JP2006342790A - ジェット気流を用いた発電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギ創出に際して汚染物質を生み出すことなく、且つ、従来の風力発電により得られるエネルギよりも大きなエネルギを生み出すことが可能なエネルギ創出装置の提供。
【解決手段】 ジェット気流の風力エネルギを捕捉するとともに該エネルギを地表付近で使用可能なエネルギに変換するセイル或いはウィングを備え、ジェット気流が流れる高度に配置される第１部分と、前記第１部分を地面に固定するとともに浮力によって自重を支える第２部分と、前記第２部分上部に取り付けられるとともに、前記第１部分に加わる風圧により該第２部分が傾斜しないように該第２部分を上方に引き上げる追加的部分からなり、風速の３分の１以上２分の１以下の速度で前記第１部分が有する前記セイルを動かすか或いは最適な一定の水平成分速度でファンを動かすことにより常に最大限の風力エネルギが得られることを特徴とするジェット気流から電力を作り出すための装置である。
【選択図】 図１８

Description

本発明は、安価に膨大な電気エネルギを得る装置に関し、該装置は、世界中のエネルギ問題の解決に役立つものである。

ジェット気流は、非常に高速の気流であり、地表から非常に高い位置で生ずる。イスラエルにおいては、地表上空１１ｋｍから１３ｋｍの高さ（大気圧：２００ｍｂ）でジェット気流を観察することができる。世界中の他の地域でも同様の高さでジェット気流は生ずる。
これらの気流は、第２次大戦中に発見されたものである。しかしながら、ジェット気流は非常に高い高度で生ずるので、今日まで本発明で提供されるような人類に有用なエネルギを作り出すことが可能な装置は存在していない。今日までに気流を用いたものとして例示可能なものとしては、航空機の燃料の消費を低減させることのみが挙げられる。旅客機のパイロットが非常に高い高度で大陸横断することにより、航空機がこのような気流内に入り、燃料の使用を抑制可能となる。

ジェット気流の厚さ（上方向）は一般的に約３ｋｍ程度である。また、ジェット気流の幅は６０ｋｍ程度である。そして、長さは約数百から数千ｋｍ程度である。ジェット気流の一般的な最大速度の平均値は、イスラエル上空では時速約１２０ｋｍ、欧州及び米国上空では時速約２４０ｋｍ、日本上空では時速約３６０ｋｍである。ジェット気流の最大速度は、イスラエル上空において、最大２００ｋｍ／ｈ、欧州並びに米国上空において３７０ｋｍ／ｈ及び日本上空において５５０ｋｍ／ｈに達する。

以下の数式を参照することで、ジェット気流が潜在的に有するパワーの面から、これらの流速が十分であることが明らかとなる（風力以外の如何なる動力も、約６０％程度の動力を創出することが可能である）。

Ｐは動力であり、単位はワット（Ｗ）である。ｍは空気の１秒間当たりに任意の点における１ｍ^２のフレームを通過する質量であり、単位は（ｋｇ）である。ｖは流速であり、単位は（ｍ／ｓ）である。ρは気流密度であり、単位は（ｋｇ／ｍ^３）である。密度ρは、海面高さのそれと比較して四分の一程度であるが、ｖ^３の大きさを鑑みると、このことはさほど重要なことではない。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであって、エネルギ創出に際して汚染物質を生み出すことなく、且つ、従来の風力発電により得られるエネルギよりもはるかに大きなエネルギを生み出すことが可能なエネルギ創出装置を提供することを目的とする。

数式１によれば、ジェット気流から得られるエネルギと地表で生ずる弱い風からエネルギ（今日において、エネルギ産出のために部分的に利用されている）は明らかである。風速は一定ではないため、本発明にかかる装置を効果的に利用するために大きなバッテリ・システムを使用することが好ましい。このことは、本明細書で説明される。このシステムは、本発明の装置から得られるエネルギで満たされ、発電所として利用可能となる。また、このシステムは、ジェット気流から供給されるエネルギにより動作可能である。

本発明に係る装置は、２つの主要部分から構成される。
ａ）特製のパイプラインであって、ジェット気流が生じている高さと地表面との間をつなぐものである。
ｂ）セイル・ライン若しくはファン・ラインであって、これらは上記パイプラインの頂部に取付けられる。これは、電気エネルギを生み出す発電機を操作するものである。

本発明に係る装置は、先進工業国、例えば、日本、米国及び欧州全域などで利用可能であり、世界中で消費される総エネルギ消費量以上のエネルギを供給可能である。本発明の装置は、電気エネルギだけでなく、その発電に係る低廉なコストゆえ、得られた電気エネルギの一部を化学的エネルギや他のエネルギに変換して利用することも可能である。これにより、自動車のような移動型機械にも利用可能である。
この電気エネルギは、その発電に係る低廉なコストゆえ、例えば、海水の脱塩化といった他の目的にも利用可能であり、工業的に非有用なものを有用なものへ変換するために利用することも可能である。
本発明に係る装置により作り出されたエネルギは非常にクリーンで、汚染物質を算出しない。それ故、本発明の装置は、現在において主な燃料資源として用いられる石油資源の消費により生ずる世界的な汚染並びに公害問題に非常に大きな貢献をするものである。
本発明の装置は、ある種の脆弱性を有するが、世界中の国々で用いられる他の重要な装置ほどの脆弱性を有するものではない。また、本発明の装置は、効果的に破壊から保護されることが可能である。上述の如く、本発明はジェット気流を用いるものであるので、本発明により作り出されたエネルギは安価であり、クリーンである。

以下、本発明に係るジェット気流から電気エネルギを得るための装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明におけるパイプラインを構成するパイプの縦断面を示す図である。図２は本発明におけるパイプラインを構成する２つの連続したパイプを示す概略図である。図３は本発明におけるセイルを示す図である。図４は風向に対して角度θで傾斜するセイル上に働く風の力と、正確に風向に向いたセイルに働く風の力を示す図である。図５は本発明における球状シェルの断面を示す図である。図６は本発明におけるパイプの縦断面を示す図である。図７は本発明におけるパイプの変更例を示す図であって、円錐形状のフィルムを追加した例を示している。図８は図７に示すパイプの上面図である。図９は風向に対して角度αで傾斜するパイプ表面と風向を示す図である。図１０は本発明におけるパイプを示す図である。図１１は本発明における上方パイプを示す図である。図１２は本発明における閉塞シェルを示す図である。図１３は本発明におけるポールとセイルの連結部を示す図である。図１４は本発明におけるセイルを保持するとともに下方へ推進するチェーンの軌道を示す。図１５は本発明におけるセイルを示す図であり、該セイルはポールを取り付けるためのボルトを備える。図１６は本発明におけるセイル上側のチェーンを構成する環を示す上面図である。図１７は本発明におけるセイルを示す図であり、該セイルは弱いバネにより第１チェーンに取り付けられている。図１８は本発明におけるパイプラインの主要な装置を組み立てた状態を示す図である。

本発明に係る装置の一部を構成するパイプラインは、２つの基本形態に基づいて説明されるが、他の形態も本発明に採用可能である。後述される数式により、本発明の各構成の寸法が精度よく計算可能である。
第１の説明において、３つの特定の形態を示す。本発明の構成要素は、全体的に、大きな寸法を有する。したがって、本発明の構成要素を製造するために特別の設備を建設することが必要である。本発明は、非常に革新的であり、非常に困難なものであると心理的に感じさせるものであるが、実際には、本発明の構成要素を製造することは大きな問題ではない。大規模工場であるならば、本発明の構成要素を製造することは、格別困難を伴うものではない。（尚、もしパイプラインが高い山に立てられるのであれば、パイプラインは非常に短く形成可能である）。

ここで説明される形態のパイプラインは、鋼製パイプからなり、コーン形状（円錐台形状）に形成され、上方において広がる形状をなす。最も低い位置に配されるパイプの大きさは、該パイプが海面高さに配されると仮定して、第１の形態においては、直径が２ｍ、長さが９０ｍ程度である。尚、この直径が上方に配される他のパイプの計を決定する。
第２の形態においては、直径が３５６ｍ、長さが１８０ｍ、若しくは直径が５０２ｍ、長さが２５１ｍ程度である。大きな直径を有するパイプラインを備える装置は、より大きなエネルギを作り出すことができる。したがって、より大きな直径でパイプが形成されることが好ましい。

３つの形態とも、最も低い位置に配されるパイプの肉厚は１０ｍｍ程度に形成される。この厚さであれば、拳銃の弾が貫通することがなく、安全性に対する要求を満足可能である。もし、拳銃の弾が貫通するならば、パイプ内部を流れる流体が、貫通穴から漏れ出すこととなる。
パイプには水素或いはヘリウムガスが満たされる。最も低い位置にあるパイプのガス圧は、同高さにおける外気の大気圧に等しくされる。パイプ内部が真空状態とされてもよい。しかしながら、この形態は本形態と異なるものである。パイプは上端が鋼製シェルで塞がれている。このシェルは、幅１ｍｍ程度であり、外側に向けて弧を描くようにされる。したがって、このシェルは、半球形状、半放物線形状或いはこれらに類似する他の形状となる。
パイプの下部は、シェルにより閉塞される。該シェルは、軽量の物質から形成され、ガスの通過を妨げる。このような材料として、樹脂材料に浸された強度を有する材料などが挙げられる。また、シェルは折り畳み可能であり、パイプから引き剥がすことも可能である。
パイプが最下位置即ち地表上に配され、パイプが修理のために載置されたときに、空気圧により引き裂かれない程度の可撓性をシェルは有する。そしてシェルは、パイプ内部方向に湾曲し、パイプの入口部分から内方へ入り込み、パイプ内部のガスを圧縮する。最下点位置にあるパイプに加わる空気圧とパイプ内部のガスの圧力が均衡するまで、このシェルによる圧縮が行われる。
これにより、下方に向かって累積するパイプへの荷重を防止することが可能である（尚、上方のパイプが浮き上がることはなく、シェルは外方へ膨らむこととなる）。そして、任意の高さ位置において、重量の均衡を得ることが可能となる。このことは、パイプの任意の側面におけるパイプ周壁へ加わる荷重を防止可能である。一方で、装置を操作している間のパイプの傾斜は、パイプ周壁を変形させる圧力を発生させる。

パイプの上方へ向かっての直径の増加は、以下のように定められる。パイプ軸方向に１ｃｍごとに区切られた区間の体積比が異なる高さにおける高さ密度への変換比となるように、直径の増加率が定められる。（装置が作動されると）このような区間は存在する。パイプ径の拡張角度の計算方法は後述される。

パイプの縦方向における１ｃｍごとの重さがパイプの各セクションで均一になるように、パイプの壁の肉厚は徐々に減少する。パイプ直径が増加するので、厚さは減少しなければならない）。各パイプに小型の支持装置が取り付けられる。このような装置として、ガス圧の計測のためのクロック及び風速の測定のための装置が例示できる。これら装置は上方のパイプに配置される。このような装置の重量はパイプの重量に比較すると無視できる程度に小さいので、これら重量を考慮に入れる必要はない。これら装置の重量が大きい場合、これらの装置を保持する各パイプを延長して、各パイプの空中での重量が正確に０となるようにする。

パイプライン設計の初期段階において、（パイプライン表面からの垂線に対して）適当な傾斜角度が決定される。パイプラインは動作時にこの傾斜角度で傾く。パイプラインの基部周囲の広い領域を飛行機の航路から避難させる必要にしたがって、また該装置により産出されるエネルギ量についての所望の量にしたがってこの傾斜角度は変更される。（尚、ある直径のパイプからなる装置によって創出されるエネルギは、傾斜角度が大きくなるにしたがって増加する。）後述の計算にしたがってこのような角度の変更は行われる。パイプラインの動作時の傾斜角度は、例えば３０度から４５度とする。特定の場合（例えば、後述のようにセイル・ライン領域での風の強さが十分でない場合）にはパイプラインの傾斜角をこれより小さくしてもよい。しかし、傾斜角度を４５度より大きくすることはできない。なぜならば、飛行機の航路からより広い領域を避難させる必要が生じるからである。ジェット気流は微妙に方向を変えながらセイル・ラインを押すから、このような傾斜の方向はジェット気流の方向によって変化する。下方パイプの重量（付随する装置の重量も含む）及び下方パイプの直径にしたがってパイプラインの傾斜角度が定められ、この傾斜角度にしたがって下方パイプの正確な長さが決定される。このとき、下方パイプに掛かる浮力が下方パイプの重量と正確に等しくなるようにする。

上述のように、下方パイプの直径を定めると、上方パイプの直径が決定される。パイプごとにパイプの長さを定める必要がある。なぜならば、上方シェルの重量は直径が増加するにしたがって増加するからである。（尚、全てのパイプで上方シェルの肉厚は等しい）よってパイプごとに、パイプに掛かる浮力とパイプの重量の均衡をとらなければならない。上記の３つのサイズは正確なものではなく、上記のサイズのパイプでは、数百キログラム或いは数千キログラムの単位で、浮力が重量を上回る。

動作中のパイプラインの傾斜度に関わらず、パイプラインの上方に向かってパイプの直径が増加し、パイプ壁の肉厚は減少するようにパイプは形成される。パイプが垂直に配される場合と同様にパイプは形成される。（よって、図１中のポイント１及びポイント３は同じ幅を有する。またポイント１及びポイント２の幅は等しくない。）パイプをこのように形成するのは、生産を容易にするため、及び上方シェルが該シェル上部のパイプの寸法より大きいためである。パイプをこのように形成しても、パイプの各セクションの重量及び各セクションに掛かる浮力の間の均衡に影響を与えることはない。なぜならば、パイプの周径はパイプのどの高さにおいてもこのような均衡を保つのに適するものであるからである。

パイプの全周囲において、鋼製ケーブルを用いて該パイプ同士を結合してもよい。しかし好ましくは、ねじ止め或いは溶接によりパイプを結合する。このようにして、パイプラインは全長約１７ｋｍの固定ユニットとなる。パイプライン間の結合部において折り畳まれた下方シェルの下方に多数の開口部が設けられる。該開口部は十分に大きく形成されるのでこの開口部を人間及び必要な設備が通り、パイプ下部の修理を行うことが可能になる。パイプ下部とは開口部下方のパイプが有するシェル上或いは該シェル内部に位置する部分のことをいう。これら開口部によってパイプが外気と接するようになるので、各パイプ下部において空気圧が調節できる。これにより、各パイプに異なる浮力をかけることが可能になる。

上述のような堅固な結合を行うことで、（偶発的なものであるか、意図的なものであるかに関わらず）空中を飛来する固体から各パイプ頂部の球状シェルを保護することもできる。これは、上方パイプの有する空間内部に完全にシェルが収容されるからである。但し、人間或いは装置の出入りのための狭い開口部に対向するセクションを除く。

ここで、パイプ１メートルごとのパイプ重量とパイプ内部の水素がもたらす浮力との比率を概算する。尚、ここでは、パイプ内部には水素が満たされるものとする。パイプラインの上から数キロメートルの部分においては、周囲の大気が薄くほとんど酸素が存在しないから、充填する気体を水素としても危険性は少ないと考えられる。ここでパイプに加わる浮力を計算する。海面高さにおける大気１リットルの重量は約１．３グラムである。大気の大部分はN₂分子（分子量は２８）からなる。酸素の存在により、大気はこれより重くなることがあるが、水蒸気及びその他の微量物質によって大気の重量が大きく変化することはない。

水素分子の分子量は約２であるので、単位体積あたりの水素の重量は、単位体積あたりの窒素の１／１４である。よって海面高さにおいて、水素の重量は大気の重量の１／１４以下である。（パイプにヘリウムを充填する場合には、ヘリウム分子（単原子分子）の分子量は４であるからであるから、該比率は２／１４となる。）大気の重量から水素（或いはヘリウム）の重量を引くと、１．２グラム／リットル（或いは１．１グラム／リットル）という値が得られる。したがって、海面高さで大気中に存在するパイプは１リットルあたり約１グラムの浮力を受ける。すなわちパイプは体積１立方メートルあたり１キログラムの浮力を受ける。直径３５６メートルのパイプの例（計算が複雑になるため、ここでは直径２メートルのパイプの例は用いない）では、最下部に位置するパイプのパイプ下部が海面高さに位置すると仮定すると、該パイプ下部１メートルの内部にある大気の体積は、π（１７８）^２＝９９５５１ｍ^３である。したがって、該パイプの下部１メートルのもたらす浮力は９９．５５トンである。異なる高さにおける高度から密度への変換比で、高度にしたがってパイプの直径が増加するので、パイプの長さ１メートルあたりの浮力はパイプ下部におけるパイプ１メートルあたりの浮力と等しい。パイプの長さが１８０メートルである場合、下部パイプの全体積から、浮力は約１７，９１９トンとなる。各パイプの下部における水素の圧力は該パイプの下部における外気圧と等しい。パイプ頂部に配される球状シェル内部から球状シェルに対してこのような圧力は働く。これはパイプの下方から上方にわたって外気のポールが有する重量は、同じ長さの水素ポールの重量よりも大きいからである。パイプ下部での鋼製パイプ１メートルあたりの重量は、以下のように求められる。尚、上記のごとくパイプ１メートルあたりの重量はパイプの全長にわたって一定である。

したがって、パイプの全長が１８０メートルであるから、パイプ全体の重量は、約１５，７０３トンである。各パイプ頂部に配されるシェル下部における横断面は、３５６０００πｍｍ^２である。該横断面はその下に満たされるガスの圧力によって、空中でパイプを支持する。該横断面が支持可能である重量は以下のように求められる。

この重量はシェルの下部に掛かるパイプ重量の増分よりも大きい。該シェルが半球形（表面積は２πｒ^２）であり、該シェルの厚さが１ｍｍであると仮定すると、上方シェルの重量は以下のように求められる。

結果として、パイプの総重量は１７，２５６トンである。これは、パイプの浮力より６６３トン小さい。追加的な装置、溶接部分、及びボルト並びにパイプ下部及び上部に配されるとともにボルトを取り付けるのに用いられるリング（パイプがボルトで結合される場合）、或いは鋼製ケーブル並びに該ケーブルに取り付けられる部品（パイプがケーブルで結合される場合）の重量を加えると、パイプの重量と浮力は等しくなる。もし、これらの重量が追加されることにより、重量が浮力を上回る場合には、パイプを少し延長する。これはパイプを１ｍ延長すると、１２．３１５トンの浮力が得られるからである。尚、ここでは、球状キャップ内部の水素のもたらす浮力は考慮していない。なぜならば、本実施形態において全てのキャップは該キャップを備えるパイプ上部に配される別のパイプ内に挿入されるからである。２つの連続するパイプの概略図を図２に示す。図２において符号（１）は下方シェルを、符号（２）は上方球状シェルを、符号（３）は上方パイプを、符号（４）は下方パイプを示す。

パイプ周壁が有する弾性が３０ｋｇ／ｍｍ^２とすると、該パイプの直径が３５６ｍであるとき、パイプ周壁全体の弾性は、以下のように求められる。また、この弾性はパイプラインを構成する各パイプの有する弾性に等しい。なぜならば或るパイプの断面積はその下方のパイプの断面積と等しいからである。

この弾性は平常時には利用されない状態に保たれる。なぜならば、パイプ壁へ過剰な圧縮力が働かないように、各パイプは自重のみを支持し、各高さにおいて（重量と浮力の）均衡が保たれているからである。直径２ｍの下方パイプがもたらす弾性は以下のように求められる。

直径５０２ｍの下方パイプがもたらす弾性は以下のように求められる。

パイプラインの傾斜角度は一定に維持される。セイル・ライン領域において風が弱くなると、セイル・ラインで稼動するセイルの数が増加するからである。これにより、所定の角度で傾斜するパイプラインが産出可能な最大エネルギ量が維持される。パイプラインは鋼製の鎖によって地表面に固定される。該鋼製の鎖は板状に成形されたセメント内に挿入され、該セメントは地中に埋設される。

パイプラインに掛かる風圧を最小化するために、各パイプの周囲に軽量な物質からなるセイルを取り付けてもよい。このようなセイルとして、耐久性を向上させるためのコーティングを備える材料を、軽量な材料（例えばアルミニウム）からなるフレームに張ったものが例示できる。該セイルは２つのリングに固定されることにより、自由に回転可能となる。該リングは各セイルの上端及び下端近くに配されるとともに、２つの対応するリング上にスライドする。２つのリングは潤滑油なしに使用可能な樹脂材料からなるとともに各パイプに取り付けられる。セイルは図３に示すように形成される。図３においては、符号（８）はパイプラインを形成するパイプ、符号（９）はセイル、ａは任意の長さ、εは任意の０より大きい小さな数を示す。尚、εはａの少なくとも１／１０であることが望ましい。

このように形成されたセイルでは、該セイルの有する矢印形状の矢印の方向は常に風向を向く。すなわち風は傾斜に逆らうように吹く。セイルの傾斜角度は、風向に対して１５度である。風向と風を受ける壁面が垂直であるときの風の圧縮力と、風の方向と壁面が角度１５度をなすときの風の圧縮力の比はｓｉｎ^２１５°である。すなわち傾斜角が１５°のとき、この比は０．０６６９８７２である。この値に該セイルの有する矢印形状の頭部のなす三角形の底辺を乗ずると以下の式が得られる。尚、ｌはパイプの長さ、ｒはパイプの直径を表す。

風が特に強いパイプラインの高所部分においてのみセイルをこのような角度で傾斜させてもよい。その他の部分については、セイルを短く形成して、１５度より大きい角度で傾斜させてもよい。また、パイプラインの一部にセイルが全く形成されない部分を設けてもよい。

非常に長いパイプにおいては、各パイプに２つのセイルを形成することが好ましい。この場合一方のセイルが他方のセイルの上部に配される。各パイプに２以上のセイルを形成してもよい。これにより、パイプの各高度における風向が完全には同一ではない場合に、セイルの効率が低下することが防止される。（複数の方向から風を受けると、極端な場合このような風圧によってセイルが破損することがある。）

ｓｉｎ^２θという式は、風向に対して角度θで傾斜するセイル上に働く風の力と、正確に風向に向いたセイルに働く風の力との比を表す（図４参照）。図４においては、番号（１）は傾斜したセイルを示し、番号（２）は風向を示す。風の方向に向いた表面１ｍ^２に掛かる風の力をＦとすると、風向に対して角度θで傾斜した壁面に働く垂直方向の力は、Ｆｓｉｎθとなる。Ｆｓｉｎθの風向での射影（projection）はＦｓｉｎ^２θである。

上方球状シェルに内側から掛かる圧力及び該シェル内部の圧力
ここで上方球状シェルに掛かる圧力及び該シェル内部に形成される圧力を計算する。このような圧力を計算するのは困難ではない。まず概算を行い、その後に正確で複雑な計算を行う。パイプラインを構成する全てのパイプが等しい長さを有するとすると、パイプ上部におけるシェルの内部とシェルの外部の圧力の差は、下方パイプにおいて最大となる。なぜならば、（Ａ）任意の点における内部圧力は、パイプ下端の大気圧から、パイプ内表面上の該任意の点にあるシェルの高さまでのパイプの下方に位置する水素ポールの重量を減じたものに等しい（Ｂ）一定の高度差を有する場所の間の圧力の比は等しく、また海表面付近において大気圧は最も高くなるからである。極端な例として上記の３つの例のうちで最も長いパイプである５０２ｍのパイプを例にとる。球状シェルの中央部の圧力を計算する。該中央部分は最も高い位置にある部分である。（シェルのその他の部分は中央部より低い位置にあり、シェル下端はパイプ上部と結合される。）シェルの中央部における外部圧力は海抜５００ｍの大気圧と等しい。高度差５００ｍ有する２地点間の大気圧比は、０．９４である。すなわち地表面において大気圧が１０００ｇｒ／ｃｍ^２であると、海抜５００ｍにおける（外部）大気圧は９４０ｇｒ／ｃｍ^２であり、これは地表面における大気圧に比べて６０ｇｒ／ｃｍ^２小さい。水素ポールの圧力は、６０ｇｒ／ｃｍ^２の約１／１４、すなわち４．２９ｇｒ／ｃｍ^２（ヘリウムが満たされる場合は、約２／１４、すなわち８．６ｇｒ／ｃｍ^２）である。したがって、パイプ上部の内部圧力は、９９５．７１ｇｒ／ｃｍ^２（ヘリウムの場合は９９１．４ｇｒ／ｃｍ^２）である。つまり、海抜５００ｍにおけるパイプ内部と外部の圧力差は、約５５．７ｇｒ／ｃｍ^２（ヘリウムの場合は５１．４ｇｒ／ｃｍ^２）である。δを球状シェル内の圧力（Ｋｇ／ｃｍ^２）、ｒを球状シェルの半径（ｍ）、ｐを圧力（Ｋｇ／ｃｍ^２）、ｔをシェルの幅（ｍ）とすると、δ＝ｒｐ／２ｔすなわちｒ＝２ｔδ／ｐという式が得られる。球状シェルが鋼製であるとすると、鉄鋼が耐えうる最大圧力はδ＝３０００Ｋｇ／ｃｍ^２であるから、以下のようなｒの値が得られる。

よって、幅１ｍｍの球状シェルは下部パイプにおいて、その直径が２１５ｍに限定される。（上方のパイプでは、シェルの内側と外側の圧力の差は小さく、高度にしたがって減少する。）シェルの内側と外側の圧力差が５５．７ｇｒ／ｃｍ^２であるということは、球状シェルの最も高い場所についてのみ言えることであるから、シェルの最大直径を求めるためにはより複雑な計算が必要になる。しかしながら、以下の詳細な説明は実際には不要である。なぜならば球状シェルの半径が約２５０ｍであるとすると、球状シェルの最高点は約７５０ｍの高度に位置する。よって外部の圧力は低くなり、圧力の差は０．０５５７ｋｇ／ｃｍ^２より大きくなる。よって半径ｒをより大きくすることが可能である。

シェルの断面及びパイプラインの側面を検討する（図５参照）。球状シェル上の各点における圧力を求める。各点における圧力は、各点の高度、すなわち図５における半円形の円周上の点から直線ａ−ａ上の点の間の距離によって決定される。この距離は、ｒｃｏｓθ_ｐと表される。パイプ全長にわたって温度が一定であると仮定すると、中心角θ（≡θ_ｐ）のとき、円周上の各点における該圧力は以下のように求められる。以下の式において、ｍは窒素の分子量（ほぼ大気の平均分子量に等しい）を、ｈは直線ａ―ａからの高さ、ｇは重力加速度、Ｋはボルツマン定数、Ｔは温度（ケルビン）を表す。

この値Ｆは、断面積１ｍ^２の大気と水素ポールの重量の差を表す。よって、Ｆは球状シェル内に配される上端が角度θをなすポールにおける、球状シェル内の体積１ｍ^２が受ける浮力を示す。尚、この値は角度θのときの任意の点における値である。

角度θが様々な値をとるときのシェルの下端に平行な帯状領域のそれぞれについて以下のように積分値を計算しなければならない。

結果として、２πＦｓｉｎθとの値が得られる。最後にボールの全ての弧について（すなわち全ての角度θについて）、これまでの計算で得た全ての値の０からｒ・π／２までの積分値を計算しなければならない。シェルの有する半球状の形状の半球が受ける浮力全体をＴ_０とすると、以下のような式が得られる。

球状シェルの幅を決定するために以下の式を計算する。この計算により、球状シェルの最小の幅が決定される。尚、球状シェルは、シェルとパイプが結合する部分において幅が最小となる。該シェルの幅をｄとすると、Ｔ_０＝２πｒδｄであるから、ｄ＝Ｔ_０／２πｒ・３０００＝５９４２．９４・１０^４／２π・２５１・１０^２・３０００＝１．２５６・１０^−１ｃｍ＝１．２５６ｍｍとなる。

圧力によって、シェルの有する半球形状は、放物線形になる傾向がある。しかしながら、場所による圧力差はそれほど大きくないので、球形はほぼ完全に保たれる。
任意の場合におけるｄの値を求めるために、Ｔ_０に具体的な値を代入すると、以下のようになる。

上の式のｒに以下の各値を代入すると、それぞれに対応したｄの値は以下のようになる。

結果として、任意の温度で球状シェルの半径が２２４ｍ以下であれば、該球状シェルの厚さは１ｍｍで十分であるといえる。上記のような方法で、各高さ（Ｔの値）について、該シェルの幅を１ｍｍとすることが可能な該シェルの半径を計算する。上述のごとく、高度が増すにつれてシェルの半径は増加することを考慮して、球状シェルについて可能な最大半径が決定される。また、上方シェルを放物線形に形成することも可能である。

パイプラインのコーン形状（円錐台形形状）についての計算
ここで、パイプラインの有する円柱台形形状について計算を行い、図６における角度αを求める。尚、図６はパイプの縦断面を示す。以下では、動作時のパイプラインの傾斜角度が３０度であると仮定する。この仮定によると、海抜１ｋｍの高さを有するパイプの長さは１／ｃｏｓ３０°＝２√３＝１．１５４７００５となる。海抜１ｋｍの高度において大気の密度は海面高さにおける大気の密度の０．９である。高度１ｋｍに配置される長さ１ｍの円柱台形形状（半径ｒ_２）のパイプ内に存在する大気の重量が、海面高さに配置される長さ１ｍの円柱台形形状（半径ｒ_１）のパイプ内に存在する大気の重量と等しくなる（すなわち両方のパイプに働く浮力が等しくなる）ときのｒ_２を以下のように求める。ρ_１を海面高さにおける大気の密度、ρ_２を海抜１ｋｍにおける大気の密度とすると、上記の条件により、以下のようにｒ_１とｒ_２との比が求められる。

よって、パイプラインの長さ１．１５４７００５ｋｍの間に、パイプの半径は０．０５４０９２６ｒ_１ｋｍ増加する。ゆえに、ｒ_１＝２２４ｍ＝０．２２４ｋｍであるとき、ｔｇα＝０．０１２１１６７／１．１５４７００５＝０．０１０４９３３⇒α＝０．６０１２°となる。

パイプの圧力を制御するための装置、及び該装置の調節並びに修理
各パイプには、パイプ内のガスの圧力を測定するための手段が（直接或いは間接的に）取り付けられなければならない。また、各パイプには必要時にいつでもガスを注入或いは排出するための手段（小型パイプ）が取り付けられなければならない。該装置の修理として、該装置の動作を中断しての修理及び該装置の動作中に行われる修理が考えられる。（パイプの機能を阻害することなく１若しくはそれ以上のパイプからガスを排出することが可能である。なぜならば、上部のコンテナから、パイプラインを伸張するような力（後述する）が供給されるからである。このような力により、パイプラインに吹き付ける風が非常に強くない限り、パイプラインが追加的な負荷を受けても過度に傾斜することが防止される。このような理由で、パイプラインの各パイプに小型パイプが取り付けられて、ガスが注入並びに排出されるである。これらの小型パイプは、パイプライン周壁に散在するように、パイプライン下部周囲の１箇所或いは数箇所に取り付けられる。これにより、１領域で該小型パイプが破損した場合に他の領域が影響を受け、結果的にシステムの機能が脅かされる危険が防止される。このような危険を考慮すると、これらの小型パイプをシステムに取り付けないことが望ましい。この場合、必要時に、特に圧力測定のための装置を取り付けるための開口部を介して個別に各パイプがガスで満たされる。

電光からの保護
外部からの保護のための樹脂層（電光が伝わるのを防ぐのに十分な厚さを有する）によってパイプラインがコーティングされない場合には、該パイプラインにケーブルを取り付ける必要がある。このようなケーブルは、高い導電性を有さなければならない。またケーブルの導電性はパイプラインの導電性よりも高いものとする。ケーブルは例えば、パイプの上下のセクションを結合する結合部上に取り付けられる。尚、パイプのセクション間の結合部には絶縁体が挿入される。このような電光がシステムの機能を阻害すると判断される場合にパイプライン上に伝達された電光を除去するために、ケーブルは取り付けられる。一方で、このような電光のエネルギを利用することも可能である。この場合上記のケーブルを介して電光は別の場所に誘導される。

パイプラインは必ずしも鋼製である必要はなく、鋼鉄よりも比重が小さい化合物から形成されてもよい。この場合パイプラインには導電性のケーブルを取り付ける。（また絶縁性の物質を用いて、パイプライン周壁に対称に、このようなケーブルの１若しくはそれ以上が取り付けられる。）ケーブルを第２のポールとして、該ポールを介してパイプ上部に配される発電機からの電流が流れるようにしてもよい（或いは、パイプラインが完全に非導電性の物質からなる場合には、両方のポールにケーブルを用いる。）上述のごとく、上記のパイプラインは一実施形態に過ぎない。図７及び図８に別の実施形態を示す。図７に示す形状は上述の形状（図２にも示す）に基づくものであるが、円錐形状のフィルムが追加されている。図７に示す形状においては、円錐形状のフィルムはパイプ下端から高さｌの場所で、円状の横断面を有するフィルムによってパイプ上縁に取り付けられる。（ガスの比重が小さいのでフィルムの円形形状はほぼ円形に保たれ、放物線形になることはない。）尚、図７において符号（１）はパイプの配置される高度が変化したときに気圧を一定に保つための開口部を示す。図８は図７に示すパイプの上面図である。図７に示す形状においても、可撓性を有するとともに折り畳み可能な障壁により各パイプは下端を閉塞される。これにより、上述のようにガスの流れが妨げられる。図７に示す形状は、風圧を低減するためのセイルを備えないように形成されてもよい。このような形状が、パイプに掛かる風圧を最小限化する形状であるからである。上述のように、風向に対して角度αで傾斜する平面上に加わる風圧はｓｉｎ^２αである。尚、図９において符号（１）は風向を示し、符号（２）は該表面を示す。或る点において該表面が直線ａ−ａを中心に角度βで傾斜している場合は、該表面に掛かる風圧はｓｉｎ^２αｓｉｎ^２βとなる。

パイプの寸法に関する概算
パイプの形態がどのようなものであっても、各パイプが空中に浮かぶには、水素（或いはヘリウム）と空気の比重の差から生ずるパイプの浮力が、パイプの重量よりも大きくなければならない。図２に示す形態のパイプラインを構成するパイプについて、パイプの浮力とパイプ重量の差がマイナスの値となるｌ（パイプの全長（ｍ））とｒ（パイプの直径（ｍ））の値を次のような式で求める。ここでは、海面の高さに存在する下方パイプを例として計算を行う。

最大直径を決定する必要があるならば、パイプラインのうちで最も制約の多い部分について、上方シェルの厚さは1mmで十分となるときの直径について計算を行う必要がある。パイプ及びシェルの幅を各々１０ｍｍ、１ｍｍとする。パイプ及びシェルの幅として違う値を選択して計算を行うことも可能である。パイプを形成する材料は８ｇｒ／ｃｍ^３の密度を有するものとする。ただし、密度の値は選択した材料に応じて変化する。以下の式の各項は次の内容を示すものとする。
値「１００００」はｍからｃｍに単位を換算するための数値、値「１」はパイプの厚さ（ｃｍ）、値「８」はパイプの密度、値「０．１」はシェルの厚さ（ｃｍ）、πｒ^２ｌはパイプの体積である。

上の式の左辺は各パイプに作用する浮力（ｇ）（パイプ重量からパイプにかかる浮力を引いた値）である。結果をｋｇ単位に換算すると以下のようになる。

ここではパイプに取付けられる装置の重量を考慮していないが、これらの装置の重量は無視できる程度に小さい。また上記で浮力を計算する際に考慮しなかった１００ｇｒ／m³の浮力でこのような装置の重量は相殺できる。球状シェル内の水素の浮力を考慮していない。なぜなら、ここで計算の対象となっているパイプの上方に配されるパイプの水素の体積に、球状シェルの体積は含まれるからである。尚、パイプラインの上方について計算する時にのみ、球状シェル内の水素の体積を考慮する必要がある。

ここで第２の実施形態（図７参照）について、パイプに取付けられる装置がもたらす追加的な重量と浮力について計算する。尚、式中の記号は、図１０、図７の符号にしたがうものとする。

コーン形状シェルの重量（シェルの厚さは全て１ｍｍとする）は以下のように求められる。

式の初めにある値「０．１」は、コーン形状シェルの厚さ（ｃｍ）である。値「８」はパイプの材料１ｃｍ^３あたりの重量（g）である。値「１０」は単位換算に関連した値である。メートル単位であらわされた値「ｈ」と「ｄｈ」をセンチメートル単位に換算するために１００^２を乗ずる一方で、計算結果である重量をキログラム単位ではなくグラム単位で表すために１０００で割るため、全体として１００^２／１０００すなわち１０を乗ずることになる。

断面半円状のシェルの重量は以下のように表される。ここでは計算の過程は示さず、最終的な式のみを示す。

コーン形状部の体積（ｍ^２）は以下のように表される。

半球部の体積（ｍ^２）は以下のように表される。

コーン形状部分内部に存在するパイプの体積は２πｒｌ（０．０１）ｍ^３である。この体積をコーン形状部分の体積から差し引く。該パイプの体積は僅かであるが、考慮されたほうがよい。体積１ｍ^３当たりの浮力は約１ｋｇである。したがって各パイプにかかる浮力は以下のように表される。

各パイプが空中に浮かぶとき、以下の式が成立する。

上の式を整理すると以下の式が得られる。

上述のごとく下方パイプに関して計算を行ったが、この計算は他のパイプに関しても成立する。これは他のパイプの重量と容積による浮力の比率が、下方パイプの重量と浮力の比率と等しいためである。しかしこの計算はパイプ本体に関しては成立するが、シェルにも適用できるとは限らない。なぜならばシェルの厚さが常に１ｍｍで、シェルの容積が増加すると重量も増加するからである。（この計算は上述のパイプのどちらの実施形態にもあてはまる。これらのパイプは１以上のシェルを有する。）この問題は下方パイプの上方にあるパイプのシェルの一部又は全体を、比重がスチールの１／４以下の化合物で形成することにより解決可能である。（尚、比重１．６５ｇｒ／ｃｍ³の化合物も存在する。）以下にパイプの両実施形態に関するコンピュータ計算結果の表を示す。この結果はパイプの両実施形態における下方パイプについて可能な直径及び長さの関係を示す。

シェルがパイプ上縁部より突出すると装置の他の部分（セイル・ライン）に吹く風を妨げるので、上方パイプはシェルが突出しないように形成される。一例として、上方パイプを基本的に他のパイプと同様に形成する。但し上方パイプにおいては球状シェルの最高点の高さまでパイプ壁が形成される。パイプの接続部上部は、やや厚みを増したパイプ壁を備えるとともに、図１１に示される巨大なベアリングが取付けられる。図１１において符号（１）はパイプ壁の延長部分、符号（２）はベアリングを示す。

シェルに耐久性を持たせるために、摩擦軸受として、ベアリングとシェルの間にのみ潤滑油なしに使用できる樹脂材料を配することが望ましい。可能ならばベアリング及びセイル・ライン全体を低比重の化合物から形成することが望ましい。

数本の空気力学を考慮した形状をもつポール（以下、空気力学的ポールと称す）は、該ベアリングの上方パイプと接続するのと反対の側から延出する。空気力学的ポールが風を妨げることなく、且つ空気力学的ポールの断面の総面積がパイプラインからの各パイプの断面の面積と等しくなるように、該パイプは配される。

セイル・ラインは空気力学的ポールに連結される。これまでに述べたパイプラインには追加的な装置を備える。これら装置については、システムの操作について説明する際に後述する。パイプラインは最大で、地表付近の直径が５０２m、上縁部の直径が１００４m、上述の空気力学的ポールの全長が５０２mとなるように形成される。空気力学的ポールの上縁部はコーン形状若しくは平面状の巨大な閉塞シェル（シェルの厚さは例えば１mm）に取付けられる。シェルには水素が満たされる。（よって空気力学的と称する。）その目的はパイプラインを上方に引き上げ、セイル・ラインにあるセイルへの風圧の影響でパイプラインが大きな角度で傾斜することを防止するためである。

これらのシェルは多数のスチールのバネによりパイプラインに取り付けられてもよい。そのような形状の断面では、バネが上方向に伝達できる最大の力は、傾斜時のパイプラインのパイプが上方向に伝える最大の力と等しくなる。通過可能な上方向の最大の力と均衡する。正確なシェルの体積の計算はセイル・ラインに作用する風圧を計算した後に示される。閉塞シェルは図１２のような形状をしている。図１２において符号（１）はコーン形状シェルの断面、符号（２）は平面状シェルの断面を示す。風向に対するシェルの角度は必ずしも３０度である必要はない。該角度が減少するにつれ閉塞シェルへの風圧も減少する。閉塞シェルは閉塞シェル同士が衝突しないように空気力学的ポールに取付けられる。シェル同士の衝突を防止できないときには、閉塞シェルは１つのみ形成される。

フレームがベアリング上方に配された空気力学的ポールに取付けられる。フレームは全長数ｋｍを有し、且つ空気力学的ポールと同じ高さに位置する。風圧に応じてフレームの正確な寸法が決定される。風圧にしたがって閉塞シェルによってもたらされなければならない伸張させる力が決定される。伸張させる力によりパイプラインが所定の角度よりも大きく傾斜することが防止される。また、この伸張させる力は、パイプラインを許容範囲以上に伸張させるものであってはならない。この許容範囲はパイプラインの断面積により決定される。水素で満たされた閉塞シェルもこのフレームに取付けられる。閉塞シェルは例えばフレームの上面の全長及び両側面に取り付けられる。閉塞シェルがフレームと該フレームに取り付けられる物の重量全体を支持する。（フレーム底部には閉塞シェルを配さないことが望ましい。これは、フレーム内にある鉛直方向のポールが、伸張させる力ではなく、該ポールが破損する危険性を引き起こす圧縮力を受けることを防止するためである。）閉塞シェルもまた風向に向いたエッジを有する。フレームの上側に配されるシェルは図１２に示すシェルのように下方へ傾斜し、フレームの側面に配されるシェルはフレーム方向に向かって、或いはフレーム方向および下方に傾斜する。

セイルを推進するチェーンは、ベアリングを介してフレームに連結される。セイルは長方形の形状を有するとともに、各セイルに向かって風が吹いたときに、該セイルが風で動かされるようにその向きを定められる。セイルは常に、次のような動きをする。セイル・システム全体は循環トラック内を移動する。セイルは風が吹いて来る方向へ移動するときは風向に対して直角に向けられ、戻る時は風向に対して平行に向けられるよう取付けられる。セイルを推進するチェーンは、例えばセイル・ラインの両側に配される。セイル・ラインの各側に２つずつチェーンが取り付けられる。チェーンは、２つのポールを介して各セイルを支持する。図１３に示すように、セイルの中心の高さから等距離に位置する上下２点において、ポールがセイルに連結される。セイル・ラインに沿ったセイルの循環トラックの終端部すなわち循環トラックの風向から遠い側で、上方ポールを搬送するチェーンは下方へ移動する。下方のポールを保持するチェーンは、まだ（適切なホイール上で）かなりの高さにあるので、セイルは回転し、風に対して水平となる。そして２組のチェーンは、並行に下方へ進み、風向へ移動している稼働中のセイルの下を通る。これにより、セイルがセイル・ラインの前面に戻る。この方法では、チェーンの働きにより、後方へ移動し、セイルがセイル・ラインの始端部に到達するまで、セイル・ラインの下方を移動する。セイル・ラインの始端部では、上方のポールが大幅に上昇し、下方のポールが僅かに上昇する。（２組のチェーンは、循環トラックを等しい平均速度で移動するので、等距離を移動する。）セイル面が風向へ向くまでセイルが移動した後は、セイルは、別のチェーン・システムに入る。このチェーン・システムは、各セイルに接続されたボルトによって推進されるとともに、発電機を移動させる。図１４は、セイルを保持するとともに下方へ推進するチェーンの軌道を示す。チェーンを保持するホイールは、フレームの上部又は下部、或いは上部及び下部に取付けられる（様々な位置に取付けることが可能である）。これにより、チェーンがお互いに衝突することがなくなる。セイルは一定の間隔で連続してチェーンに取付けられる。

セイルが風向に対して直角である間、上述の追加的なチェーンは、セイルの上端及び下端と同じ高さにある。各セイルの上下にボルト付けされたポールでチェーンを押すことにより、セイルがこれらのチェーンを動かす。ボルトを備えるセイルを図１５に示す。これら一対のチェーン（稼働チェーンと称する）は、セイルの両側（左側及び右側）の上部及び下部に配され、歯車（フレームに取付けられる）によって両チェーンは相互に接続される。これによりチェーンが正確に同じ速度で動くこととなる。この歯車によりセイルが風に対して常に垂直となる。つまり、セイル全面に風の力が均等に分配されないために、セイルが風に対して垂直ではない状態となることが防止される。電力を創出する発電機がチェーンの任意の位置に取付けられる。該電力は装置全体が構築される目的となるものである。これら発電機も、フレームに取り付けられる。必要であれば、発電機の重量を支持する中空なシェルが、ベアリングにより取付けられる。（尚、第１チェーンすなわち、セイルを保持するとともに傾斜させるチェーン（第１チェーンの下部は、セイルをセイル・ラインの始点に戻す）は、稼働チェーンの下方に配されるので、稼動チェーンと衝突することはない。）稼働チェーンは、セイルの上方及び下方に配され、セイル・ラインの終点で分岐する。そのため、セイルの上方及び下方から伸びるポールは、稼働チェーンに触れたり、稼働チェーンを押したりことはない。したがって、セイルを推進する第１チェーンがセイルを地面と水平方向に回転することができる。これによりセイルが風に逆らうことなく、セイル・ラインのセイルを始点に戻すことが可能となる。

稼働チェーンは長く幅広な環からなる。図１６はセイル上側のチェーンを構成する環の上面図である。図１６は、セイルの稼動開始時の状態を示す。つまりセイルの面が風向に対して直角に張り詰められるとともに、ボルトが環に入ったときの状態を示す。同時に、ボルト（１）同士の間にまだ距離があるので、ボルト（１）が環（２）を押す。この時の圧力によって、チェーンが動かされる。その直後、風圧によりセイルは環（２）内のポールに押し付けられる。このようにセイルがポールに押し付けられることが可能であるのは、弱いばねを用いてセイルが第１チェーン（セイルを保持するとともに移動させる）に取付けられているためである。弱いバネを配する目的は、セイル・ラインの全てのセイルが等しく稼働チェーン（発電機を移動させる）に均等に圧力を加えるようにすることである。弱いバネによりセイルが第１チェーンに取り付けられる方法を図１７に示す。（図１７において符号（１）はセイルの側面図、符号（２）はセイルを支持し安定的に進行方向へ動かす第１チェーン、符号（３）は弱いバネ、符号（４）はバネのためのキャリア）。（フレームはセイルよりもはるかに大きく、全てのチェーン及び発電機の体積を内部に備えられる容積を有する。補強材は勿論、フレーム内部のセイルが稼働する空間の外部のみに配される。エンジンはいずれかのチェーンに取り付けられ、その電源は例えば電池である。このエンジンは状況に応じてチェーン（発電機を移動させる）の移動速度を加速或いは減速させる。これによりチェーンの移動速度即ちセイルの移動速度が風速の３分の１に保たれる。セイルの移動速度をこのように設定するのは、この速度でセイルが最大の風力エネルギを得るためである。ここではセイルが非常に大きいという前提で説明を行う。確かに大規模なセイル・システムを１つ形成する代わりに、複数の小規模なセイル・システムを形成することも可能である。複数の小規模なセイル・システムが大きなフレーム内部に挿入されてもよい。その場合、各セイル・システムは適合するチェーンを備えるとともに、上方向に連続して形成される。ここでは説明の都合上、ひとつのセイル・システム用いる場合について説明する。（各セイルは大型の窓を備える。セイルが連続して形成されることにより、セイル領域でのジェット気流が弱められないようにするためである。）セイルの移動速度が風速の３分の１となるよう、フレームの任意の位置に風速計が配される。風速計は発電機が取り付けられたチェーンを加速或いは減速するためのエンジンに接続される。エンジンはギア装置を介してチェーンに取付けられる。この風速計に加え、セイルの異なる高さに他にも風速計が配されることが望ましい。異なる高さにある風速計のそれぞれは、セイル表面付近に吹く風の風速を計測してデータをコンピュータに伝達する。コンピュータは、風速の３分の１の速度とこの速度の風を受けるセイルの表面積の積の各位置での加重平均を求める。要求されるセイルの移動速度は、この加重平均に等しいものと決定される。

またパイプラインの上部数キロメートルにかけて、風力エネルギを計測する機器が配される。これらの機器はデータを水ポンプに伝達し、水ポンプは水を特殊タンクへ注入或いは特殊タンク内から抽出する。ポンプはパイプライン上部に設置される。（タンクは小径のパイプによって地面へ取付けられる。）このようにパイプラインの重量を増加或いは減少させることにより、パイプを伸張させる力を調節する。パイプラインにはセイルが受ける風圧により水平方向の力が常に働いているので、このような調節によりパイプラインの傾斜角度が決定される。パイプラインの傾斜角度の調節は追加的なセイルを取付けることによっても可能である。セイルの角度はエネルギ測定データに従って変更する。セイル・ライン領域においてセイル・ラインを傾斜させるのに十分強い風が吹いている場合にのみこの方法は可能となる。（エネルギ測定データに応じてセイル・ラインの傾斜角度を変化させる方法に加えて、セイルの追加によっても、パイプラインの傾斜角度を調節できる。）セイル・ラインは各時点で風力エネルギが最大となる高さに配される。（僅かな風速の変化でパイプラインの高さを頻繁に調節しなくてもよいように、最大エネルギはある程度の正確さで決定される。つまり、パイプラインの高さを調節するには、エンジンを動作させてタンクに水の注入を行わなくてもよいようにする。ポンプの動作を管理するコンピュータに記憶させた指示に従って、一連の動作は決定される。）

セイル・ラインとパイプラインは軸により連結される。それによりセイル・ラインとパイプラインの間の角度が自在に変化可能となって、パイプラインを構成する上方パイプが圧力を受けることが防止される。このような軸の２つのみを同一直線上に配して用いることが好ましい。これらの軸はリング内に配される。このようなリングは、該リングが受ける力を上方のパイプ全てに伝達する。

また、ジェット気流が吹く高さの気温は約摂氏マイナス５０度であるから、発電機が創出する電力は容易に冷却される。発電機内をこの温度の風が高速で通過すると、発電機が効果的に冷却される。

要求されるセイルの移動速度の計算
ここで、セイルの移動速度を風速の３分の１にしなければならないことを証明する。最大の力が創出されるときの、風向へのセイルの移動速度は、以下の式で求められる。Pは動力（W）、Ｗは仕事量（Ｊ）、ｔは時間（秒）、Ｆは圧力（Ｎ）を表す。Xは移動方向に作用する力による移動量（ｍ）である。尚、力の方向は一定であるから、各パイプの合計を求める必要はない。ベクトルＶ_１はセイルの速度（m／秒）である。

圧力Ｆは風がセイルに衝突する瞬間の空気中の粒子の運動量により計算される。毎秒、セイル１ｍ^２当たり質量Ｍ（ρ（ｖ−ｖ_１）に等しい）の空気がセイルに衝突する（ｖは風速（m／秒）、ρは空気の密度（kg／ｍ^３）を表す）。このときセイルの面は風向に対して直角である。セイル・システム内の質量Ｍの空気の運動量は、Ｍ（ｖ−ｖ_１）＝ρ（ｖ−ｖ_１）^２である。

セイルへの衝突は弾性衝突であると仮定する。このように仮定するのが最も近似的であると考えられるからである。したがって、風がセイルに衝突した後の質量Ｍの空気の運動量は、セイルに衝突する前の運動量と大きさは等しく、方向は逆となる。ρ（ｖ−ｖ_１）^２はセイル１ｍ^２当たりに毎秒到達する質量Ｍの空気の運動量であるから、この運動量をもつ質量の空気が毎秒逆方向の運動量を受ける。したがって、セイルがセイル・システム内（若しくは同じ速度で移動する全てのセイル内）において空気中の気体分子に及ぼす運動量の差は、２ρ（ｖ−ｖ_１）^２となる。これがセイル１ｍ^２に常に作用する力の大きさとなる。地表のシステム内でもセイルに同じ力が作用する。ここではセイルの速度はｖ_１である。従って、セイル１ｍ^２にかかる風の力はＰ＝2ρ（ｖ−ｖ_１）^２ｖ_１となる。力Ｐが最大となるｖ_１は以下のように求められる。

結果として、最大の力Ｐを得るには、セイルの速度はその瞬間の風速の３分の１にならなければならないといえる。以下のように上記のＰを表す式にｖ₁＝ｖ／３を代入することにより、この最大の力Ｐの大きさを求める。

Ｐと風力の比は以下のように計算される。

この結果は、他の計算式から導かれる利用可能な最大風力エネルギに関する既知の結果と一致している。

ここでセイルへの風圧即ち風により創出されるセイル１ｍ^２当たりのエネルギ量を計算するとともに装置が稼働する方法を示す。まずある高さにおける空気の密度と海面高さでの空気の密度の比率を計算する。密度は、単位体積当たりの分子数と平均の分子量の積、或いは単位体積当たりのモル数と１モルの平均重量の積で表される。ここで、Clausius Calpironの式として以下の式が成り立つ。（ｎはモル数（ここでは一定の数とする）、Ｒは定数である。）尚、式中の添え字１は海面の高さでの値であることを示す。添え字２はかなりの高さでの値であることを示す。ρは密度、ｍは使用する気体の平均の分子量、ｎはアボガドロ定数を表す。

この計算はあまり正確ではない。なぜなら、かなりの高さにおいては大気の成分が海面高さとやや異なるから、かなりの高さにおけるｍと海面高さでのｍは等しくないからである。従って式中の分子と分母にある２つのｍを相殺することは正確にはできない。より正確には、各気体の種類（窒素、酸素、アルゴン、水素、ネオン、ヘリウム、二酸化炭素）に応じて別個に計算を行うべきである。しかしながら１ｍ^３中の各気体の構成比の一覧を所有していないので、他の方法でより厳密な計算を行うこととする。

海面高さにおける乾燥空気の体積組成は、次表の列１のとおりである。ρ_０が０℃における海面高さでの乾燥空気１ｍ^３中の各気体の重量（ｋｇ）を表すとすると、ρ_０は式ρ_０＝（空気中での構成割合）×（分子量）×（１／２２．４４３）ｍ^３で求められる。導かれるρ_０の値は列２のとおりである。列２の総計は１.２９０５４１９ｋｇで、この値は他の情報源からの値と一致する。かなりの高さの空気の密度を計算するには、海面高さ近くの窒素は、窒素より重い酸素の上へ浮上することはないと仮定する。なぜなら海面高さにおける水平方向の風や障害物に加えて、鉛直方向の風が、常に空気を混和させるからである。従って、海面高さの各気体の体積組成は、各気体の大気中の体積組成と等しいものとする。このことは、総じて同程度の比重を有するアルゴン、二酸化炭素、ネオンに関してもあてはまる。クリプトン及びキセノンは酸素より重いので確実に他の気体上に浮上することはない。しかしながらこれらの気体の空気中に存在する量は僅かなため、これら気体を考慮しなくてもよい。水素及びヘリウムのみが他の気体上に浮上し、他の気体の上昇を妨げる。従って高所での水素及びヘリウムの濃度は、海面高さでの濃度よりも高い。かなりの高さにおける水素及びヘリウムの濃度を求めるには、測定を行うほうがよい。しかしこれら２つの気体は比較的軽いため、大気中の空気１ｍ^３当たりの重量に大きく影響しない。（しかしここではこれら２つの気体の影響についても計算を行う。尚、２つの気体は高所にも確実に存在する。）

ここで海面高さ付近での通常の大気組成にしたがって、かなりの高さでの空気１ｍ^３当たりの重量を求める。次の式にしたがって各気体の種類ごとにこのような計算を行う。

列３の重量の総計は0.205438kgである。この重量と海面高さにおける大気の重量の比率は、0.1591874である。したがって、空気の密度は少なくとも海面高さの密度の1／6.28である。（この計算によると、かなりの高さのパイプラインを構成するパイプに海面高さにあるパイプと同じ浮力を与えるには、（上述のごとく）パイプラインのパイプの厚さを下方パイプの厚さの約１／２．５にしなければならない。したがって下方パイプの厚さが10mmである場合、上方パイプの厚さは４ｍｍとなる。）

風力エネルギの計算においては、密度をρ＝0.205kg／ｍ^３とする。セイルが受ける風圧の計算においては、念のためやや大きな値に設定するために、密度をρ＝0.22 kg／ｍ^３とする。

ここでセイルが受ける風力を計算する。セイル１ｍ^２にかかる力は、上記のように、２ρ（ｖ−ｖ_１）＝２ρ（２／３ｖ）^２＝（８／９）ρｖ^２である。ここで世界最速のジェット気流について、その風圧（セイル１ｍ^２にかかる力）を計算すると、以下のようになる。尚、ジェット気流は日本上空において世界最速の速度５５０km／ｈに達している。以下の式においてｖ＝５５０ｋｍ／ｈ、１５３ｍ／秒とする。

パイプラインの直径５０２ｍのパイプについて、ここまで様々な計算を行ってきたが、ここで、該パイプが支持可能な最大の力を計算する。（上述のごとく、パイプははるかに小さな直径で形成されてもよい。）海面高さにおけるパイプの直径は５０２ｍ、厚さ１ｃｍである。２π(５０２)(０．０１)=１０．０４π＝３１．５ｍ^２であるから、パイプの断面積は３１５０００cm^２である。

パイプラインが鋼製である場合、３０００kg／ cm^２の張力に耐えられる。よってパイプラインが有する張力は９４５０００トンとなる。

セイルへの風圧により起こるパイプラインの傾斜について可能な最大角度が３０°であると仮定する。（上述のごとくパイプ上にパイプラインへの風圧を減少させるための装置を形成するならば、パイプへの風圧は無視してもよい。）この場合は一連のセイルが受ける風力は総計で（ｓｉｎ３０°）９４５０００＝(０．５)９４５０００＝４７２５００トンとなるはずである。

上述のように、世界最速である日本上空のジェット気流の最大風圧は、４５８８ｋｇ／ｍ^２である。結果的に最大風圧に耐えるために必要なセイルの総表面積は４７２５００／４．５８８＝１０２９８６ｍ^２となる。最大風速が２００ノット（約３７０ｋｍ／ｈ）であるヨーロッパ上空のジェット気流がセイル１ｍ^２にもたらす最大風圧は、ｖ＝３７０ km／ｈ＝１０３m／秒であるから、以下のようになる。

したがって、ヨーロッパにおける最大風速時のパイプラインの最大傾斜角度を３０度とすると、必要なセイルの総表面積は４７２５００／２．０７３＝２２７２７３ｍ^２となる。

パイプラインの最大傾斜角度を４５度とすると、セイルにかかる水平方向の力は最大で(９４５０００)(０．７０７)＝６６８２１６トンとなる。よって、風速５５０km／ｈの場合、総表面積１４５６４４ｍ^２のセイルが必要となり、風速３７０km／ｈの場合、総表面積３２１４１２ｍ^２のセイルが必要となる。弱い風でもセイルが十分に機能するためにはセイルの総表面積として５０００００ｍ^２が必要となると考えられる。常に２５のセイルが稼働する場合には、１つのセイルの表面積が２００００ｍ^２でなければならない。ここではパイプラインを構成するパイプのうち、海面高さにあるパイプの直径は５０２mで、上部のパイプの直径は(５０２)２．５=１２２５mとする。（実際はもう少し小さくてもよい。ある高さのパイプ１ｍ^３単位当たりの浮力が０．１９０７kgなので、直径５０２（２．２８９９）=１１５０mでも十分である。) 従って、セイルの幅を１３００mとして、各セイルを１６m以下の高さに配してもよいといえる。

どのような数、幅、高さのセイルを各瞬間において稼動させるかについては、様々な可能性が考えられるが、これらは全て状況に応じ適宜決定される。

ここで上記の最大風速時において、先に計算した総評面積を持つセイルが創出する動力Ｐを求める。動力Ｐは上記の式（８／２７）ρｖ^３Ａにより計算する。Ａはセイルの総表面積を表す。風速５５０km／ｈ＝１５３m／秒、最大傾斜角30度のとき：
全セイルの動力Ｐ＝(８／２７)(０．２２)(１５３)^３(１０２９８６)=(２．４０４４)１０¹⁰ _watt＝２４.０４４×１０^３ＭＷ
風速３７０ｋｍ／ｈ＝１０３ｍ／秒、最大傾斜角３０度のとき：
全セイルの動力Ｐ＝(８／２７)(０．２２)(１０３)^３(２２７２７３)=１６．１８９×１０^３ＭＷ
風速５５０ｋｍ／ｈ、最大傾斜角４５度のとき：
全セイルの動力Ｐ＝(８／２７)(０．２２)(１５３)^３(１４５６４４)＝３４．０００ＭＷ
風速３７０ｋｍ／ｈ、最大傾斜角３０度のとき：
全セイルの動力Ｐ＝(８／２７)(０．２２)(１０３)^３(３２１４１２)＝２２．８９４×１０^３ＭＷとなる。風が弱い場合にも備える必要がある。このような場合に、傾斜角に関する制限下で可能な限り多くのエネルギを風から得るためには、表面積の大きなセイルを形成する必要がある。

パイプラインを伸張させる力
大きな直径を有するパイプの最大傾斜角が３０度のとき、全セイルが耐えうる力は４７２５００トンとなることを求めた。この場合、パイプが３０度以上傾斜しないように、パイプラインを伸張させるために必要な力は、(ｃｏｓ３０°)(９４５０００)=(０．８６６)(９４５０００)=８１８３９４トンである。許容される最大傾斜角４５度のとき、必要なパイプラインを伸張させる力は、（ｃｏｓ４５°）(９４５０００)=６６８２１６トンとなる。

上述のとおり、高さ１２０００mにおける大気の密度は０．２０５４３８kg／ｍ^３である。水素の密度は、大気の密度の１／１４以上である。したがって、シェル内の水素の重量を減少させると、０．１９０７ ｋｇ／ｍ^３浮力が得られる。

パイプラインを伸張させる力を創出する最善の方法は、幾つかのパイプを追加することである。以下ではこのようなパイプをシェル・パイプと称する。シェル・パイプはパイプラインのパイプと似ているが、セイル・システムとセイル・システムに付帯する全てのものを支持するパイプラインの上端部に取付けられる。シェル・パイプも２つの軸を介してパイプラインに取付けられることが望ましい。２つの軸は、同―直線上に配されるとともに、この構造物とパイプラインの間のみを連結する。この取り付け部においてのみパイプは下側にも球状の硬いキャップを備える。パイプラインを直接地面に配してもよいように、或いはパイプラインの高さを減少させることを可能にするために、パイプラインに細く柔軟性のあるパイプが取付けられる。これらの細いパイプは海面高さまで延びる。シェル・パイプが降下して至った高さの外気圧とシェル内部の圧力を等しくするために、パイプを通してシェル内に気体が圧縮される。

パイプラインを伸張させるためのシェル・パイプを３本形成してもよい。この場合、各シェル・パイプの全長は１０００mであり、直径は１４１６mとする。（パイプライン下方のシェル・パイプ下部の壁の厚さは、上方のパイプの壁の厚さと同じである。シェル・パイプ下部の壁の厚さは、計算によると約４ｍｍである。）パイプラインのパイプのように高度が増すにつれてシェル・パイプの直径は増加する。（したがって、シェル・パイプ下部の直径は７０８mで、上部の直径は７３９.３７５mである。）あるシェル・パイプに残された伸張させる力の計算によると、あるシェル・パイプの上方で次に隣り合うシェル・パイプのみが該シェル・パイプよりも薄い壁を備える。３つのシェル・パイプのうち下方のパイプの体積は、上方のキャップの体積を含めて、下方のキャップの体積を除くから、約（１．７４８８４８４）１０^９ｍ^３である。この体積によって発生される浮力は、３３３５０５.４トンである。シェル・パイプが１．６５ｃｍ^３／ｇｒの比重を有する化合物で構成されているとすると、上下のキャップを含めたパイプの重量は、４０２２４.４１８トンとなる。よって、残る浮力２９３２８０.９８トンで、これはパイプラインを伸長させるのに必要な力の約３６％を占める。これらのシェル・パイプ上に、シェル・パイプへの風圧を抑制する装置を配する。下方のシェル・パイプは上述の直径を有するか、或いはパイプラインの上方パイプより大きな直径を有するものとする。これは、軸を保持するとともにシェル・パイプをパイプラインに取り付けるリングが、運動量（力）を伝達可能となるように、厚く形成されることがあるからである。

ここで示されたパイプラインを伸張させる方法によると、即ちコーン形状或いは上述の特徴を有する表面を用いて浮力を創出する方法、セイル・システム及び発電機を保持するパイプラインにのみ適用可能である。各セイルが力を伝達可能となるとともに、パイプラインの所定の最大傾斜角度における風から可能な限り多くのエネルギを受けるのに必要な表面積を常に備えることが可能となるように、以下のごとく各セイルを形成する。各セイルはフレームを備える。フレームの厚さは、風圧（簡単な計算で求められる）によるフレームの曲折を防止するのに十分なものとなるように、計算にしたがって定められる。また各セイルは軽量且つ強固であることを特徴とする適切な物質（アルミニウム、鋼鉄或いは化合物）で形成される。また各セイルは必要に応じて補強用のポールを備える。ポールのない領域では細い線をセイルに張る。これらの線は、セイルを保持できる程度のそれほど密でない網を形成する。セイルは強度のある材料で形成される。セイル領域に非常に強い風が吹く場合、パイプラインが望ましくない角度で傾斜しないように、セイルの移動速度を制御するコンピュータは、セイルをより速い速度で移動させるように指令を受ける。（通常、セイルはｖ_１=ｖ／３の速度で移動する。）これより速い速度で移動させると、セイルへの圧力は抑制され、パイプラインは望ましい傾斜角を超えて傾斜することはない。しかしこの手法は不利な点を有する。以下のように、セイルが受ける力を表す式をｖ_１で微分して、ｖ_１が変化するときのPの変化を求める。

よって、ｖ_１＝ｖ／３からの偏差が非常に小さく、最後の式が成立するような場合は、圧力の減少量はセイルが作り出すエネルギの減少量よりも大きい。しかし偏差が大きく、式が成立しない場合は、エネルギの減少量がセイルへの圧力の減少量よりも急激に大きくなる。

このような状況が頻繁に起こるならば、事態を避ける対策を講じる必要がある。このような状況が頻繁に起こる場合は、圧力とエネルギを一定かつ均等に減少させることが可能である。このように圧力とエネルギを減少させるためには例えば、強風が吹く間は後述の方法で幾つかのセイルを折畳むことにより、稼働するセイルの表面積を減少させる。セイルは次のように折畳まれる。まずセイルの風が吹いてくる側にあるシリンダにセイルが巻きとられる。シリンダは一対の２つのホイールからなる小さな装置上で動く。２つのホイールは、一方のホイールが他方の後方に位置するように配される。装置の移動方向は上方から下方、若しくはその逆方向である。シリンダは電気エンジンで作動する。電力は常にセイルを保持するチェーンを介してか、或いはバッテリから電力エンジンに供給される。バッテリはセイルの循環経路上の任意の点に配される。ホイールはフレーム上を移動し、平行ホイールに取り付けられる。平行ホイールはフレームの他方に取り付けられる。平行ホイールが小装置とフレームを結合するので、小装置がフレームから離脱することはない。連続するセイルの中でシリンダは、あるセイルでは上方から下方へ動き、別のセイルでは下方から上方へ動く。これは、上方に動作するチェーンと下方に動作するチェーンにかかる力をほぼ等しくするためである。セイルを巻きとるエンジンは、パイプラインの傾斜を感知するセンサからの無線信号を受信する。このセンサは傾斜角度が十分大きいときに巻きとりを停止させるための信号を送ることもできる。全てのセイルは同時に折畳まれる。このとき、セイルの一部は稼働しており、一部は待機位置にある。これにより一連のセイルの動作では待機中のセイルが稼働し始めると、稼働中のセイルが待機位置へと戻るため、全てのセイルが風から受ける力の総計は常に一定となる。

パイプラインの傾斜角度が許容される最大の傾斜角度となるように、稼働中のセイルの総表面積を決定する。これにより、セイルが常に最大限の力を風から受けられる。上述のごとくセイル１ｍ^２が作り出す力は、Ｐ／ｍ^２＝８／２７ρｖ^３である。またセイル１ｍ^２にかかる圧力は、Ｆ／ｍ^２＝８／９ρｖ^２である。パイプラインが最大傾斜角度で傾斜するとき、全てのセイルにかかる力をＢとすると、

結果として、セイルが作り出す動力（Ｗ）はｖに比例して増加するといえる。ただし、セイル・ラインを伸張させる上述のシェル・パイプは、パイプは４mm、キャップは１mmの厚さを有するとした。３０ｋｇ／ｍｍ以上の張力に耐えうる物質を使うことができない場合は、パイプを約２倍の厚さに形成することが必要になる。（これに応じてパイプラインの上部のパイプの厚さとその下方の幾つかのパイプの厚さも増加させる必要がある。）キャップの厚さは上述の厚さの２．５倍とする必要がある。浮力は重量よりも1桁大きいので、厚さを増加させても問題はない。

セイル・ライン及びその動作方法に関する追加的説明
セイル・ラインのセイルは連続して並んでいるため、最初のセイルだけでなく全てのセイルに風を到達させるには、セイル・ラインは常に上下に移動する必要がある。パイプラインが小さな角度で前後に動くことにより、このようなセイル・ラインの上下移動を行う。以下のような方法でパイプラインを前後に動かすことが可能である。パイプラインを伸張させるためのシェル・パイプへ気体を注入或いは排出する。または水を追加してシェルに荷重を与える。使用される水はパイプライン上の特製のタンクに注入され、その後排出される。またはパイプラインの上方にセイルを追加することでも可能である。その方法では稼働中のセイルの動作を妨げない。このセイルの傾斜角度はコンピュータによって管理される。これによりパイプライン上方に断続的に水平方向の力が加えられる。）このようにパイプラインを前後に動かすことにより次のような問題が解決される。常に地表に対して水平なライン上にある（これは実施可能である）セイル・ラインが、ある新しい高さへ移行するとき、最初のセイルだけでなく全てが風を受けることができる。この空気の流れ（風）が全セイルに風圧を加え、押し動かす。ここで２つの連続したセイルについて論じる。元々２つのセイルの間すなわち２番目のセイルの前方にあった空気が、後ろのセイルに到達し終えた時には、前方のセイルが既に次の風が吹く新しい高さにあることが望ましい。（この状況では、第１のセイルの後方において風速の２／３の値と、始点から経過した秒数の積で表される距離の区間において、相対的な真空状態が生じる。この相対的な真空状態の部分が増加すると、真空状態が、後方のセイルにあたる風を弱めるような作用を過度に及ぼすことがある。）

風速３分の１の速度が不十分であるか或いは速過ぎる場合には、セイル移動速度を風速の３分の１以外としてもよい。このためには、連続するセイル同士の間隔は、利用する最大風速、セイルの高さに等しい高さまでセイル・ラインが上昇するのにかかる時間、及び３の積に等しくなければならない。例えば最大風速が５４０km／ｈすなわち１５０m／秒、セイルの高さが３０m、セイル・ラインがこの高さに上昇するのに要する時間が１５秒であるとき、セイル間の間隔は(１５０)(１５)３＝６７５０ｍとなる。

したがって、セイル・ラインに２５のセイルがあるとすると、セイル・ラインの全長は１６９kmとなる。セイル・ラインの各部位はシェルを有することにより空中に浮かんでいるから、原則としてセイル・ラインの全長に制限はない。制限は製造費と維持管理の都合のみによってセイル・ラインの長さは制限される。パイプラインの振動頻度が増加した場合か、或いは上述の計算方法（×３）よりも弱い制限が適用される場合は、セイル・ラインが短縮される。

セイルが新しい風を受けるためには、セイル・ラインはパイプラインの上方且つシェル・パイプの高さより下方に配されなければならない。これには非常に長い空気力学的ポールが必要となる。空気力学的ポールはパイプラインの頂部に取り付けられた巨大なベアリングから延出する。空気力学的ポールは非常に長く、パイプラインの頂部とパイプラインを伸張させるためのシェル・パイプの底部との間の距離は少なくともセイルの高さの３倍となる。注意すべき点として、空気力学的ポールが折れ曲がらないように、セイルを支持する構造物及びその付随物は、接続部材によって空気力学的ポールに取付けられる。接続部材の例として軸或いはヒンジを内部に備えるリングが挙げられる。軸或いはヒンジを支持するリングは、空気力学的ポールに取り付けられる。空気力学的ポールの上方での接続、すなわち空気力学的ポールと下方シェル・パイプとの間もまた、ヒンジ（大きなリング上に配される）により接続される。このリングは下方のシェル・パイプに取り付けられる別の空気力学的ポールにも取り付けられる。加えて、稼動後にセイル・ライン前面に戻るセイルが、セイルに届く新しい風を阻害しないように、前面に戻るセイルはセイル・ラインの下方からではなく、横方向から戻ることが望ましい。またセイル・ラインを空中に保持するシェルは、上方或いは下方からではなく、セイル・ラインの側面から移動されることが望ましい。従って、全ての稼働中のチェーンは、セイルと該セイルの付属物によって動かされるから、上述の状況における角度に対して９０度の向きで移動する。

結論：本発明の要素は、ジェット気流を用いて電気を創出するための方法である。軽量な気体により自重を支持するとともに伸張した状態を保たれるパイプラインと、風向に向くセイルを用いる。（或いはセイルの代わりにファン（詳述せず）を用いてもよい。各ウィングの各点が風向へ向かって、風速の３分の１で移動するように、ファンは一定速度で動く。したがって、ファンの軸付近の部分に配される各ウィングの傾斜は、ファンの軸から遠い点における傾斜とは異なる。実際に軸からの距離に応じて、各点は異なる傾斜角を有する。）ある高さで電気を創出する発電機の製造方法（タービンを地表に配するために、別のもう１本のパイプを下方に延出させる方法に代わる方法）、セイルやその内部でセイルが動くフレーム、セイルと電気を創出する発電機の間の力の伝達方法などについての全ての他の詳細な記載は、全て例示を目的とするものであり、これらは違う方法で実施されてもよい。別の例として、風力エネルギを他のエネルギに変換せずに電力エネルギのみに迅速に変換する方法がある。

図１８は主要な装置を組み立てた状態を示す概略図である。図１８において、符号（２５）は地面を示す。符号（２６）は地中に固定されるとともに装置を保持するチェーンを示す。符号（２７）はパイプラインを構成する一本のパイプを示す。符号（２８）は上述のパイプの球状シェルを示す。符号（２９）は外気圧とパイプ内の気圧を等しくするため及びシェル上方にあるパイプを修理する人間が出入りするための開口部を示す。符号（３１）はパイプラインを上方に牽引するケーブルを示す。ケーブルはセイル方向に風が吹くのを可能にする。符号（３２）はパイプラインを伸張させる部分の一形態を示す。この場合は水素で満たされたパイプである。このようなパイプラインを伸張させるシェル・パイプを複数用いてもよい。符号（３３）は三角形のフレームを示す。該フレームの横断面は長方形である。該フレームは内部にフレームに沿って動くセイル、セイルを移動させるチェーン、風速３分の１でセイルを移動させる発電機、及び電気を創出する発電機を備える。符号（３４）はセイル・ラインのフレームの向きを、風向に応じて変化させるベアリングを示す。その際に全てのパイプラインの角度が変えられることはない。符号（３０）は浮力をフレーム及びその内部に配されるものに伝達するための水素が充満したタンクを示す。（また、フレームの両側すなわち手前側とその反対側に類似の水素タンクが設けられる。）図を簡潔にするために図３で説明した装置（パイプの一部或いは全体に配され、パイプへの風圧を減少させる装置）とパイプの中の空気圧を測定するための各パイプに設置される計量器は図示していない。

本発明におけるパイプラインを構成するパイプの縦断面を示す図である。 本発明におけるパイプラインを構成する２つの連続したパイプを示す概略図である。 本発明におけるセイルを示す図である。 風向に対して角度θで傾斜するセイル上に働く風の力と、正確に風向に向いたセイルに働く風の力を示す図である。 本発明における球状シェルの断面を示す図である。 本発明におけるパイプの縦断面を示す図である。 本発明におけるパイプの変更例を示す図であって、円錐形状のフィルムを追加した例を示している。 図７に示すパイプの上面図である。 風向に対して角度αで傾斜するパイプ表面と風向を示す図である。 本発明におけるパイプを示す図である。 本発明における上方パイプを示す図である。 本発明における閉塞シェルを示す図である。 本発明におけるポールとセイルの連結部を示す図である。 本発明におけるセイルを保持するとともに下方へ推進するチェーンの軌道を示す。 本発明におけるセイルを示す図であり、該セイルはポールを取り付けるためのボルトを備える。 本発明におけるセイル上側のチェーンを構成する環を示す上面図である。 本発明におけるセイルを示す図であり、該セイルは弱いバネにより第１チェーンに取り付けられている。 本発明におけるパイプラインの主要な装置を組み立てた状態を示す図である。

Claims (3)

1. ジェット気流の風力エネルギを捕捉するとともに該エネルギを地表付近で使用可能なエネルギに変換するセイル或いはウィングを備え、ジェット気流が流れる高度に配置される第１部分と、
   前記第１部分を地面に固定するとともに浮力によって自重を支える第２部分と、
   前記第２部分上部に取り付けられるとともに、前記第１部分に加わる風圧により該第２部分が傾斜しないように該第２部分を上方に引き上げる追加的部分からなり、
   風速の３分の１以上２分の１以下の速度で前記第１部分が有する前記セイルを動かすか或いは最適な一定の水平成分速度でファンを動かすことにより常に最大限の風力エネルギが得られることを特徴とするジェット気流から電力を作り出すための装置。
2. 上空の風の動きから得られる動力を地上のタービンに伝達する１若しくはそれ以上のポールを用いることにより、前記セイル或いは前記ウィングの動きを地上で電気エネルギに変換することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記装置の上方で作り出されたエネルギを地表付近に配置される１若しくはそれ以上の装置に伝達することにより、前記セイル或いは前記ウィングの動きを有用なエネルギに変換することを特徴とする請求項１記載の装置。

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