只有这样在这里第一次可能地弃用机翼中的主动控制。
本发明此外包括主动执行和有可能从机翼向外控制的用于改变空气动力方面的特性的襟翼的可能方案。
本发明还具有的可能方案是，从单个独立的轮廓节段中建立根据本发明的机翼建构，所述轮廓节段以模块的结构形式得到耦合，其中必要的耦合点优选地在负载传导平面即水平点的区域中安装。
令人惊奇地发现了，通过所选的结构形式、所使用的各种固定和弹性的根据本发明地形状配合地和力配合地互相连接的材料以及使用不具有传统的商业的系统的中央的水平绳(4)，卓越的滑移和飞行特性(cW＜0.20优选地＜0.15空气动力方面的阻力；空气动力方面的升力cA＞1.0优选＞1.5)伴随优化的能量收益(＞2优选＞5kW/m2机翼面积)能够通过机翼的高位和低位移动尤其在悠悠运行中通过地面站得以实现。
根据本发明的机翼建构还展示优选50-150kg/m2机翼面积之间的面负载并且同时具有优选2-5kg/m2机翼面积的面重量。由此能够在运行中获得2-30kW/m2机翼面积优选5-10kW/m2机翼面积的电力收益。
本发明的对象因此是能飞行的通过风驱动的被动的空气动力的机翼建构，所述机翼建构有能力将通过风所产生的流动能量转化为电能，其基本上包括至少一个由具有柔性弹性的帆面元件的固定的支架元件以及帆导引的保持、牵拉和移出装置(5、6、12)以及控制装置(9)，所述控制装置与地面站相连接，从所述地面站驱动和控制所述的机翼建构，其中(i)机翼在机翼的跨距方向上具有轮廓明确的坚硬却弹性的载体梁(2)并且机翼鼻作为基础起作用，在所述机翼鼻上通过铰链或其它的连接元件(11)安装了坚硬的不柔性的轮廓元件(8)，所述轮廓元件确定机翼的形状，其中所述轮廓元件通过易弯的膜、层或箔材料作为上方帆(25)和易弯的膜、层或箔材料作为下方帆(26)互相在压力下连接并且构成单个的轮廓元件，并且(ii)机翼为了负载传递在最大的负载作用区域具有至少一个机翼中部的中央的水平绳(4)或者机翼中部的刚性的配有铰链或轴承的连接元件(18、19)，从而包括俯仰和侧滑运动的机翼的自由旋转是可能的，其中优选地所述的固定的刚性的部分形状配合地与拉伸弹性的、易弯的部分相连接。优选地根据本发明的机翼建构具有未分支的或单次或多次分支的机翼水平器(12、13、14)，所述机翼水平器优选具有单体或多体的牵拉丝线(5、6)和/或多个刚性的优选配有铰链的连接元件(18、19)，所述连接元件在轮廓梁(2)的或者轮廓元件(8)的前方部分的区域中设置，以便在那里用于最优的负载导出，而不显著改变飞行特性。
此外本发明的对象是使用这样的机翼建构以用于从风能中借助于各种设备、传统的(转子驱动的)风力发电设备收益电能。
本发明的对象也在于相应的风力发电设备或飞行风力发电设备，所述飞行风力发电设备配有至少一个根据本发明的机翼建构并且将至少一部分能量从根据本发明的机翼建构中获取。
具体实施方式
在一种优选的实施形式中根据本发明的机翼建构具有多体地包括牵拉丝线的、单次分支或多次分支的机翼水平器(5、6、7、12、13)。作为替代方案根据本发明的机翼建构在轮廓梁(2)的区域中具有导引装置(15、16、17)，所述导引装置实现的是，中央的水平绳(4)和/或连接元件(18、19)和/或机翼水平器(5、6、7、12、13)能够向前和向后移动，从而所述的元件能够占据关于翼形的侧向或横向的位置或者其之间的多个位置。
轮廓梁(2)根据本发明具有D形(封闭的)或敞开的U形，并且由坚硬的却能弯曲的材料优选塑料形成。通常连接装置(3、4、5、6、7、18、14)在最大的负载作用的区域中即优选在轮廓梁(2)的区域中安装。在这种情况中，所述的元件能够在梁轮廓体的下部区域在外部，也或者在轮廓梁的上部区域的内侧上。在一种专门的实施形式中根据本发明的机翼建构具有导引装置(15、16、17)，所述导引装置在轮廓梁(2)的下侧的外部面上或者可选地在轮廓梁(2)的上侧的内部面上安装。
优选地根据本发明的翼形结构具有机翼水平器，其中主丝线(5)与翼形水平器(12)的较外部的水平绳(6)必要时通过转向轮(14)处于连接中。
在另一种实施形式中机翼建构能够具有刚性的连接元件(18)，从而优选地通过在所有方向上可运动的铰链与机翼在其纵向中部中相连接。在该情形中主丝线(5)直接与刚性的连接元件(18)相连接。
在本发明的另一种实施形式中上帆和下帆(25、26)在跨距方向上通过易弯的、流动弹性的由箔或膜形成的并且弯曲的前部边(1a)互相连接。
此外在根据本发明的机翼建构中帆元件和/或稳固的载体元件是纤维强化的或具有结构强化的基体。
在一种优选的实施形式中根据本发明的机翼建构具有轮廓节段，所述轮廓节段在前部边的区域中具有阻塞压力开口(24)。例如每个或每两个或每三个轮廓元件能够具有这样的阻塞压力开口，从而飞行特性和机翼的可控制性能够得到改善。
另一种改善方案能够通过可运动的能控制的前翼元件(20)(21)在根据本发明的机翼建构的前部边的区域中实现，其中前翼元件通过角度改变能由地面站控制。
根据本发明的机翼建构的控制能根据本发明以有利的方式在翼形的后部边的区域中通过拉伸弹性的元件在不使用调节襟翼或其它类型的调节装置的情况下实现。
根据本发明的机翼建构也能够模块状地由单个的轮廓节段组成，所述轮廓节段能单个地运输，并且能在运行地点上互相连接，其中所述连接在负载传导平面或水平点的区域中实现。
根据本发明的机翼建构优选地适合用于在具有固定或移动的地面站的飞行风力发电设备中也或者代替转子或附加于传统的风力发电设备的转子地优选在悠悠运行中收益电能。尤其根据本发明的机翼建构在存在两个互相分离的工作点时是合适的，所述工作点具有工作阶段的能量产出和飞行仪器的快速和高效的取回阶段，其中控制能够通过保持和控制丝线仅仅从地面实现。
柔性的易弯的膜元件与稳固的轮廓元件和载体的连接能够能可拆卸地通过形状配合(条、环)、力配合(夹紧连接)和化学地(粘接连接)实现。其中具有箔层的纤维强化的复合结构是如此新颖，从而持续的力流通过各个元件的强化纤维在共同的例如热塑性的基体中的直接嵌入而实现。强化纤维能够这样负载方面合适地由刚性的结构直接敷设在帆区域中。
为了实现优化的空气动力方面的特性弯扭载体能够例如在前部边的区域中已经具有空气动力方面成形的横截面并且通过例如以前翼为形式的高升力辅助件补充。所述高升力辅助件于是当它能可选地匹配到飞行状态上或者说被动和主动地例如针对能量产生或启动和降落的情形而构造并且在取回时的滑翔飞行的情形中回复构造时，尤其满足本发明的目的。这通过协调的弹簧机制实现，所述弹簧机制与机翼上的各种飞行状态的各种压力分布处于平衡中或者至少通过压力分布或机翼方位和位置的改变而引发.能够将所述高升力辅助件通过将所谓的结节在鼻边上压印而补充，所述鼻边在大的迎角中使得较长的流动存在并且因此针对飞行风力发电设备实现在飞行稳定性和升力上重要收益或者说能量收益。所述结节能够被理解为前部边的几何形状的正弦状的模块，其中波长和幅值通常选择得不小于轮廓厚度，而所述轮廓厚度本身保持不变。
此外本发明也包括由于分支的水平器的机翼建构的优化的拴绳，所述水平器实现传递负载也实现迎角改变直至负区域中并且一方面有可能机翼的滚动角度改变和另一方面弯扭载体的重量减小。明确地这针对俯仰角通过与转动点的铰接的连接在轮廓弦的附近实现，所述轮廓弦通常在机翼的前部和后部边之间的弯扭载体内走向并且通过使用分开的前翼实现。
这里所描述的发明一同包括采用用于被动和主动的控制并结合局部弹性的轮廓元件的、柔性和适应性的调节元件的可能方案。对此将弯弹性的面元件以区域的方式尤其在后部边的较少的压力加载的区域中由拉伸弹性的元件替代，所述后部边用协调的回复力在内部或外部跟随得到执行的轮廓变形。以所述方式给机翼系统印制控制弯矩，而不需要繁琐的襟翼机制。
具有用于简单制造的相同形状的肋轮廓(8)能够例如通过可变的适应器在梁上紧固，以便合适于扫描(Pfeilung)和扭曲。
附图标记单
1 柔性的、易弯的膜或箔面元件
2 轮廓形状中的稳固的、弹性的弯扭载体(梁)
3 中央的水平绳在梁上的连接
4 用于机翼的中央的水平绳
5 主丝线
6 外部的水平绳(可选的、环绕的)
7 偏转元件(对保证滚动自由度可选地)
8 轮廓元件
9 用于控制的传导器
10 必要时作为轨道的弹簧元件
11 梁-肋连接或铰链
12 机翼水平器
13 用于机翼水平器的传导点
14 用于机翼水平器的转向轮
15 导引元件
16 扣入点
17 被导引的连接元件
18 刚性的连接元件
19 铰链/轴承
20 移入的前机翼
21 移出的前机翼
22 移入的操作元件
23 移出的操作元件
24 进入口
25 上帆(不透气)的面元件
26 下帆(不透气)的面元件
27 作为机翼封闭(不透气)的轮廓元件
概念定义
不易弯的建构元件是杆、管和壳建构，所述杆、管和壳建构相对于横向于其纵向延伸的变形而承受大的阻力。通常这里在变形时出现高的弹性回复力和弯矩。
易弯的面构形是膜、箔和强化的层，其基本上由于牵拉和剪切变形只是经受平面的应力状态并且对横向于面的变形只是承受很小的阻力。
投影的面是飞行仪器的外轮廓的面积，在其最小拉伸方向上投影(尺寸：m2)。
最大的面负载是在飞行仪器上最大允许的丝线力的总和，在飞行仪器的最小的拉伸的方向上并且关于被投影的面投影(尺寸：N/m2)。
在本发明的意义中最大允许的是力，所述力获得飞行仪器的使用适应性，而不导致构件的失效或不允许的变形，所述变形损害较安全和高效的运行。
面重量是飞行仪器关于其投影面的质量(尺寸：N/m2)。
根据本发明的机翼系统能够正如已经提到和提出地在各种实施形式中存有。从中的一些在附图1-8中展示并且在下文的示例中得到阐释。
附图说明
示例1(附图1)：描述具有拴绳的飞行系统一种实施方案，包括柔性的易弯的面元件、稳固的弹性弯扭载体(梁)、在梁上和关于机翼主丝线的中央的水平绳之间的连接以及具有用于保证滚动自由度的可选的偏转元件以及与主绳和控制绳相连接的可选的轮廓元件的外部的贯通走向的水平绳。
示例2(图2)：
描述具有在圆形或椭圆形的梁上形状配合地连接的部分或完全刚性的肋元件以及预紧的膜元件的另一种实施形式，其中所述梁沿跨距方向对承受压力(通过帆的预紧)以及扭转和弯曲(从通过轮廓元件所导入的空气动力的力中形成)是有能力的。所述轮廓梁在其前部边上用可移动的易弯的膜箔(1a)镶边，所述膜箔形状和力配合地与柔性的易弯的面膜(1)相连接，所述面膜构成机翼建构的上帆(25)和下帆(26)。
示例3(图3)：
展示具有D轮廓的梁和多个固定和刚性和不宜扭转的轮廓元件(8)的另一种实施形式，所述轮廓元件出自重量原因能具有贯通穿孔的结构，其具有固定或铰接连接的肋元件(8)以及预紧的膜元件(1)。所述D状的梁用可移动的易弯的膜箔(1a)镶边，所述膜箔形状和力配合地与柔性的易弯的面膜(1)相连接，所述面膜构成机翼建构的上帆(25)和下帆(26)。
易弯的膜元件(1)(1a)能够与轮廓元件(8)相连接。它相应于从空气动力方面的力并且从材料特性和接合技术中或者具有局部的夹层的预紧中所出现的负载而适配。
示例4(图4)：展示图3的根据本发明的机翼的横截面。在D状的梁的下侧上构造了侧向和横向的机翼水平器，所述机翼水平器对将负载传输向地面站是有责任的。机翼在后部的机翼边上具有拴绳(9)。
示例5(图5)：
描述按照图4所述的机翼，但是其中关于没有分支的丝线的有可能分支的机翼水平器的机翼水平器由从前方向后方导引的连接元件(17)构成，在所述连接元件上直接安装主丝线(5)，其中连接元件在D状的轮廓梁(2)的下部区域中即在轮廓弦中紧固。机翼水平器或者说主丝线能够沿着连接元件向前和向后移动。
示例6(图6)：描述根据本发明的机翼建构内的外部的机翼水平连接。对按照图5所述的实施方案的替代方案在于提出具有铰链(19)的刚性的连接(18)，所述连接的特征尤其在于，转动点位于轮廓弦中(即在机翼的前部边和后部边之间的设想的连接线中)。其中首先提出的是，将铰链(19)在轮廓元件(8)中集成。作为替代方案也能够将连接在轮廓梁(2)的前部区域中紧固。此外提出外部的不连续的、导引的和能推移的连接，所述连接优选固定地在轮廓元件(8)中集成。作为替代方案能够将铰链或连接点的外部的可推移性借助于滑移面在梁上实现。
所描述的轮廓弦中的机翼水平连接器具有优点在于，它产生最小化或者说在控制力上优良协调的机翼的偏转直到取回运行中的最小化的迎角。所述取回运行通过以下方式尤其是高效的，即取回阻力得到最小化。前部边上的高升力元件为此被中断，因而它不与以大约90°变化的丝线相碰撞。
示例7(图7)：
展示图4(没有示出机翼水平仪)所述的根据本发明的机翼的横截面，所述横截面具有能借助于向前和向后移动的剪切元件(22)移出和移入的前翼(21)(20)。
示例8(图8)：描述根据本发明的机翼。它包括形状配合地与部分或完全刚性的肋元件以及膜元件连接的梁。通过在单个地通过至少两个轮廓元件(8)构成的轮廓节段中的既存的阻塞压力开口(24)能例如通过阻塞压力实现差压加载。
示例9(无图)如此描述另一种实施形式，从而易弯的面构形作为封闭的半壳以覆层为形式在梁肋结构上覆设并且互相相对地在中部的连接平面上张紧。针对水平仪和前翼的连接元件，所述实施方案包括相应的空隙，所述空隙尤其在装配之后制成不易弯扭的结构和弯曲弹性的不易剪切的膜元件之间的不透水和不透气的封闭。
示例10(无图)如此描述具有位于内部的防闪电器的梁，从而轻的铝管被使用为内部的线缆导引器，所述铝管赋予直到连接点的闪电通道，其中丝线连接的实施如此实现，从而由不传导和传导的材料所形成的混合实现电离的闪电通道。其中各个连接点和拴绳如此实现针对闪电的向地面方向的可能的路径，从而在传导路径即连接的负载路径破坏时也能够较为安全地降落飞行系统。

Claims (21)

1.能飞行的由风驱动的被动的空气动力的机翼建构，所述机翼建构与地面站相连接，能够将由风产生的流动能量转化为电能，所述机翼建构包括至少一个由具有柔性的弹性的帆面积单元的固定的支架元件所制成的机翼以及由丝线引导的保持、牵拉和移出装置(5、6、12)以及控制装置(9)，所述控制装置与所述地面站相连接，所述的机翼建构由所述地面站运行和控制，其中，
机翼具有在机翼的跨距方向上的轮廓明确的坚硬却弹性的载梁(2)并且作为基础用于机翼鼻，在所述机翼鼻上通过铰链或连接元件(11)安装确定机翼的形状的坚硬的不柔性的轮廓元件(8)，其中所述轮廓元件(8)通过易弯的膜、层或箔材料作为上帆(25)和易弯的膜、层或箔材料作为下帆(26)互相在张力下连接并且构成单个的轮廓节段，其特征在于，
(i)用于在最大的负载作用的区域中传递负载的机翼具有至少一个机翼中部的中央的水平绳(4)，从而以俯仰和侧滑运动的形式的机翼的自由旋转是可能的；
(ii)机翼具有多体的由牵拉丝线(5、6)和/或由一个或多个刚性的配有铰链的连接元件(18、19)的机翼水平器(12)组成，所述机翼水平器设置在轮廓梁(2)或轮廓元件(8)的前部分的区域中，其中，所述机翼通过地面站借助于两个分离的工作点操作，由所述机翼的移出阶段和取回阶段确定。
2.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，它在轮廓梁(2)的区域中具有导引装置(15、16、17)，所述导引装置能够使，中央的水平绳(4)和/或连接元件(18、19)和/或牵拉丝线(5、6)向前和向后移动，从而所述连接元件(18、19)能够占据关于机翼的侧向或横向的位置或者其之间的多个位置。
3.按照权利要求2所述的机翼建构，其特征在于，导引装置(15、16、17)安装在轮廓梁(2)的下侧的外部的面上。
4.按照权利要求2所述的机翼建构，其特征在于，导引装置(15、16、17)安装在轮廓梁(2)的上侧的内部的面上。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的机翼建构，其特征在于，主丝线(5)直接与刚性的连接元件(18)相连接。
6.按照权利要求1-4中任一项所述的机翼建构，其特征在于，主丝线(5)与机翼水平器(12)的外部的水平绳(6)通过转向轮(14)处于连接中。
7.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，上帆和下帆(25、26)在跨距方向上通过易弯的、流动弹性的、由箔或膜形成并且弯曲的前部边(1a)连接。
8.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，上帆和下帆和/或稳固的支架元件、轮廓元件(8)、连接元件(11)是纤维强化的或具有结构强化的基体。
9.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，每个或每两个或每三个轮廓元件具有在前部边的区域中的阻塞压力开口(24)。
10.按照权利要求9所述的机翼建构，其特征在于，在前部边的区域中额外地安装至少一个刚性或可移动的前翼元件(20,21)。
11.按照权利要求10所述的机翼建构，其特征在于，前翼元件通过角度改变能由地面站控制。
12.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，它通过控制和驱动牵拉器件(9)与地面站相连接并因此能被控制。
13.按照权利要求12所述的机翼建构，其特征在于，在机翼的后部边的区域中的机翼控制通过拉伸弹性的元件在不使用调节襟翼的情况下实现。
14.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，固定的刚性的部分与拉伸弹性的、易弯的部分形状配合地相连接。
15.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，它承担在50-150kg/m2机翼面之间的面负载并且同时具有2-5kg/m2机翼面的面重量并且其中在运行中提供可达20kW/m2的电力收益。
16.按照权利要求1所述的机翼建构，其特征在于，它包括两个或多个独立的轮廓节段，所述轮廓节段能单个地运输并且能在运行地点互相连接，其中所述连接在传递负载平面或水平点的区域中实现。
17.按照权利要求1所述的机翼建构的应用，用于在具有固定的或移动的地面站的飞行风力发电设备中收益电能。
18.按照权利要求17所述的应用，其特征在于，用于具有互相分离的工作点的所述的机翼建构的受控制和高效的飞行运动，包括工作阶段中的能量产生和飞行仪器的快速和高效的取回阶段，其中所述控制通过保持和控制丝线仅仅由地面实现。
19.按照权利要求1所述的机翼建构的应用，用于代替风力发电设备的转子或附加于转子地收益电能。
20.按照权利要求1所述的机翼建构的应用，用于船只的额外的驱动。
21.飞行风力发电设备，包括至少一个按照权利要求1-16中任一项所述的机翼建构以及固定或移动的地面站。
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