DE102015111224A1

DE102015111224A1 - Start- und Bergevorrichtung für ein gefesseltes Windkraftelement

Info

Publication number: DE102015111224A1
Application number: DE102015111224.8A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Skysails GmbH and Co KG
Current assignee: Skysails GmbH and Co KG
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Start- und Bergevorrichtung für ein gefesseltes Windkraftelement, umfassend Eine Steuerungsgondel (14), welche unterhalb eines Zugdrachens (1) angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, eine Basisstation (5), mit – einer Zugseilaufnahmevorrichtung (13) zum Einholen und Ausfieren eines Zugseils, das die Basisstation mit der Steuerungsgondel verbindet, und – einem Führungsmast (6), mit einer Führungsseilaufnahmevorrichtung (7) für ein Führungsseil (8a, b), das den Zugdrachen mit der Führungsseilaufnahmevorrichtung in einer Startphase und in einer Bergephase verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsseil einen Basisseilabschnitt (8b), einen Zugdrachenseilabschnitt (8a) und eine lösbare Kopplungseinrichtung (10a, b), welche ein mit dem Zugdrachenseilabschnitt verbundenes erstes Kopplungselement (10a) und ein mit dem Basisseilabschnitt verbundenes zweites Kopplungselement (10b) umfasst, die lösbar miteinander koppelbar sind, um den Basisseilabschnitt mit dem Zugdrachenseilabschnitt lösbar miteinander zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Start- und Bergevorrichtung für ein gefesseltes Windkraftelement, umfassend eine Steuerungsgondel, welche unterhalb eines Zugdrachens angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, eine Basisstation, mit einer Zugseilaufnahmevorrichtung zum Einholen und Ausfieren ein Zugseil, das die Basisstation mit der Steuerungsgondel verbindet, und einem Führungsmast, mit einer Führungsseilaufnahmevorrichtung für ein Führungsseil, das den Zugdrachen mit der Führungsseilaufnahmevorrichtung in einer Startphase und in einer Bergephase verbindet.
Gefesselte Windkraftelemente sind an Leinen geführte Flächenelemente, welche eine Windströmung aufnehmen und unter Einfluss der Windströmung eine Zugkraft bewirken. Diese Zugkraft wird durch die Leinen auf ein oder mehrere Zugseile übertragen, mithilfe derer die Zugkraft dann auf eine Basisstation ausgeübt wird.
Solche gefesselten Windkraftelemente können für unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet werden. Ein möglicher Einsatzzweck ist der Antrieb von Schiffen als Haupt- oder Hilfsantrieb. Gefesselte Windkraftelementsysteme dieser Art sind beispielsweise in EP 1 409 339 B8 , EP 1 740 452 B1 , EP 1 740 453 B1 , EP 1 742 837 B1 , EP 1 786 666 B1 und EP 1 799 541 B1 beschrieben.
Ein anderer Verwendungszweck für solche gefesselten Windkraftelemente ist die Erzeugung von Energie aus Windkraft, beispielsweise elektrischer oder hydraulischer
Energie. Bei diesem Verwendungszweck ist das gefesselte Windkraftelement mit einer Basisstation verbunden, die dazu ausgebildet ist, um die ausgeübte Zugkraft des Windkraftelementes in eine Energie zu wandeln, die für einen Verbraucher, beispielweise für Haushalte oder industrielle Zwecke, nutzbar ist. Insbesondere kann die im Wind gespeicherte Energie über das gefesselte Windkraftelement mit solchen Vorrichtungen in elektrische Energie gewandelt werden. Ein System eines gefesselten Windkraftelementes für eine solche Energiewandlung ist in EP 2 004 991 B1 beschrieben.
Systeme mit gefesselten Windkraftelementen umfassen häufig einen Zugdrachen als Windangriffselement. Unter einem Zugdrachen ist hierbei ein starres oder flexibles Flugelement zu verstehen, dass ein Tragflächenprofil aufweist oder zumindest im Wesentlichen nachbildet und hierdurch aus einer Windströmung einen Auftrieb und folglich eine Zugkraft erzeugt. Solche Zugdrachen können innerhalb eines Windfensters, das einen bestimmten Ausrichtungsbereich zur Strömungsrichtung des Windes einnimmt, zuverlässig gehalten und betrieben werden. Innerhalb diese Windfensters können solche Zugdrachen stationär gehalten werden, bevorzugt ist jedoch, mit dem Zugdrachen innerhalb des Windfensters bestimmte Bahnen, insbesondere in sich geschlossene Bahnen zu fliegen, wie beispielsweise Kreise oder Achten. Durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Zugdrachens kann hierbei die Zugkraft erhöht werden.
Ein grundsätzliches Problem, das bei gefesselten Windkraftelementen auftritt, ist die zuverlässige Durchführung des Startvorgangs des Windkraftelements und des Lande- beziehungsweise Bergevorgangs des Windkraftelements. Sowohl beim Starten als auch beim Bergen des Windkraftelements können Kräfte und Bewegungen in verschiedenen Richtungen auftreten, welche zum Absturz des Windkraftelements führen können. Ursächlich für diese Problematik sind die während des Start- und Bergevorgangs, der typischerweise in Bodennähe stattfindet, auftretenden unkonstante Windströmung, die sich sowohl in Bezug auf die Windrichtung als auch die Windstärke kurzfristig ändern kann.
Das beim Starten und Bergen auftretende Problem und die Gefahr des Absturzes ist bei kleineren Windkraftelementen, also Windkraftelementen für den Sportbereich mit Flächengrößen von weniger als 30 m² nicht vorhanden beziehungsweise mit normalem Handhabungsgeschick und Einsatz der dem Menschen selbst zur Verfügung stehenden Kräfte beherrschbar. Bei Windkraftelementen, die für den gewerblichen Einsatz vorgesehen sind und beispielsweise zur Energieerzeugung oder zum Antrieb von größeren Booten oder Schiffen dienen, wie zuvor beschrieben, sind die Kräfte und Bewegungen, die das Windkraftelement während der Start- und Bergephase entwickelt und ausführt, nicht mehr mit menschlicher Kraft alleine beherrschbar. Aus diesem Grund sind Start- und Bergevorrichtungen für solche gefesselten Windkraftelemente vorgeschlagen worden.
Funktionierende Start- und Bergevorrichtungen sind beispielsweise in EP 1 742 836 B1 , EP 2 066 554 B1 , EP 2 426 048 B1 und EP 2 844 553 A1 beschrieben. Diese Start- und Bergevorrichtungen umfassen neben dem die eigentlichen Auftriebskräfte übertragenden Zugseils ein zusätzliches Seil, das als Führungsseil oder Bergeseil bezeichnet werden kann. Bei diesen hochfliegenden Systemen ist es üblich, ein einziges Zugseil vorzusehen und dieses Zugseil mit einer Gondel zu verbinden, die unmittelbar unterhalb des Zugdrachens angeordnet ist und mit diesem über mehrere Leinen, darunter aus der Steuergondel verkürzbare und verlängerbare Lenkleinen verbunden ist. Das Führungsseil ist direkt mit dem Zugdrachen verbunden, typischerweise mittig am luvseitigen Rand des Zugdrachens. Dieses Führungsseil wird an einem Mast geführt und kann den Zugdrachen daher direkt an den Mast heranziehen und dort fixieren, während die Gondel auf einem tiefer liegenden Niveau mittels des Zugseils zum unteren Abschnitt der Basisstation gezogen wird. Auf diese Weise kann das Windkraftelement während des Startvorgangs eine Weile in sicherer Form geführt und vor einem Absturz bewahrt werden und ebenso beim Bergevorgang in Bodennähe durch die zusätzlich zum Mast wirkende Kraft des Führungsseils zuverlässig geführt und vor einem Absturz bewahrt werden.
Grundsätzlich ist die Durchführung des Start- und Bergevorgangs mit einem Führungsseil realisierbar, allerdings weist das Führungsseil verschiedene Nachteile in Betrieb und Handhabung auf. Zum einen ist es gerade bei großen Zugdrachen mit Flächen von mehr als 30m², teilweise mehr als 160m² oder sogar mehr als 300m² für einen Bediener des Systems sehr schwierig, das Führungsseil im Zuge des Start- oder Bergevorgangs zu bedienen. Grundsätzlich muss bei solchen Systemen die Führung über den Mast bereits in einer Höhe von mehr als 5 Metern, üblicherweise mehr als 10 Metern, durch das Führungsseil wirksam erfolgen, da in dieser Höhe die nachteiligen Eigenschaften von Windstärke und Windrichtung in Bodennähe deutlich auftreten und den Start- und Bergevorgang gefährden. Die entsprechende Befestigung und Ablösung des Führungsseils erfordert Geschick und einen ausgebildeten Bediener und kann selbst bei Vorliegen dieser Voraussetzungen nicht bei allen Bedingungen zuverlässig durchgeführt werden.
Aus EP 1 742 836 B1 ist ein System aus Sorgleine und Führungsleine mit einem Verbindungsseil bekannt, welches die Handhabung des Führungsseils vereinfachen soll. Dieses System kann zwar die Handhabung in gewisser Hinsicht vereinfachen, erfordert gleichwohl gut ausgebildetes Personal und ist insbesondere bei großen Zugdrachen und unter erschwerten Bedingungen, wie sie beispielsweise beim Einsatz des Systems auf Schiffen oder Schwimmplattformen aufgrund der Seegangseinflüsse auftreten, nicht in ausreichendem Maße sicher handhabbar.
Aus EP 2 193 075 B1 ist ein System bekannt, bei dem die Führungsleine permanent mit dem Zugdrachen verbunden ist. Mit diesem System entfällt zwar die problematische An- und Abkopplung des Führungsseils, nachteilig ist jedoch, dass das Führungsseil als zusätzliches Element parallel zum Zugseil vorhanden ist und synchron mit diesem ausgefiert und eingeholt werden muss. Das Zugseil übernimmt dabei im normalen Betrieb, also außerhalb von Start- und Bergephase, keine Zugkräfte und stellt dadurch eine die Effizienz des Gesamtsystems reduzierende Größe durch seine Gewichtskraft dar, denn es muss durch die Auftriebskraft des Zugdrachens getragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Start- und Bergevorrichtung für ein gefesseltes Windkraftsystem bereitzustellen, welches bei bestmöglichem Erhalt der Effizienz des Systems gut handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Start- und Bergevorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei der das Führungsseil einen Basisseilabschnitt, einen Zugdrachenseilabschnitt und eine lösbare Kopplungseinrichtung umfasst, welche ein mit dem Zugdrachenseilabschnitt verbundenes erstes Kopplungselement und ein mit dem Basisseilabschnitt verbundenes zweites Kopplungselement umfasst, die lösbar miteinander koppelbar sind, um den Basisseilabschnitt mit dem Zugdrachenseilabschnitt lösbar miteinander zu verbinden.
Erfindungsgemäß ist für den Start- und Bergevorgang des Windkraftelements eine Führungsleine vorgesehen. Diese Führungsleine ist in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich einen mit dem Zugdrachen mitfliegenden Zugdrachenseilabschnitt und einen an der Basisstation verbleibenden Basisseilabschnitt. Beide Seilabschnitte sind mittels einer Kopplungseinrichtung miteinander verbindbar. Das Führungsseil weist daher einen kurzen Abschnitt auf, der mit dem Windkraftelement mitfliegt und dauerhaft mit diesem verbunden ist. Dieser Abschnitt weist ein erstes Kopplungselement auf, das mit einem zweiten Kopplungselement verbunden werden kann. Dieses zweite Kopplungselement ist an einem Basisseilabschnitt des Führungsseils befestigt. Dieser Basisseilabschnitt des Führungsseils ist mit der Basisstation dauerhaft verbunden und von dieser Basisstation aus ausfierbar und einholbar. Hierfür kann beispielsweise eine Winsch oder dergleichen vorgesehen sein, die an der Basisstation befestigt ist. Das Führungsseil kann bei der Erfindung insgesamt kürzer sein als das Zugseil, da es nur in einem niedrigen Flugbereich die Strecke zwischen Basisstation und Windkraftelement überbrücken muss. Insbesondere ist der dauerhaft am Zugdrachen befestigte Zugdrachenseilabschnitt des Führungsseils deutlich kürzer als das Zugseil, und hat eine Länge von beispielsweise nur 10 % oder weniger der Länge des Zugseils. Hierdurch wird die Gewichtskraft, die das Führungsseil auf das Windkraftelement ausübt, maßgeblich reduziert und folglich die Effizienz des gesamten Windkraftsystems erhöht.
Unter der Basisstation ist hierbei die am Boden, auf einer Schwimmplattform, auf einem Schiff oder einem Boot oder dergleichen angeordnete Vorrichtung zu verstehen, die dazu dient, das Windkraftelement an den Boden, bzw. das Schiff, das Boot, die Schwimmplattform oder dergleichen zu fesseln. Diese Basisstation umfasst insbesondere Vorrichtungen zum Einholen und Ausfieren des Zugseils, zum Führen des Zugseils, und gegebenenfalls Vorrichtungen zum Aufnehmen der Zugkraft oder zum Wandeln der Zugkraft in andere Energieformen, beispielsweise elektrische Energie. Weiterhin umfasst die Basisstation sämtliche Vorrichtungen, die für den Start- und Bergevorgang des Windkraftelements notwendig sind, insbesondere den Führungsmast, der starr oder umlegbar oder einziehbar ausgeführt sein kann. Der Führungsmast sollte grundsätzlich eine Länge aufweisen, die etwa dem Abstand zwischen der Steuergondel und dem Windkraftelement beziehungsweise Zugdrachen entspricht, damit in einer Position, in welcher die Steuerungsgondel durch Einholen des Zugseils bis zum unteren Ende der Basisstation, also etwa dem Mastfuß, gezogen wurde, der Zugdrachen am oberen Ende des Mastes sicher geführt und gehalten werden kann. Der Führungsmast kann an seinem oberen Ende zur besseren Sicherung des Windkraftelements einen Mastadapter umfassen, der mit einer entsprechenden Andockvorrichtung im Windkraftelement beziehungsweise Zugdrachen zusammenwirkt und dieses folglich am Führungsmast arretieren kann. Dieser Mastadapter kann am Führungsmast auch verschieblich gelagert sein, um hierdurch das Führungsseil, das durch den Mastadapter hindurchlaufen kann, aus einer Position oben am Führungsmast in eine tiefere Position zu bringen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Start- und Bergevorrichtung fortgebildet durch eine Führungsseilübergabeeinrichtung, welche ausgebildet ist, um die Kopplungseinrichtung in einer Position benachbart zum Zugseil zu halten. Eine solche Führungsseilübergabeeinrichtung dient dazu, das Führungsseil im Bereich der Kopplungseinrichtung während des An- oder Abkoppelns des ersten Kopplungselements von dem zweiten Kopplungselement, im Bereich des Zugseils, und somit kontrolliert zu führen. Die Führungsseilübergabeeinrichtung kann hierbei das Führungsseil selbst oder eine Hülse, durch die das Führungsseil läuft, greifen oder kann das erste oder das zweite Kopplungselement oder die gesamte Kopplungseinrichtung greifen. Dieser Greifvorgang sollte lösbar sein, um das Führungsseil oder einen der Führungsseilabschnitte von der Führungsseilübergabeeinrichtung ablösen zu können, sobald der Ankopplungs- oder Abkopplungsvorgang abgeschlossen ist. Die Führungsseilübergabeeinrichtung kann insbesondere solcherart ausgebildet sein, dass sie das Führungsseil aus einer vom Zugseil beabstandeten Position benachbart zum Führungsmast in eine zum Zugseil benachbarte Position bringt.
Insbesondere kann diese Ausführungsform mit Führungsseilübergabeeinrichtung fortgebildet werden, indem die Führungsseilübergabeeinrichtung ein Aufnahmeelement zur Führung des Führungsseil aufweist, und das Aufnahmeelement zwischen einer ersten Position benachbart zum Führungsmast und einer zweiten Position benachbart zu einem Austrittspunkt des Zugseils aus der Basisstation hin- und her bewegbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Aufnahmeelement vorgesehen, welches dazu dient, das Führungsseil zu leiten. Das Aufnahmeelement kann insbesondere eine Hülse greifen bzw. aufnehmen, durch welche das Führungsseil läuft. Das Aufnahmeelement kann insbesondere solcherart ausgebildet sein, dass es ein Durchlaufen des Führungsseils durch das Aufnahmeelement erlaubt, das Führungsseil aber einschließt und somit an einer seitlichen, quer zur Seillängsrichtung ausgerichteten Bewegung hindert und folglich in kontrollierter Weise führt. Durch ein solches Aufnahmeelement wird die An- und Abkopplung des Führungsseils erheblich erleichtert, insbesondere kann das Führungsseil solcherart an das Zugseil übergeben werden, dass der Zugdrachenseilabschnitt des Führungsseils unmittelbar am Zugseil angeordnet und gegebenenfalls befestigt werden kann.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass das Aufnahmeelement an einem Ende eines beweglichen Arms angeordnet ist, insbesondere an einem Ende eines Schwenkarms, der um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Mittels einer solchen Ausführungsform mit beweglichem, insbesondere schwenkbarem Arm und einem am Ende des Schwenkarms befestigtem Aufnahmeelement kann eine sicher geführte und auch gegenüber größeren Kräften stabile Führung und Übergabe des Führungsseils zum Zwecke der An- und Abkopplung erfolgen. Der Schwenkarm kann dabei vorzugsweise in einem Bereich zwischen den Führungsmast und der Anlaufstelle des Zugseils in der Basisstation schwenkbar gelagert sein, vorzugsweise um eine horizontale Achse.
Die erfindungsgemäße Start- und Bergevorrichtung kann weiter fortgebildet werden durch einen am Zugseil angeordneten, positionierten oder beweglich befestigten Mitnehmer mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Zugdrachenseilabschnitts, insbesondere zur Aufnahme des ersten Kopplungselements. Mittels eines solchen Mitnehmers, der in Hülsenform ausgeführt sein kann, wird es ermöglicht, das Führungsseil am Zugseil anzuordnen und dort zu befestigen. Dies kann einerseits den Ankopplungs- und Abkopplungsvorgang zwischen den beiden Führungsseilabschnitten erleichtern und eine automatisierte An- und Abkopplung ermöglichen. Zum anderen kann hierdurch das erste Kopplungselement am Zugdrachenseilabschnitt in solcher Weise am Zugseil fixiert werden, dass es während der Flugphase des Zugdrachens nicht unkontrolliert herumschlägt und gegebenenfalls Leinen zwischen Steuerungsgondel und Zugdrachen unklar werden lässt. Weiterhin kann durch die Fixierung des ersten Kopplungselements am Zugseil das Wiederauffinden und Greifen dieses ersten Kopplungselements im Zuge des Bergevorgangs des Windkraftelements erleichtert werden und auch automatisiert ablaufen, da hierdurch das erste Kopplungselement in einer definierten Position gehalten wird. Der Mitnehmer kann hierbei längs verschieblich entlang des Zugseils oder an einer Position fixiert am Zugseil befestigt sein.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn diese Ausführung durch ein Stopperelement zur Blockierung einer Bewegung des Mitnehmers entlang des Zugseils von der Basisstation zur Steuergondel fortgebildet ist, wobei das Stopperelement vorzugsweise

– Als einseitig wirkende Seilklemme am Mitnehmer ausgebildet ist, die ein Bewegen des Mitnehmers am Zugseil in einer Richtung von der Steuergondel zur Basisstation freigibt und in einer Richtung von der Basisstation zur Steuergondel einschränkt oder blockiert, und/oder
– Als eine Verdickung am Zugseil ausgebildet ist, die zwischen dem Mitnehmer und der Steuergondel angeordnet ist.

Solche, in einer Richtung wirkenden Stopperelemente zur richtungsabhängigen Fixierung des Mitnehmers am Zugseil können beispielsweise durch sogenannten Schotklemmen oder Curryklemmen am Mitnehmer realisiert sein und verhindern zuverlässig, dass sich der Mitnehmer durch Beschleunigungen oder sonstige Krafteinwirkungen im normalen Betrieb am Zugseil hocharbeitet und daher zu nahe an der Steuergondel sitzt, was ein Erfassen des Zugdrachenseilabschnitts bei einer ausreichenden Auskopplungshöhe für den Bergevorgang erschweren würde. Die Fixierung des Mitnehmers in nur einer Richtung ist in der Regel ausreichend, da ein Abrutschen des Mitnehmers in Richtung zu der Basisstation am Zugseil durch den Zugdrachenseilabschnitt selbst verhindert wird, der den Mitnehmer in einem definierten Abstand zum Befestigungspunkt des Zugdrachenseilabschnitts am Zugseil hält. Dieser definierte Abstand entspricht der Länge des Zugdrachenseilabschnitts. Eine Verdickung am Zugseil, beispielsweise ein am Zugseil befestigter Stopperstek verhindert ebenso zuverlässig das Hochrutschen des Mitnehmers zur Steuergondel. Dabei ist grundsätzlich zu verstehen, dass das Stopperelement solcherart positioniert und ausgebildet sein sollte, dass der Mitnehmer nicht in einer Position fixiert wird, in welcher der Zugdrachenseilabschnitt unter Zugspannung gehalten wird und hierdurch die Mitte der Luvkante des Zugdrachens nach unten zieht und die Aerodynamik des Zugdrachens beeinträchtigt. Stattdessen sollten die Seilklemme ein Hochrutschen über eine kurze, zur Seilentspannung ausreichende Strecke ermöglichen und eine Verdickung des Zugseils einen solchen Abstand zur Steuergondel haben, dass der Zugdrachenseilabschnitt spannungsfrei zwischen Mitnehmer und Mitte der Luvkante des Zugdrachens verläuft.
Die Start- und Bergevorrichtung kann weiter fortgebildet werden durch eine Trennhülse, die ausgebildet ist, um die Kopplungseinrichtung aufzunehmen und eine automatisierte Ankopplung und Abkopplung des ersten und zweiten Kopplungselements zu bewirken, insbesondere indem

– Die Trennhülse eine Aufnahmeeinrichtung für das zweite Kopplungselement und einen Durchlass für das erste Kopplungselement aufweist, sodass durch Einholen des Zugseils das erste Kopplungselement mittels des Durchlasses an das in der Aufnahmeeinrichtung arretierte zweite Kopplungselement heranführbar und ankoppelbar ist, und/oder
– die Trennhülse eine Eingangsöffnung für die Kopplungseinrichtung, eine Aufnahmeeinrichtung mit einer Anschlagfläche für das zweite Kopplungselement und eine Ausgangsöffnung für das erste Kopplungselement aufweist sodass durch Ausfieren des Zugseils die Kopplungseinrichtung in die Trennhülse einziehbar ist, das zweite Kopplungselement in der Aufnahmeeinrichtung arretierbar ist und durch weiteres Ausfieren des Zugseils die Kopplungseinrichtung gegen die Anschlagfläche der Trennhülse gedrückt werden kann und hierdurch eine Abkopplung des ersten von dem zweiten Kopplungselement bewirkt wird, sodass das erste Kopplungselement durch die Ausgangsöffnung aus der Trennhülse herausziehbar ist.

Mit dieser Fortbildung wird eine voll- oder teilautomatisierte Abkopplung des Zugdrachenseilabschnitts von dem Basisseilabschnitt erreicht. Hierbei wird das Führungsseil durch eine Trennhülse geführt, darin eingelegt oder in anderer Weise an der Trennhülse befestigt und diese Trennhülse kann gegriffen werden, um das Führungsseil zu positionieren. Die Trennhülse kann insbesondere benachbart zum Zugseilaustritt gehalten werden, sodass bei Ausfieren des Zugseils unter entsprechender Einwirkung von Auftriebskraft des Zugdrachens ein Zug auf das Führungsseil ausgeübt werden kann, und die Kopplungseinrichtung hierdurch in die Trennhülse hineingezogen und dort arretiert wird. In der Trennhülse kann dann das zweite Kopplungselement fixiert gehalten werden. Der sich durch weiteres Ausfieren des Zugseils aufbauende Zug am Zugdrachenseilabschnitt übt eine Kraft auf die Kopplungseinrichtung aus, die eine Entkopplung bewirkt, beispielsweise durch Entriegelung eines Riegelelementes gegen eine Federkraft, und zieht das erste Kopplungselement aus der Trennhülse heraus und an den Mitnehmer. Am Mitnehmer kann das erste Kopplungselement daraufhin in einer definierten Position gehalten werden, um eine spätere automatisierte Ankopplung zu ermöglichen. Vorzugsweise wird durch eine mechanische Interaktion zwischen der Trennhülse und der Kopplungseinrichtung und gegebenenfalls dem Mitnehmer bewirkt, dass diese Entkopplung in einer funktionell gesicherten Reihenfolge abläuft und nur bei korrekter Positionierung der Kopplungseinrichtung in der Trennhülse und weiterhin gegebenenfalls korrekter Positionierung von Trennhülse zu Mitnehmer erfolgen kann. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die mechanische Zusammenwirkung zwischen Trennhülse und Kopplungseinrichtung solcherart auszuführen, dass nur bei korrekter Fixierung des zweiten Kopplungselements an der Trennhülse die Entkopplung des ersten und zweiten Kopplungselementes erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Start- und Bergevorrichtung fortgebildet durch einen entlang des Führungsmastes beweglich geführten Mastadapter, durch den das Führungsseil hindurchläuft. Ein solcher Mastadapter, der insbesondere dazu dienen kann, das Führungsseil zu führen, darüber hinaus aber auch dazu dienen kann, den Zugdrachen aufzunehmen, beziehungsweise ein Ankopplungselement am Zugdrachen zu arretieren oder teilweise in bestimmten Achsrichtungen oder um bestimmte Achsen zu fixieren, ist während des Startvorgangs und des Bergevorgangs normalerweise an der Spitze des Führungsmastes angeordnet. Ein solcher Mastadapter kann aber, um die Handhabung des Führungsseils zu erleichtern und insbesondere vollständig oder teilweise zu automatisieren, am Führungsmast auch verfahren werden, um hierdurch das Führungsseil aus der Führungslage an der Spitze des Führungsmastes heraus abzusenken und zum Fuße des Mastes zu bewegen, wo eine Handhabung, automatisierte Übergabe des Führungsseils besser und funktionssicherer in einer automatisierten Weise erfolgen kann. Insbesondere kann der Mastadapter ausgeführt sein, um die zuvor beschriebene Trennhülse aufzunehmen und auf diese Weise das Führungsseil in der Trennhülse zu führen. Die Trennhülse kann dabei wahlweise aus dem Mastadapter herausbewegt und hineinbewegt werden, beispielsweise herausgestoßen und durch Zug am Führungsseil hineingezogen werden. Dabei ist zu verstehen, dass die Verfahrung des Mastadapters entlang des Führungsmastes ebenfalls durch entsprechende Aktuatoren automatisch erfolgen kann.
Es ist dabei bevorzugt, wenn der Mastadapter so ausgeführt ist, dass die Kopplungseinrichtung aus dem Mastadapter herauslaufen kann. Diese Ausführungsform ermöglicht eine entscheidende Funktionsweise für einen vollautomatisierten Ablauf, in dem einerseits es möglich wird, den Mastadapter abzusenken, um die Übergabe des Führungsseils und insbesondere die Übergabe der Kopplungseinrichtung an die fixierte Position am Zugseil automatisiert zu realisieren. Andererseits kann durch diese Möglichkeit, dass die Kopplungseinrichtung durch den Mastadapter durchläuft, nach einer entsprechenden Übergabe das Führungsseil aus dem Mastadapter herauslaufen oder sogar durch den Mastadapter hindurchlaufen, was eine ausreichende Ausfierlänge für das Führungsseil ergibt. Dabei ist zu verstehen, dass unter einer Ausführung, die ein Hindurchlaufen der Kopplungseinrichtung ermöglicht, eine Gestaltung zu verstehen ist, die konstruktiv solcherart ausgeführt ist, dass die Kopplungseinrichtung einerseits entsprechend durch die Führungselemente am Mastadapter hindurch passt, andererseits auch diese Führungselemente ohne die Gefahr eines Blockierens, Verhakens, Verkantens oder dergleichen im normalen Betrieb den Mastadapter passieren. Ein Herauslaufen kann gewährleistet werden, indem die innerhalb des Mastadapters angeordnete Kopplungseinrichtung zu einer Seite aus dem Mastadapter herausgezogen werden kann. Bevorzugt kann die Kopplungseinrichtung auch auf der Führungsseilwinde aufgewickelt werden und im Zuge des Startvorgang durch den Mastadapter hindurchlaufen, beispielsweise, indem eine im Mastadapter angeordnete Trennhülse entriegelt ist für einen Durchlauf der Kopplungseinrichtung in beiden Richtungen.
Noch weiter ist es dabei bevorzugt, wenn der Mastadapter zwischen einer oberen Start- und Bergeposition am Mast und einer unteren Übergabeposition am Mast hin- und her bewegbar ist und dass vorzugsweise der Mastadapter eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme einer Trennhülse der zuvor beschriebenen Art aufweist. Mit diesem Verfahrweg entlang des praktisch gesamten Führungsmastes wird die Funktionalität des Mastadapters für den Start- und Bergevorgang und die für die Erfindung vorteilhafte Übergabe des Führungsseils mit seiner Kopplungseinrichtung in eine Befestigung am Zugseil in besonders praktischer Weise und besonders günstiger automatisierbarer Weise erreicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Starten eines gefesselten Windkraftelementes, mit den Schritten:

– Führen eines Zugdrachens mittels eines an einem Führungsmast geführten Führungsseils
– Aufnehmen der Auftriebskräfte des Zugdrachens mittels eines mit einer Zugseilaufnahmevorrichtung einer Basisstation verbundenen Zugseils, das die Basisstation mit einer Steuerungsgondel verbindet, die unterhalb des Zugdrachens angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug,
– synchrones Ausfieren von Führungsseil und Zugseil bis der Zugdrachen eine Abkopplungshöhe erreicht hat,
– wenn der Zugdrachen eine Abkopplungshöhe erreicht hat:
– Trennen des Führungsseils an einer Kopplungseinrichtung in einen mit dem Zugdrachen verbundenen Zugdrachenseilabschnitt und einen mit der Basisstation verbundenen Basisseilabschnitt, und
– Befestigen des Zugdrachenseilabschnitts am Zugseil Dieses Verfahren kann vorzugsweise mit einer Start- und Bergevorrichtung der zuvor beschriebenen Bauart ausgeführt werden. Hinsichtlich der einzelnen Verfahrensschritte wird auf die hierzu korrespondierenden Vorrichtungsmerkmale, die zuvor beschrieben wurden, und deren Vorteile Bezug genommen. Mit dem erfindungsgemäßen Startverfahren wird eine besonders sichere und teilweise oder vollständig automatisierbare Möglichkeit bereitgestellt, einen Zugdrachen mit großer Dimension sicher aus einer bodennahen Position zu starten.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Zugdrachenseilabschnitt mittels eines am Ende des Zugdrachenseilabschnitts befestigten Kopplungselement, das Bestandteil der Kopplungseinrichtung ist, an einem am Zugseil befestigten Mitnehmer befestigt wird. Mittels eines solchen Kopplungselements kann, wie zuvor beschrieben, der Zugrachenseilabschnitt sicher und für eine Automatisierung zuverlässig auffindbar am Zugseil fixiert werden.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Zugdrachenseilabschnitt mittels einer beweglichen, insbesondere schwenkbaren Führungsseilübergabeeinrichtung mit dem Zugseil verbunden wird.
Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Startverfahren noch weiter bevorzugt, wenn die an der Führungsseilübergabeeinrichtung befestigte Kopplungseinrichtung des Führungsseils durch Zugausübung am Führungsseil, insbesondere am Zugdrachenseilabschnitt, getrennt wird. Eine solche Fortbildung ermöglicht eine automatisierte Abkopplung des Zugdrachenseilabschnitts vom Basisseilabschnitt bei zunehmendem Ausfieren des Zugseils, wenn hierbei das Führungsseil im Bereich der Basisstation gebremst oder blockiert wird und hierdurch sich eine Zugkraft im Führungsseil, insbesondere im Zugdrachenseilabschnitt aufbaut.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bergen eines gefesselten Windkraftelementes, mit den Schritten:

– Steuern des Drachens in einer Flugphase mittels einer Steuerungsgondel, die
– unterhalb des Zugdrachens angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, und
– mittels eines Zugseils mit einer Basisstation verbunden ist
– Einholen des Zugseils bis zu einer Flughöhe des Zugdrachens, die einer Ankoppelungshöhe entspricht, wenn der Zugdrachen eine Ankopplungshöhe erreicht hat:
– Koppeln eines mit der Basisstation verbundenen Basisseilabschnitts eines Führungsseils an einen mit dem Zugdrachen verbundenen Zugdrachenseilabschnitts des Führungsseils, indem
– ein zur Basisstation weisendes Ende des Zugdrachenseilabschnitts ein erstes Kopplungselement aufweist, das an einem am Zugseil angeordneten oder positionierten, insbesondere beweglich befestigten Mitnehmer befestigt ist und
– ein zum Zugdrachen weisendes Ende des Basisseilabschnitts ein zweites Kopplungselement aufweist, das an einer Führungsseilübergabeeinrichtung benachbart zum Zugseil gehalten wird,
– durch Einholen des Zugseils das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement gekoppelt wird, und hierauffolgend
– gemeinsames Einholen von Führungsseil und Zugseil, dabei Führen des Zugdrachens mittels des an einem Führungsmast geführten Führungsseils.

Ein solches Bergeverfahren kann ebenfalls bevorzugt mit der zuvor erläuterten Start- und Bergevorrichtung ausgeführt werden und hinsichtlich der Verfahrensmerkmale dieses Bergeverfahrens wird auf die hierzu korrespondierenden Vorrichtungsmerkmale Bezug genommen, die zuvor beschrieben wurden. Das Bergeverfahren kann vorteilhaft in teilweise oder vollständig automatisierter Weise durchgeführt werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Bergeverfahren fortgebildet wird, indem der Zugdrachenseilabschnitt mittels eines am Ende des Zugdrachenseilabschnitts befestigten ersten Kopplungselement, das Bestandteil der Kopplungseinrichtung ist, an einem am Zugseil angeordneten Mitnehmer definiert angeordnet wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, das Bergeverfahren fortzubilden, indem das Führungsseil mittels einer beweglichen, insbesondere schwenkbaren Führungsseilübergabeeinrichtung vom Zugseil gelöst wird. Eine solche Führungsseilübergabeeinrichtung ermöglicht es, das Führungsseil aus der Fixierung am Zugseil aufzunehmen und mit zum Führungsmast zu bewegen und dadurch die Kopplung des Zugdrachenseilabschnitts mit dem Basisseilabschnitt und die hierauf folgende Führung des Zugdrachens mittels des Führungsseils am Führungsmast in einer teilweise oder vollständig automatisierten Weise ablaufen zu lassen.
Schließlich kann sowohl das erfindungsgemäße Startverfahren als auch das erfindungsgemäße Bergungsverfahren in vorteilhafter Weise fortgebildet werden, indem das Führungsseil durch einen Mastadapter läuft, der entlang des Führungsmastes beweglich ist, und der

– beim Starten des Zugdrachens aus einer oberen in eine untere Position verfahren wird, und
– beim Bergen des Zugdrachens aus einer unteren in eine obere Position verfahren wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Start- und Bergevorrichtung in der Phase eines Startvorgangs oder eines Lande- bzw. Bergevorgangs eines gefesselten Flugelements,
2 eine Ansicht gemäß 1 in der Übergabephase des Führungsseils,
3 eine Ansicht gemäß 1 in der Flugphase des gefesselten Windkraftelements,
4 eine perspektivische Ansicht eines Übergabesystems
5a–c eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Trennhülse des Übergabesystems,
6 eine teilgeschnittene Ansicht eines Mitnehmers in Halteposition am Zugseil,
7 eine perspektivische Ansicht des Mitnehmers gemäß 6,
8 eine Seitenansicht einer Kopplungseinrichtung für das Führungsseil in gekoppeltem Zustand,
9 eine Ansicht der Kopplungseinrichtung gemäß 8 in abgekoppeltem Zustand, und
10 eine geschnittene Seitenansicht der Kopplungseinrichtung gemäß 8 in gekoppeltem Zustand.
Bezugnehmend zunächst auf 1, umfasst eine erfindungsgemäße Start- und Bergevorrichtung eine Basisstation 5, an der eine Winsch oder Umlenkrolle 13 für ein Zugseil 2 befestigt ist. Das Zugseil 2 tritt an einem Zugseilaustritt 4 aus der Basisstation aus.
Am Zugseil 2 ist an dem der Umlenkrolle 13 gegenüberliegenden Ende eine Steuerungsgondel 14 befestigt, die mittels mehrerer Leinen mit einem Zugdrachen 1 mit Tragflügelprofil verbunden ist. Diese Leinen sind teilweise Halteleinen, teilweise Lenkleinen, die durch einen entsprechenden Aktuatormechanismus in der Steuerungsgondel 14 betätigt werden können, um eine einseitige Verkürzung und Verlängerung zu bewirken, die den Zugdrachen 1 verformt und hierdurch Lenkwirkung erzielt.
Ausgehend von der Mitte der luvseitigen Kante des Zugdrachens 1 erstreckt sich ein Führungsseil 8a, b von dem Zugdrachen 1. Dieses Führungsseil 8a, b ist am Zugdrachen befestigt. Es erstreckt sich ausgehend vom Zugdrachen durch einen Mastadapter 7, der längsverschieblich an einem Führungsmast 6 angeordnet ist. Das Führungsseil 8a, b erstreckt sich von dem Mastadapter hinunter zu einer Führungsseilwinde 11.
Das Führungsseil 8a, b ist in einen mitfliegenden Zugdrachenseilabschnitt 8a und einen an der Basisstation verbleibenden Basisseilabschnitt 8b unterteilt. Der Zugdrachenseilabschnitt 8a und der Basisseilabschnitt 8b sind in einer Kopplungseinrichtung 10a, b miteinander gekoppelt. Diese Kopplungseinrichtung 10a, b ist im dargestellten Beispiel kurz oberhalb der Führungsseilwinde 11 dargestellt, sodass sich der wesentliche Teil des Basisseilabschnitts 8b auf der Führungsseilwinde 11 aufgewickelt befindet und der Zugdrachenseilabschnitt 8a ausgehend von der Kopplungseinrichtung 10a, b durch den Mastadapter 7 bis zum Zugdrachen 1 verläuft.
Die Führungsseilwinde 11 und der Führungsmast 6 sind ebenfalls an der Basisstation angeordnet und befestigt.
Die erfindungsgemäße Start- und Bergevorrichtung umfasst weiterhin einen Führungsseilübergabeschwenkarm 12. Der Führungsseilübergabeschwenkarm 12 ist schwenkbar um eine Drehachse 13a der Zugseilumlenkrolle 13 gelagert und in 1 in einer Position gezeigt, die zur Aufnahme des Führungsseils aus dem Mastadapter 7 dient. Ebenso ist der Zugseilaustritt 4 um die Drehachse 13a schwsenkbar, um der Bewegung des Zugdrachens folgen zu können. Die Zugseilumlenkrolle, der Führungsseilübergabeschwenkarm 12 und der Zugseilaustritt 4 sind gemeinsam um eine Azimutschwenkachse 13b schwenkbar um der Bewegung des Zugdrachens folgen zu können.
1 zeigt die Start- und Bergevorrichtung in der Phase eines Startvorgangs oder eines Lande- bzw Bergevorgangs. Im Falle eines Startvorgangs ist in der abgebildeten Konfiguration das Führungsseil 8a, b bereits ausgefiert worden aus einer Ausgangslage, in der der Zugdrachen 1 unmittelbar am Mastadapter 7 anliegt und angekoppelt ist. Der Zugdrachen 1 mit Steuerungsgondel 14 fliegt in dieser abgebildeten Konfiguration bereits weitestgehend selbstständig und wird durch das Führungsseil 8a, b kaum mehr geführt. Durch weiteres Ausfieren von Zugseil und Führungsseil kann der Zugdrachen aus dieser Konfiguration heraus weiter an Höhe gewinnen und seine Fluglage stabilisieren.
Im Falle eines Lande- bzw. Bergevorgangs zeigt die Konfiguration in 1 die Phase der Annäherung des Zugdrachens an den Führungsmast beziehungsweise an den Mastadapter. In dieser Flugposition wird das Zugseil auf konstanter Länge gehalten und das Führungsseil für den weiteren Verlauf des Bergevorgangs eingeholt, um den Zugdrachen an den Mastadapter 7 heranzuführen. Sobald das Führungsseil 8a, b soweit eingeholt ist, dass der Zugdrachen 1 mit seiner luvseitigen Kante an dem Mastadapter 7 anliegt und dort durch entsprechende mechanische Vorrichtungen angekoppelt gehalten wird, kann im weiteren Verlauf des Bergevorgangs der Zugdrachen gerefft werden oder aus einer bereits teilgerefften Konfiguration vollständig gerefft werden und dann schließlich durch Absenken des Mastadapters 7 abgesenkt und gegebenenfalls vollständig geborgen werden.
2 zeigt die Phase der Übergabe des Führungsseils von dem / an das Zugseil. Wie ersichtlich, ist hierbei – im Falle eines Startvorgangs – zunächst durch Absenken des Mastadapters 7 am Führungsmast das Führungsseil aus der oben am Mast geführten Lage in eine am Mastfuß geführte Lage verschoben worden. In dieser am Mastfuß geführten Lage ist das Führungsseil dann direkt in eine Aufnahmeeinrichtung am Ende des Führungsseilübergabeschwenkarm 12 eingesetzt und darin geführt gehalten worden. Dies kann insbesondere erfolgen, indem eine Trennhülse 17, durch die das Führungsseil verläuft, aus einer im Mastadapter fixierten Lage in eine in der Aufnahmeeinrichtung am Führungsseilübergabeschwenkarmfixierte Lage bewegt wird.
Der Führungsseilübergabeschwenkarm 12 ist hierauf folgend im Uhrzeigersinn aus der bei etwa acht Uhr liegenden Position in 1 in die in etwa bei ein Uhr liegende Position in 2 verschwenkt worden und hat die Trennhülse 17 mit dem Führungsseil hierdurch an den Zugseilaustritt herangeführt. Ein Mitnehmer 3 am Zugseil, der durch seine Schwerkraft oberhalb des Zugseilaustritts 4 liegt und dort arretiert ist, ist nun unmittelbar benachbart zur Trennhülse 17 mit dem darin angeordneten Führungsseil platziert. In dieser Phase der Übergabe wird das Führungsseil 8a, b im Wesentlichen in der Aufnahmeeinrichtung am Ende des Führungsseilübergabeschwenkarm 12 als auch am Mitnehmer 3 geführt.
Erfolgt die Übergabe gemäß 2 im Zuge eines Startvorgangs, so wird nun durch Ausfieren des Zugseils die Kopplungseinrichtung 10a, b in die Trennhülse 17 in der Aufnahmevorrichtung am Führungsseilübergabeschwenkarm 12 hineingezogen. Dort wird die Kopplungseinrichtung solcherart arretiert, dass das zweite Kopplungselement dieser Kopplungseinrichtung, welches am Basisseilabschnitt angeordnet ist, in der Trennhülse 17 am Führungsseilübergabeschwenkarm 12 gehalten wird und hierdurch das Führungsseil auf der Seite der Basisstation blockiert wird. Bei weiterem Ausfieren des Zugseils im Zuge des Startvorgangs des Zugdrachens wird dadurch Zug auf den Zugseilabschnitt 8a ausgeübt. Dieser Zug zieht die Kopplungseinrichtung gegen eine Entriegelungsfläche in der Trennhülse 17 und entriegelt hierdurch die Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement 10a, b. Das erste Kopplungselement 10a, das am Zugdrachenseilabschnitt 8a des Führungsseils befestigt ist, wird hierdurch vom zweiten Kopplungselement 10b entkoppelt und daraufhin zu dem Mitnehmer 3 am Zugseil gezogen und dort definiert positioniert. Hierauf folgend wird das Zugseil für die weitere Steigphase des Zugdrachens 1 ausgefiert, der Mitnehmer wird aus seiner Arretierung am Zugseilaustritt gelöst, steigt mitsamt dem daran befestigten Zugdrachenseilabschnitt 8a gemeinsam mit dem Zugseil an und hält das Ende des Zugsdrachenseilabschnitts in definierter Position am Zugseil fixiert. Dabei wird der Mitnehmer durch sein Eigengewicht einerseits und durch Curryklemmen im Mitnehmer und einen Stopperstek am Zugseil zwischen Mitnehmer und Steuergondel andererseits in einer Position gehalten, in der der Zugdrachenseilabschnitt spannungsfrei vom Mitnehmer zur Mitte der Luvkante des Zugdrachens läuft.
Wird die in 2 gezeigte Konfiguration im Zuge eines Lande- oder Bergevorgangs des Zugdrachens 1 eingenommen, so ist dieser Konfiguration Folgendes vorweggelaufen:

– Der Zugdrachen 1 ist zunächst durch Einholen des Zugseils über die Zugseilumlenkrolle 13 bis in die Position eingeholt worden, in welcher der Mitnehmer 3 am Zugseil an dem Zugseilaustritt 4 anliegt. Hierdurch ist zugleich das erste Kopplungselement, welches am Zugdrachenseilabschnitt 8a befestigt ist, in eine definierte Position zur Basisstation positioniert worden.
– Der Führungsseilübergabeschwenkarmhat mit seiner am Hebelende befestigten Aufnahmeeinrichtung das zweite Kopplungselement der Kopplungseinrichtung des Führungsseils, welches am Basisseilabschnitt befestigt ist, innerhalb der Trennhülse 17 in eine definierte Position zu dem Mitnehmer 3 verschwenkt bzw. gehalten. Durch weiteres Einholen des Zugseils bis in die direkte Anlage des Mitnehmers an dem Zugseilaustritt 4 und der Trennhülse 17 am Hebelende des Führungsseilübergabeschwenkarm 12 werden das erste und zweite Kopplungselement miteinander gekoppelt und die beiden Führungsleinenabschnitte 8a, b hierdurch miteinander verbunden. Die notwendige Kopplungskraft wird durch Verhindern eines Rückrutschens des Mitnehmers durch die Curryklemmen und den Stopperstek am Zugseil erzielt. Dabei wird durch die Druckausübung des ersten Kopplungselements auf das zweite Kopplungselement die Verriegelung der Kopplungseinrichtung zunächst geöffnet und nach ineinandergreifen geschlossen. Durch Verhindern eines Rückrutschens des Mitnehmer durch die Curryklemmen und den Stopperstek wird gleichzeitig der Mitnehmer auf dem Zugseilaustritt arretiert.
– Hierauf folgend kann der Führungsseilübergabeschwenkarm 12 aus der in 2 gezeigten Position in die in 1 gezeigte Position zurückverschwenkt werden und gibt hierdurch das Führungsseil an den Mastadapter frei. Dies kann insbesondere erfolgen, indem die Trennhülse 17 durch Einholen des Führungsseils aus der Aufnahmeeinrichtung in den Mastadapter gezogen wird. Daraufhin kann der Mastadapter 7 aus der abgesenkten Position in die Position an der Spitze des Führungsmastes verfahren werden und dann durch weiteres Einholen des Führungsseils der Landevorgang durchgeführt werden.

3 zeigt die Start- und Bergevorrichtung nach erfolgtem Startvorgang beziehungsweise vor Einleitung des Lande- bzw. Bergevorgangs. Wie ersichtlich ist, ist in dieser Phase des gefesselten Flugs des Zugdrachens 1 der Zugdrachenseilabschnitt 8a mit seinem ersten Kopplungselement 10a am Mitnehmer 3 arretiert und fliegt gemeinsam mit dem Zugdrachen 1 und der Steuerungsgondel 14. Der Basisseilabschnitt 8b ist mit dem daran befestigten zweiten Kopplungselement 10b in der Trennhülse 17 am Führungsseilübergabeschwenkarm 12 arretiert und verbleibt am Zugseilaustritt. Führungsseilübergabeschwenkarm und Zugseilaustritt können dem Elevationswinkel des Zugdrachens gemeinsam durch Verschwenkung um die Achsen 13a, b folgen. Durch weiteres Ausfieren des Zugseils kann der Zugdrachen 1 die Betriebshöhe erreichen. Durch weiteres Einholen des Zugseils kann der Zugdrachen 1 an die Basisstation herangeführt werden und die Kopplung des ersten Kopplungselements 10a an das zweite Kopplungselement 10b in der gezeigten Position der Trennhülse 17 bewirkt werden, um das Führungsseil zu verbinden.
4 zeigt den Führungsseilübergabeschwenkarm, die Zugseilumlenkrolle 13 und den Zugseilaustritt 4 mit daran anliegendem Mitnehmer 3 am Zugseil 2. Die dargestellte Position des Führungsseilübergabeschwenkarmentspricht der Position in den 2 und 3. Wie erkennbar ist, ist der Führungsseilübergabeschwenkarm 12 um eine bei der dargestellten Position des Zugdrachens horizontal liegende Achse 13a, welche der Drehachse der Zugseilumlenkrolle 13 entspricht, schwenkbar gelagert. Zusätzlich sind Drehachse 13a, Zugseilumlenkrolle, Zugseilaustritt und Führungsseilübergabeschwenkarm um die Azimutschwenkachse 13b verschwenkbar Die Drehachse 13a der Zugseilumlenkrolle und damit die Schwenkachse des Führungsseilübergabeschwenkarms folgt dadurch dem Azimutwinkel des Zugdrachens und ist daher bei anderen Azimutwinkeln zur Horizontalen geneigt. So ist sichergestellt, dass Ankopplung und Abkopplung der Kopplungseinrichtung 10a, b bei jeder Flugposition deds Zugdrachens sicher und automatisiert erfolgen kann. In der dargestellten Ausführungsform wird das Zugseil 2 um die Zugseilumlenkrolle 13 umgelenkt und tritt am hinteren Ende eines Auflagers der Basisstation 5 wieder aus, um zu einer Zugseilwinde geführt zu werden.
Die 5a–c zeigen einen Verlauf eines Abkopplungsvorgangs der Kopplungseinrichtung 10a, b des Führungsseils 8a, b. Dieser Abkopplungsvorgang findet bei der dargestellten Ausführungsform in einer Trennhülse 17 statt, durch welche das Führungsseil läuft. Bei der Ausführungsform mit Trennhülse 17 kann das Aufnahmeelement am Ende des Führungsseilübergabeschwenkarms 12 diese Trennhülse 17 vom abgesenkten Mastadapter aus übernehmen und in die Position benachbart zum Zugseilaustritt 4 und dem daran anliegenden Mitnehmer 3 am Zugseil überführen. Innerhalb der Trennhülse 17 kann dann der in den 5a–c abgebildete Entkopplungsvorgang und ebenso der dem entgegengesetzte, während des Landevorgangs durchzuführende Ankopplungsvorgang zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement 10a, b des Führungsseils durchgeführt werden.
Wie aus den 5a–c ersichtlich, wird die Kopplungseinrichtung 10a, b zunächst durch die Zugkraft des Führungsseils selbst in die Trennhülse 17 hineingezogen. Das zweite Kopplungselement 10b, welches bei dieser Ausführungsform als Kopplungsbuchse ausgeführt ist, wird daraufhin in der Trennhülse 17 arretiert. Durch diese Arretierung erfolgt eine Freigabe des Kopplungsmechanismus zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement 10a, b. Dies erfolgt, indem die gesamte Kopplungseinrichtung 10a, b durch Ausfieren des Zugseils und hierdurch ausgeübten Zug am Zugdrachenseilabschnitt 8a an eine Entriegelungsfläche 17a gezogen wird und hierdurch eine Entriegelung der Kopplung zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement erfolgt. Das erste Kopplungselement 10a, welches bei dieser Ausführungsform als Kopplungsstecker ausgeführt ist, kann dann durch weiteres Ausfieren des Zugseils aus der Trennhülse 17 herausgezogen und an dem Mitnehmer 3 herangezogen werden. Hierdurch wird das Führungsseil in die beiden Führungsseilabschnitte 8a, b getrennt und der Zugdrachenseilabschnitt kann mit dem Zugdrachen aufsteigen.
In dem umgekehrten Ablauf beim Lande- beziehungsweise Bergevorgang wird das erste Kopplungselement 10a durch Einholen des Zugseils in Richtung des zweiten Kopplungselements 10b in der Trennhülse 17 am Ende des Führungsseilübergabeschwenkarms 12 gezogen und das erste Kopplungselement 10a in die trichterartige Öffnung des zweiten Kopplungselements eingeführt. Durch weiteren Zug am Zugseil läuft der Mitnehmer gegen den Stopperstek 2a am Zugseil und hierdurch wird das erste Kopplungselement am Mitnehmer in das zweite Kopplungselememnt in der Trennhülse gedrückt. Dies bewirkt eine Entriegelung gefolgt von einer Verriegelung und solcherart wird das erste mit dem zweiten Kopplungselement gekoppelt. Die Trennhülse mit der darin angeordneten gekoppelten Kopplungseinrichtung 10a, b kann dann nach Verschwenken des Führungsseilübergabeschwenkarms 12 in die in 1 dargestellte Position, durch Einholen des Zugseils, in den Mastadapter gezogen werden. Im Mastadapter wird die Arretierung des zweiten Kopplungselementes in der Trennhülse gelöst und dadurch kann das Führungsseil weiter eingeholt werden, indem die Kopplungseinrichtung aus dem Mastadapter herausgezogen wird.
Die 6 und 7 zeigen den Mitnehmer am Zugseil 2 mit dem Stopperstek 2a oberhalb des Mitnehmers. Wie erkennbar ist, ist das Zugseil durch diesen Mitnehmer hindurchgeführt und der Mitnehmer daher verliersicher am Zugseil angeordnet. Innerhalb des Mitnehmers 3 ist das Zugseil durch zwei gegenüberliegende Curryklemmen 3a, b solcherart arretiert, dass sich der Mitnehmer nur ein kleines Stück am Zugseil bis zu dem Stopperstek 2a in Richtung des Zugdrachens bewegen kann, wohl aber in entgegengesetzter Richtung vom Drachen weg. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Mitnehmer 3 sich stets in der maximal durch die Länge des Zugdrachenseilabschnitts definierten Entfernung vom Zugdrachen festgeklemmt am Zugseil befindet und bei Einziehen des Zugseils mit dem daran befestigten Mitnehmer und dem am Mitnehmer befestigten ersten Kopplungselement 10a ein Druck auf das erste Kopplungselement beim Einführen in das zweite Kopplungselement über das Zugseil ausgeführt werden kann, ohne dass der Mitnehmer diesem Druck durch Verrutschen entlang des Zugseils nach oben ausweicht. Dies ermöglicht zuverlässig die automatisierte Ankopplung des ersten Kopplungselements an das zweite Kopplungselement innerhalb der Trennhülse 17 in der zuvor beschriebenen Art und Weise.
Die 8–10 zeigen die Kopplungseinrichtung des Führungsseils in größerem Detail. Die Kopplungseinrichtung 10a, b besteht aus einem Kopplungsstecker 10a und einer Kopplungsbuchse 10b. Der Kopplungsstecker 10a weist einen Stift 21 auf, der sich ausgehend von einem Seilbefestigungsabschnitt 20 erstreckt. An dem Seilbefestigungsabschnitt 20 gegenüberliegenden Ende des Stiftes 21 ist eine Ringnut 22 in dem Stift 21 umlaufend ausgebildet. Der Seilbefestigungsabschnitt 20 des Steckers 10a ist konisch ausgebildet, sodass dieses Ende ohne die Gefahr eines Blockierens oder Sperrens durch den Mastadapter hindurchlaufen kann.
Die Kopplungsbuchse 10b umfasst einen Seilbefestigungsfuß 30, innerhalb dem axial beweglich eine Schiebehülse 31 angeordnet ist. Die Schiebehülse 31 ist mittels einer Druckfeder 32 in eine Lage vorgespannt, in der mehrere Sperrkugeln 33 den Kopplungsstecker 10a mittels der Ringnut 22 in der Kopplungsbuchse halten. Diese Haltefunktion wird erreicht, indem der Kopplungsfuß 30 eine in Druckrichtung der Feder nach innen konisch sich verjüngende Innenkontur aufweist, in welcher die Schiebehülse 31 und die Arretierungskugeln 33 angeordnet sind. Die Arretierungskugeln 33 werden durch diesen Innenkonus unter der Einwirkung der Druckkraft der Feder 32 in eine Bohrung innerhalb der Schiebehülse 31 nach radial innen gedrückt und in der Ringnut 22 des Stiftes 21 gehalten.
Wird der Kopplungsstecker 10a entgegen der Federkraft der Druckfeder 32 in die Schiebehülse hineingedrückt, so überträgt er diese Druckkraft über die Spitze des Stiftes 21 auf die Arretierungskugeln 33 und die Schiebehülse 31. Die Schiebehülse 31 wird dadurch mitsamt der Arretierungskugeln 33 entgegen der Federkraft in den Seilbefestigungsfuß 30 hineingeschoben, sodass die Arretierungskugeln nach radial auswärts ausweichen können. Sobald diese radiale Auswärtsbewegung der Arretierungskugeln ausreicht, um die vordere Spitze des Steckerstiftes 21 passieren zu lassen, rutscht der Steckerstift in die Schiebehülse hinein und die Schiebehülse bewegt sich entgegen dieser Bewegung durch die Federkraft wiederum nach oben, bis die Arretierungskugeln 33 in der Ringnut 22 einrasten und die Verbindung sicher herstellen.
Zum Entkoppeln der Kopplungseinrichtung wird auf die Stirnfläche 31 a der Schiebehülse 31 ein Druck aufgebracht, der durch Zug an Zugdrachenseilabschnitt ausgeübt werden kann. Dies kann durch Anlage des Stirnfläche 31a an der Entriegelungsfläche 17a der Trennhülse 17 erfolgen. Hierdurch wird die Schiebehülse 31 entgegen der Federkraft in den Seilbefestigungsfuß 30 hinein bewegt und die Arretierungskugeln 33 können durch eine radiale Auswärtsbewegung aus der Ringnut 22 heraustreten und die Arretierung des Stiftes 21 freigeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1409339 B8 [0003]
EP 1740452 B1 [0003]
EP 1740453 B1 [0003]
EP 1742837 B1 [0003]
EP 1786666 B1 [0003]
EP 1799541 B1 [0003]
EP 2004991 B1 [0005]
EP 1742836 B1 [0009, 0011]
EP 2066554 B1 [0009]
EP 2426048 B1 [0009]
EP 2844553 A1 [0009]
EP 2193075 B1 [0012]

Claims

Start- und Bergevorrichtung für ein gefesseltes Windkraftelement, umfassend Eine Steuerungsgondel (14), welche unterhalb eines Zugdrachens (1) angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, eine Basisstation (5), mit – einer Zugseilaufnahmevorrichtung (13) zum Einholen und Ausfieren eines Zugseils, das die Basisstation mit der Steuerungsgondel verbindet, und – einem Führungsmast (6), mit einer Führungsseilaufnahmevorrichtung (7) für ein Führungsseil (8a, b), das den Zugdrachen mit der Führungsseilaufnahmevorrichtung in einer Startphase und in einer Bergephase verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsseil einen Basisseilabschnitt (8b), einen Zugdrachenseilabschnitt (8a) und eine lösbare Kopplungseinrichtung (10a, b), welche ein mit dem Zugdrachenseilabschnitt verbundenes erstes Kopplungselement (10a) und ein mit dem Basisseilabschnitt verbundenes zweites Kopplungselement (10b) umfasst, die lösbar miteinander koppelbar sind, um den Basisseilabschnitt mit dem Zugdrachenseilabschnitt lösbar miteinander zu verbinden.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Führungsseilübergabeeinrichtung (12), welche ausgebildet ist, um die Kopplungseinrichtung (10a, b) in einer Position benachbart zum Zugseil zu halten.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsseilübergabeeinrichtung (12) ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Führungsseil aufweist, und das Aufnahmeelement zwischen einer ersten Position benachbart zum Führungsmast und einer zweiten Position benachbart zu einem Austrittspunkt (4) des Zugseils aus der Basisstation hin- und her bewegbar ist.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement an einem Ende eines beweglichen Arms angeordnet ist, insbesondere an einem Ende eines Schwenkarms (12), der um eine Schwenkachse verschwenkbar ist.
Start- und Bergevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen am Zugseil angeordneten Mitnehmer (3) mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Zugdrachenseilabschnitts, insbesondere zur Aufnahme des ersten Kopplungselements.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Stopperelement (3a, b; 2a) zur Blockierung einer Bewegung des Mitnehmers entlang des Zugseils von der Basisstation zur Steuergondel, wobei das Stopperelement vorzugsweise – Als einseitig wirkende Seilklemme (3a, b) am Mitnehmer ausgebildet ist, die ein Bewegen des Mitnehmers am Zugseil in einer Richtung von der Steuergondel zur Basisstation freigibt und in einer Richtung von der Basisstation zur Steuergondel einschränkt oder blockiert, und/oder – Als eine Verdickung (2a) am Zugseil ausgebildet ist, die zwischen dem Mitnehmer und der Steuergondel angeordnet ist.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Trennhülse (17), die ausgebildet ist, um die Kopplungseinrichtung aufzunehmen und eine automatisierte Ankopplung und Abkopplung des ersten und zweiten Kopplungselements zu bewirken, insbesondere indem – Die Trennhülse (17) eine Aufnahmeeinrichtung für das zweite Kopplungselement und einen Durchlass für das erste Kopplungselement aufweist, sodass durch Einholen des Zugseils das erste Kopplungselement mittels des Durchlasses an das in der Aufnahmeeinrichtung arretierte zweite Kopplungselement heranführbar und ankoppelbar ist, und/oder – Die Trennhülse 17 eine Eingangsöffnung für die Kopplungseinrichtung, eine Aufnahmeeinrichtung mit einer Anschlagfläche (17a) für das zweite Kopplungselement (10b) und eine Ausgangsöffnung für das erste Kopplungselement aufweist sodass durch Ausfieren des Zugseils die Kopplungseinrichtung in die Trennhülse (17) einziehbar ist, das zweite Kopplungselement in der Aufnahmeeinrichtung arretierbar ist und durch weiteres Ausfieren des Zugseils die Kopplungseinrichtung gegen die Anschlagfläche (17a) der Trennhülse (17) gedrückt werden kann und hierdurch eine Abkopplung des ersten von dem zweiten Kopplungselement bewirkt wird, sodass das erste Kopplungselement durch die Ausgangsöffnung aus der Trennhülse herausziehbar ist.
Start- und Bergevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen entlang des Führungsmastes beweglich geführten Mastadapter (7), durch den das Führungsseil hindurchläuft.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mastadapter so ausgeführt ist, dass die Kopplungseinrichtung aus dem Mastadapter herauslaufen kann.
Start- und Bergevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mastadapter zwischen einer oberen Start- und Bergeposition am Mast und einer unteren Übergabeposition am Mast hin- und her bewegbar ist und dass vorzugsweise der Mastadapter eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme einer Trennhülse nach Anspruch 7 aufweist.
Verfahren zum Starten eines gefesselten Windkraftelementes, mit den Schritten: Führen eines Zugdrachens mittels eines an einem Führungsmast geführten Führungsseils Aufnehmen der Auftriebskräfte des Zugdrachens mittels eines mit einer Zugseilaufnahmevorrichtung einer Basisstation verbundenen Zugseils, das die Basisstation mit einer Steuerungsgondel verbindet, die unterhalb des Zugdrachens angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, synchrones Ausfieren von Führungsseil und Zugseil bis der Zugdrachen eine Abkopplungshöhe erreicht hat, wenn der Zugdrachen eine Abkopplungshöhe erreicht hat: – Trennen des Führungsseils an einer Kopplungseinrichtung in einen mit dem Zugdrachen verbundenen Zugdrachenseilabschnitt und einen mit der Basisstation verbundenen Basisseilabschnitt, und – Befestigen des Zugdrachenseilabschnitts am Zugseil
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugdrachenseilabschnitt mittels eines am Ende des Zugdrachenseilabschnitts befestigten Kopplungselement, das Bestandteil der Kopplungseinrichtung ist, an einem am Zugseil befestigten Mitnehmer befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsseil mittels einer beweglichen, insbesondere schwenkbaren Führungsseilübergabeeinrichtung am Zugseil befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Führungsseilübergabeeinrichtung befestigte Kopplungseinrichtung des Führungsseils durch Zugausübung am Führungsseil, insbesondere am Zugdrachenseilabschnitt, getrennt wird.
Verfahren zum Bergen eines gefesselten Windkraftelementes, mit den Schritten: – Steuern des Drachens in einer Flugphase mittels einer Steuerungsgondel, die – unterhalb des Zugdrachens angeordnet und mit diesem über mehrere Leinen verbunden ist zum gemeinsamen Flug, und – mittels eines Zugseils mit einer Basisstation verbunden ist – Einholen des Zugseils bis zu einer Flughöhe des Zugdrachens, die einer Ankoppelungshöhe entspricht, wenn der Zugdrachen eine Ankopplungshöhe erreicht hat: – Koppeln eines mit der Basisstation verbundenen Basisseilabschnitts eines Führungsseils an einen mit dem Zugdrachen verbundenen Zugdrachenseilabschnitts eines Führungsseils, indem – ein zur Basisstation weisendes Ende des Zugdrachenseilabschnitts ein erstes Kopplungselement aufweist, das an einem am Zugseil angeordneten Mitnehmer befestigt ist und – ein zum Zugdrachen weisendes Ende des Basisseilabschnitts ein zweites Kopplungselement aufweist, das an einer Führungsseilübergabeeinrichtung benachbart zum Zugseil gehalten wird, – durch Einholen des Zugseils das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement gekoppelt wird, und hierauffolgend – gemeinsames Einholen von Führungsseil und Zugseil, dabei Führen des Zugdrachens mittels des an einem Führungsmast geführten Führungsseils.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugdrachenseilabschnitt mittels eines am Ende des Zugdrachenseilabschnitts befestigten ersten Kopplungselement, das Bestandteil der Kopplungseinrichtung ist, an einem am Zugseil angeordneten Mitnehmer definiert angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsseil mittels einer beweglichen, insbesondere schwenkbaren Führungsseilübergabeeinrichtung vom Zugseil gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsseil durch einen Mastadapter läuft, der entlang des Führungsmastes beweglich ist, und der – beim Starten des Zugdrachens aus einer oberen in eine untere Position verfahren wird, und – beim Bergen des Zugdrachens aus einer unteren in eine obere Position verfahren wird.