JP2022516605A

JP2022516605A - 飛行風力発電システム用のロープ

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Publication number: JP2022516605A
Application number: JP2021536177A
Authority: JP
Inventors: リゴベルトボスマン
Original assignee: アンピックスパワーベスローテンベンノートシャップ
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2022-03-01
Also published as: AU2019400867A1; WO2020128099A1; CN114127360A; US20220074135A1; EP3899134A1

Abstract

本発明は、少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有するロープであって、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有しているロープにおいて、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とするロープに関する。本発明はさらに、前記ロープを有する飛行風力発電システム、並びに、ロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、前記飛行風力発電システムにおける前記ロープの使用にも関する。

Description

本発明は、テザー飛行風力発電システム用のテザーケーブルの荷重支持コアとして適するロープに関する。当該ロープは、少なくとも１００ｍの長さを有し、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数のフィラメントを有する荷重担持コアを有する。本発明はさらに、このようなロープを有する飛行風力発電システムに関する。本発明はさらに、このようなロープを製造する方法に関する。用語、荷重支持コアと荷重担持コアはここで置き換え可能に使用されている。

世界の化石燃料の限られた資源及びＣＯ_２放出削減の観点で、代替エネルギー源に対する、特に再生可能資源からのエネルギーに対する需要が増大している。様々な再生可能エネルギーシステムが、資源として特に風力エネルギー、太陽エネルギー又は波及び／又は潮汐エネルギーを用いて現在開発されている。

風力エネルギーシステムの例が、高高度風力エネルギーシステムである。それは一般に、１００～１１，０００ｍ又は１００～５，０００ｍの高度を飛行する凧、気球又は飛行機状構造から成り、高高度を流れる風を最大限活用する。このような風力エネルギーシステムはしばしば、飛行風力エネルギー（ＡＷＥ）システムと呼ばれる。風力エネルギーシステムの別な例が、ここでは空中ユニット（飛行ユニット）とも称する、１００～１０，０００ｍの高度を飛行する構造を有する高高度風力エネルギーシステムである。このような構造は一般的に高高度を流れる風を最大限活用する。このような構造の例は、凧、気球、飛行機、グライダー及びドローンを含む。それに代えて、空中ユニットは２００～２，０００ｍの高度を飛行する。特許文献１に記載されているような地上発電機を備えたシステムを有する様々なシステムが現在存在するが、空中の又は飛行する発電機を備えたシステムもまた提案されている。このようなシステムの例が特許文献２に記載されている。

上述した大多数のシステムは、システムをアンカーポイントに、例えば地上に又は海底に係留するために耐荷力ロープを有するテザーを必要とする。システムはまた、システムを制御するために電力をシステムに輸送するために又は電力を発電機から地上局に輸送するために、１又は複数のケーブルを必要とする。

特許文献３が、エレベーターのかご及び／又は釣合い重りの懸架及び／又は運転のためにエレベーターシステムで使用される張力部材を開示している。特許文献４は、カーボンファイバーの単向性テープを開示している。特許文献５は、セグメント化された合成ロープ構造、システム及び方法を開示している。特許文献６は、エレベーターのかご及び／又は釣合い重りの懸架及び／又は運転のためにエレベーターシステムで使用される張力部材を開示している。特許文献７は、巻き上げ装置ロープを開示しており、エレベーターに関し、巻き上げ装置ロープ及びエレベーターを使用する方法に関する。特許文献８は、アンカー部材の機能性を複数のコンダクターに組み合わせるテザーを記載している。例えば特許文献１に記載される風力発電装置は、地上局、空中ユニット、及び、当該ユニットを地上局に接続するテザーを有する装置を使用する。地上局は、テザーの過度の長さを収納する回転可能なリールと、当該リールに接続した発電機を有する。電力は、空中ユニットを地上局から離れて飛行させることを含むテザーの自由長さを増加させて、風に晒された空中ユニットにより生成される上昇により発電機を運転することでエネルギーを作る生成フェーズを有する繰り返しの操作サイクルによって生成される。前記操作サイクルは、さらに、前記地上局に向かって空中ユニットを飛行させることを含むテザーの自由長さを減少させるリールを巻くフェーズを有する。１つのサイクルの間、テザーはまず、風力エネルギーをリールに伝える高い引張荷重を受ける一方、テザーの自由長さは連続的に増加される。サイクルの第２フェーズでは、テザーへの引張荷重は実質的に無い一方で、空中ユニットはその高度を減少させ、自由テザー長さが減少する。

ＷＯ２０１８０７２８９０ＵＳ７３３５０００ＥＰ３１４１５１３Ａ１ＵＳ６４１０１２６Ｂ１ＵＳ８６８９５３４Ｂ１ＵＳ２０１４／０７６６６９Ａ１ＵＳ２０１８／０４４１３７Ａ１ＷＯ２０１２０１３６５９ＷＯ０１／７３１７３Ａ１ＥＰ１６９９９５４ＥＰ３９８８４３Ｂ１ＵＳ５９０１６３２

"Advanced Fibre Spinning Technology", Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 1855731827

テザーの設計及び特にテザーの有する耐荷力ロープは、操作高度、リール装置、空中ユニットにより生成される予期される上昇並びにシステムのメンテナンス間隔に従い調節される。一般的に、このようなロープは、低い線重量で最も高い強度を与える、高いテナシティのマルチフィラメント糸で作られる。それにもかかわらず、最先端の（従来技術の）ロープ技術に従って設計、製造された耐荷力ロープを有するテザーが早すぎる予期せぬ故障を受けることが観察された。特に、上述のサイクルリール操作で使用されるテザー及び特に高高度のテザーがこのような解明できない故障挙動を示した。本ソリューションは、安全因子を増加させ、したがってこのような用途でのテザー用ロープを実質的に頑丈に設計することである。欠点は、このような構造が厚めであり、より高価であり、増加した引張及び重量のために空中ユニットによる上昇に対して電力生成システムの効率を減少させることである。さらに、リールは付加的なテザー体積を収容するために再設計する必要がある。

上述した欠点を克服する試みにおいて、本発明者は、繋ぎ留められた（テザー）飛行風力発電システム用のロープを設計した。当該ロープは、０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒのフィラメント長さ（Ｌ_Ｆ）を有するロープ内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントを有し、当該重量分率は少なくとも５０重量％である。本発明は、少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有するロープに関し、当該ロープは、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有しており、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの範囲の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とする。本発明に従うロープの実施形態では、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントは、０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの範囲の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％である。

１つの実施形態では、本発明に従うロープは、少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有し、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有するロープにおいて、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントは、０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とする。

発明者の発見に基づき、また理論に縛られることなく、発明者は、合成繊維ロープの予期せぬ故障モードがロープの合成フィラメントを通って音速で伝播する長手方向の衝撃波の共鳴現象に関連していると仮定する。重大な操作条件下では、振動する空中ユニットによってロープを通って放出される衝撃波及び地上局により反射される衝撃波が重なり合い、増幅し、場合によりテザーの耐荷力ロープの早い劣化と早すぎる故障をもたらす。操作中の振動周波数、フィラメント寸法及び係数、ロープ寸法及び張力（テンション）などのパラメータの複雑な相互作用は完全には理解されないが、ここで提供される本発明のロープは、風力発電システム用のテザーの最適化された長期操作を示す。

利点は、本発明に従うロープがテザーの荷重担持コアとして使用されるとき、テザーの長期の寿命及び／又は早すぎる故障の欠落を示すために、テザーは頑丈に設計される必要がないことである。関連する利点は、したがって、少なくともリール及びテザーの減少した寸法を有する風力発電システムであって、それによりテザーシステムのエネルギー効率がさらに最適化される。このようなシステムでは、テザーにより空中ユニットにかかる重量及び風や気候によりテザーにかかる引張が、本発明に従い使用されるロープの低いボリューム及び低重量によって最適化される。さらには、このようなテザーは、テザーを相当な長手方向張力及び交差方向圧縮の下で繰り返し巻き上げる必要がある、テザーダイナミック飛行風力発電システムに特に適している。本発明のロープを有するテザーシステムがより良好な強度効率を示し、故障や予防的交換の前にテザーのより長い操作を提供することが観察された。ゆえに、適用される安全率は下げられ、したがって当該ロープを有するテザーは高い強度効率を有し、これはテザーの強度が従来技術のテザーに対して比較的高いことを意味する。

本発明に従うテザーによって、中空ユニットを係留し、ガイドするために及び風力を中空ユニットに及び／又は中空ユニットから地上の巻き上げウインチ（リールウインチ）に伝えるために、空中ユニットに取り付けるべきロープを有する装置が得られる。テザーは地上からのエネルギー及びガイド信号を空中ユニットに伝えることもできる。特に、テザーは地上局からのエネルギー及びガイド信号を空中ユニットに伝えることもできる。テザーは、荷重支持コアとしてのロープを有し、さらに、コーティング、導体、安全光、センサーなどの、その性能を高めるための複数の装置を有してもよい。

本発明に関連するロープは、例えば幅及び厚さ又は直径のその横寸法より非常に大きい長さを有する細長い本体である。本発明に従い使用されるべきロープは、円形の、丸みを帯びた又は多角形の又はその組み合わせの断面を有してもよい。好ましくは、円形の又は十分に丸い断面を有するロープが高高度風力エネルギー生成システムで使用される。ここで、ロープの直径は、ロープの断面の周囲の２つの対向位置の間の最も大きな距離と理解される。本発明に従い使用されるロープの直径は、大きな限界の間にあり、例えば５ｍｍ以下の直径から２００ｍｍに至る及び３００ｍｍにも至る直径であってもよい。制限因子ではないが、効率的なエネルギー生成システムは、少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２０ｍｍ、最も好ましくは少なくとも３０ｍｍであるそれらのロープの直径を有するテザーを必要とすることが観察された。ロープ直径の上限はリールに伝えられる風力エネルギーに強く依存し、１００ｍｍもの大きさであってもよく、おそらく１５０ｍｍでも又は２００ｍｍでもよい。

１つの観点では、本発明に従うシステムは、長円形断面などの非円形断面を有するロープを有する。１つの観点では、本発明に従うロープは、長円形断面などの非円形断面を有するロープを有する。非円形断面を有するロープのために、等しい直径、つまり非円形ロープと長さ当たり同じ質量の円形ロープの直径を有する丸いロープとしてその大きさを定めることがより正確である。しかしながら、ロープの直径は、一般的に、ストランドによって定められるロープの不規則な境界のためにその大きさを測定するには不確かなパラメータである。より正確な大きさパラメータは、単位長さ当たりのその質量である、タイター又は線重量とも呼ばれるロープの線密度である。タイターは、ｋｇ／ｍで表されるが、しばしば生地単位デニール（ｇ／９０００ｍ）又はデシテックス（ｇ／１００００ｍ）が使用される。直径及びタイターは公式ｄ＝（Ｔ／（１０＊ρ＊ｖ））^０．５に従って相関付けられる。ここで、Ｔはタイター（ｄｔｅｘ）であり、ｄは直径（ｍｍ）であり、ρはフィラメントの密度（ｋｇ／ｍ^３）であり、ｖは詰め込み率である（通常約０．７～０．９）。それにもかかわらず、ロープ業界ではロープの大きさを直径値で表現することがまだ習慣である。好ましくは、本発明に従うロープは、少なくとも２０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３０ｍｍ，４０ｍｍ，５０ｍｍ又は少なくとも６０ｍｍもの相当直径を有するロープである、というのもロープが大きいほど本発明の利点がより関連するからである。公知の最大のロープは約３００ｍｍまでの直径を有し、飛行風力エネルギー設備で使用されるロープは一般に、約２００ｍｍまでの、好ましくは１００ｍｍまでの直径を有する。

テザーで使用されるロープの長さ（Ｌ_Ｒ）は、空中風力エネルギー生成システムの設計によって影響され、最低で１００ｍから１０，０００ｍもの長さの範囲にある。例えば、小規模の及び／又は送電線網を利用しない設備は、数百メートルまでの高度で空中ユニットを操作でき、少なくとも１００ｍ、好ましくは少なくとも２００ｍ、最も好ましくは少なくとも３００ｍの長さを有するロープを用いたテザーを必要とする。対照的に、商業的に魅力のある空中ユニットは、風の方向及び速度が一定で高い高高度を流れる風から電力を得る。このような設備は、数千メートルまでの高度で空中ユニットを操作でき、３０００ｍまでの、好ましくは５０００ｍまでの、最も好ましくは１００００ｍまでの長さを有するロープを用いたテザーを必要とする。

本発明に従うロープは、少なくとも荷重支持コア（強度部材とも呼ばれる）を有し、また実質的に強度部材の周りに保護カバーなどの複数の更なる要素を有してもよい。このようなカバーは、編まれた又は撚り合わせた合成繊維カバー及び／又は保護コーティングであってもよい。

本発明では、主ストランドは、ロープを開けたときに遭遇する第１のストランドであるストランドを意味する。一般に、これらはロープの最外ストランドであるが、存在する場合にはコアストランドを含んでもよい。主ストランドは、更なる二次的ストランドから作られてもよい。

本発明のロープの強度部材のストランド、例えば主ストランドは、本文脈において高テナシティフィラメントとも呼ばれる合成フィラメントを有する糸を含む。フィラメントは、ここで、細長いボディ（本体）と理解され、その長さ寸法は、幅及び厚さの公差方向寸法より非常に大きい。したがって、用語フィラメントは、規則的な又は不規則な断面を有するリボン、ストリップ、バンド（帯）、テープなどを含む。フィラメントは、連続フィラメントとして当該技術において知られた連続的な長さ、又は本願の文脈において短繊維とも呼ばれる不連続な長さを有してもよい。短繊維は一般に、フィラメントを切断する又は引っ張って壊すことにより得られる。本発明の目的のための糸は、少なくとも２つのフィラメント、好ましくは少なくとも２５のフィラメントを含む細長いボディである。

本発明のロープ内に存する合成フィラメントは、少なくとも１．０Ｎ／Ｔｅｘ、好ましくは少なくとも１．２Ｎ／Ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも１．５Ｎ／Ｔｅｘ、もっとより好ましくは少なくとも２．０Ｎ／Ｔｅｘ、さらにより好ましくは少なくとも２．２Ｎ／Ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも２．５Ｎ／Ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する。高性能フィラメントがＵＨＭＷＰＥフィラメントであるとき、当該ＵＨＭＷＰＥフィラメントは好ましくは、少なくとも１．８Ｎ／Ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも２．５Ｎ／Ｔｅｘ、もっとより好ましくは少なくとも３．０Ｎ／Ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも３．５Ｎ／Ｔｅｘのテナシティを有する。好ましくは、高性能フィラメントは、少なくとも３０Ｎ／Ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも５０Ｎ／Ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも６０Ｎ／Ｔｅｘの係数を有する。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥフィラメントは、少なくとも５０Ｎ／Ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも８０Ｎ／Ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも１００Ｎ／Ｔｅｘの引張係数を有する。Ｎ／ＴｅｘとＮ／ｔｅｘはここでは置き換え可能に使用され、したがって本発明のロープ内に存する合成フィラメントは、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘ、好ましくは少なくとも１．２Ｎ／ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも１．５Ｎ／ｔｅｘ、もっとより好ましくは少なくとも２．０Ｎ／ｔｅｘ、さらにより好ましくは少なくとも２．２Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも２．５Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する。高性能フィラメントがＵＨＭＷＰＥフィラメントであるとき、当該ＵＨＭＷＰＥフィラメントは好ましくは、少なくとも１．８Ｎ／ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも２．５Ｎ／ｔｅｘ、もっとより好ましくは少なくとも３．０Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも３．５Ｎ／ｔｅｘのテナシティを有する。好ましくは、高性能フィラメントは、少なくとも３０Ｎ／ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも５０Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも６０Ｎ／ｔｅｘの係数を有する。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥフィラメントは、少なくとも５０Ｎ／ｔｅｘ、より好ましくは少なくとも８０Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは少なくとも１００Ｎ／ｔｅｘの引張係数を有する。本発明の文脈において、テナシティ及び係数は、５０ｍｍのフィラメントの公称ゲージ長、２５ｍｍ／ｍｉｎのクロスヘッド速度、及びタイプ空気圧グリップのPlexiglas（登録商標）から製造された標準ジョーフェース（４＊４ｍｍ）を備えたクランプを有するTextechno社のFavimat（テスターナンバー３７０７４、Textechno Hurbert Stein GmbH & Co KG, Monchengladbach, Germany）を用いて、ＩＳＯ５０７９：１９９５に従い単一のフィラメントで定義され、決定される。フィラメントは２５ｍｍ／ｍｉｎの速度で０．００４Ｎ／ｔｅｘに予圧される。フィラメントの線密度はＡＳＴＭＤ１５７７－０１に従って測定されてもよい。測定中のジョーの間の距離は５０ｍｍに維持され、モノフィラメント（単一フィラメント）は２ｍｍ／ｍｉｎの速度で０．０６Ｎ／ｔｅｘに張られる。

本発明のロープは、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆを有し、ここで当該重量分率は少なくとも５０重量％であることを特徴とする。言い換えれば、これは、重量でフィラメントの少なくとも半分がロープの長さより相当短く、したがってフィラメントレベルで空中ユニットと地上局の間で直接接続を形成しないことを意味する。再び理論に拘束されずに、本発明者は、このようなロープ構造において、空中ユニットと地上局の間での衝撃波の伝送及び反射が実質的に妨げられ、波の有害な増幅が防止されると考える。ロープ内に存在する合成フィラメントの総重量に比べて定められた長さ範囲内の長さＬ_Ｆを有するロープ内に存在する合成フィラメントの総重量の重量分率が定められる。分率χのフィラメント形成部分の最大長さは０．７＊Ｌ_Ｒである。したがって、ロープが５００ｍの長さを有する場合、当該分率になるフィラメント長さの上限は３５０ｍである。好ましくは、フィラメント長さＬ_Ｆの上限は、０．６＊Ｌ_Ｒ、より好ましくは０．５＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは０．４＊Ｌ_Ｒである。好ましくは、フィラメント長さＬ_Ｆの下限は、０．０８ｍ、より好ましくは０．１０ｍ、さらにより好ましくは０．１２ｍ、最も好ましくは０．１５ｍである。ロープ内に存在するフィラメントの下限上限は、ロープが共鳴のために早すぎる故障を被らない操作の可能性（負荷、大きさ、ロープ長さ）を増加させる。５０重量％の分率χがロープ性能に十分有益であることが分かっているが、当該重量分率χは少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、最も好ましくは少なくとも９９重量％であることが好ましい。空中ユニットと地上局の間の直接接続をもたらさない高めのファイバー量がテザーの共鳴特性をさらに改善することが判明している。

好ましい実施形態では、本発明に従うロープはポリマーマトリックス（高分子マトリックス）をさらに有し、好ましくはロープの糸、より好ましくはロープのフィラメントはポリマーマトリックスで少なくとも部分的にコーティングされ、ポリマーマトリックスは好ましくは熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーである。ポリマーマトリックスは好ましくは、フィラメントを有する適切な合成物を形成できる熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーであるが、シリコーン樹脂及びエチレン結晶プラストマーはそれぞれ好ましい熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーである。一形態において、本発明に従うロープは少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有し、糸を有し、当該糸は少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する合成フィラメントを有し、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの範囲の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率は少なくとも５０重量％であることを特徴とする。

別な形態において、本発明に従うロープは少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有し、糸を有し、当該糸は少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する合成フィラメントを有し、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの範囲の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率は少なくとも５０重量％であり、フィラメントはそれらの表面上にシリコーン樹脂又はエチレン結晶プラストマーを有することを特徴とする。高分子樹脂又はエチレン結晶プラストマーは、非常に長い本体の合成フィラメントの全表面の少なくとも５０％、好ましくは７０％、最も好ましくは本体の合成フィラメントの全表面の９０％を覆う。この実施形態に従うロープは、最適化されたロープ強度又は巻き上げ特性を備えたテザーを形成し得る。マトリックスに少なくとも部分的に埋め込まれたフィラメントは、テザーの負荷及び屈曲の際に少ない内部摩擦を受けることになる。これは、テザーが地上ユニットとして発電ウインチを有する飛行風力発電システムなどの周期的負荷条件下で使用されているときに有利である。ここに記載する本発明に従うロープ及び飛行風力発電システムの他の実施形態においても、ロープを使用すると有利であり、ここでフィラメントは、テザーの負荷及び屈曲の際に少ない内部摩擦を受けるようにマトリックスに少なくとも部分的に埋め込まれる。ポリマーマトリックスはさらに、例えばダイナミックな負荷状態の間の損傷発生に対する更なる保護を与え、長期間の使用の間特性の劣化を制限する。このようなロープを有するテザーは更なる構成部品を全く必要としない、言い換えればロープがテザーとして使用されることが観察される。好ましい実施形態では、ロープ内のポリマーマトリックスに対する合成フィラメントの重量配分比は１００～４、好ましくは５０～５、最も好ましくは４０～８である。ここで合成フィラメントの重量は、ロープ内に存在する本発明に従って定められる全ての合成フィラメントの総重量であり、ポリマーマトリックスの重量は、ロープ内に存在するポリマーマトリックスの総重量である。

本発明の好ましい実施形態では、ロープは少なくとも、重量分率χの短繊維、すなわち５ｃｍ～１．０ｍの範囲のフィラメントを有する。このような繊維長さは、ステープルファイバとして一般に知られる、当該技術において周知の紡績糸で使用される繊維と異なる。これらは一般的に、本発明の短繊維より小さい長さを有する。好ましくは、本発明のロープは少なくとも、０．０５～１．０ｍの、好ましくは０．１０～０．７５ｍの、最も好ましくは０．１５～０．５ｍの長さを有する重量分率χの短繊維を有する。このようなロープは、実質的に減衰した波の重ね合わせを有するが、紡績糸から調製されたロープのために強度減少を示さないテザーを提供することが観察された。本発明の特に好ましい実施形態は、重量分率χの短繊維と、さらに上で定められる当該短繊維を少なくとも部分的にコーティングするポリマーマトリックスの存在との組み合わせの使用である。このような特徴の組み合わせが、フィラメントテナシティに基づく減衰及び強度効率に関して最適化された特性を備えたロープを提供することが分かった。

別な形態において、本発明に従うロープは少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有し、糸を有し、当該糸は少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有するここに開示される合成フィラメントを有し、ロープの荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０５～１．０の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率χは少なくとも５０重量％であり、フィラメントはそれらの表面にシリコーン樹脂又はエチレン結晶プラストマーを有することを特徴とする。この形態において、フィラメントは好ましくはそれらの表面にエチレン結晶プラストマーを有する。この実施形態の一形態において、合成フィラメントの長さは０．１０ｍ～０．７５ｍであり、好ましくは０．１５ｍ～０．５ｍである。この実施形態の一形態において、高分子樹脂又はエチレン結晶プラストマーは、細長いボディの合成フィラメントの全表面の少なくとも５０％、好ましくは７０％、最も好ましくは合成フィラメントの全表面の少なくとも９０％を覆う。この形態において、フィラメントは好ましくはそれらの表面にエチレン結晶プラストマーを有する。

さらに好ましい実施形態では、本発明のロープは、前記重量分率を有する複数のストランドの編まれた又は撚り合わせた構造であり、少なくとも５０重量％の当該サブストランドは、５．０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは２５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、より好ましくは１００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｓを有する。代替の実施形態では、本発明のロープは複数のストランドの編まれた又は撚り合わせた構造であり、当該ストランドは、重量分率χの合成フィラメントを有する複数のサブストランドから編まれ又は撚り合わされ、少なくとも５０重量％の当該サブストランドは５ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは１０ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_ＳＳを有する。当該好ましい長さのストランド又はサブストランドを有するロープは、上述した有害な挙動をあまり有さない商業的に魅力的なロープ設計を示す、すなわちテザーロープを通って長さ方向に伝播する衝撃波の肯定的な減衰挙動を示すことが観察される。好ましいストランド及びサブストレートの長さは、本発明に従うロープを製造し、加工することが簡単になる。当業者は、そこに存在する少なくとも重量分率χの合成フィラメントを有するこのようなロープの製造を可能にする編み技術を承知している。好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは少なくとも９５重量％のストランド又はサブストランドが、ここで上で定められる長さＬ_Ｓ又はＬ_ＳＳを有する。ここで定められるストランド及びサブストランドの重量％及び長さを有する組紐ロープ（組紐）又は撚ったロープは、好ましくは、それらの製造の間、ストランド又はサブストランドがそれぞれ規則的な間隔で、理想的にはロープ又はストランド内にまだ存在する対応するストランド及びサブストランドが終わったときにロープ又はストランド製造工程に導入される。言い換えれば、本発明に従うロープ内に存在するストランド又はロープは、従来知られている一般的なロープ又はストランドとして編みパターン又は撚り合わせパターンを有するが、ロープ又はストランドの長さに沿って、それらを形成するストランド又はサブストランドが規則的に終了する一方、新たなストランド又はサブストランドがロープ又はストランドにおいてそれらのそれぞれの位置を占めるという差異を有する。ゆえに、本発明の実施形態は、ロープが、ロープの長さ方向に沿って規則的な間隔でストランド端部又はサブストランド端部を有するものである。

高強度フィラメントを有するロープは、ロープに高強度を与える。ゆえに、本発明の実施形態は、ロープ及びテザーシステムに関し、ここでロープは少なくとも０．５０Ｎ／ｔｅｘのテナシティを有し、好ましくはロープは少なくとも０．６０Ｎ／ｔｅｘの、より好ましくは少なくとも０．７０Ｎ／ｔｅｘの、もっと好ましくは少なくとも０．８０Ｎ／ｔｅｘの、最も好ましくは少なくとも１．００Ｎ／ｔｅｘのテナシティを有する。本発明の更なる実施形態では、強度部材は、少なくとも０．９Ｎ／ｔｅｘの、好ましくは少なくとも１．１Ｎ／ｔｅｘの、より好ましくは少なくとも１．３Ｎ／ｔｅｘの、最も好ましくは少なくとも１．５Ｎ／ｔｅｘのテナシティを有する。

好ましくは、本発明のロープは、高いテナシティ及び大きい径を有する。これらの特徴の組み合わせは、ロープ又はテザーに少なくとも１０ｋＮの、より好ましくは少なくとも５０ｋＮの、最も好ましくは少なくとも１００ｋＮの破壊強度、いわゆる最小破断荷重（ＭＢＬ）を与える。ＭＢＬは、ＩＳＯ２３０７に従う試験によって得ることができ、ここでロープのテナシティはロープのタイターで当該ＭＢＬを割ることで計算される。

好ましくは、合成フィラメントは、ポリアミド及びポリアラミドから成る群、例えばポリ（ｐ－フェニレンテレフタルアミド）（Kevlar（登録商標）として公知）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ｛２，６－ジイミダゾ－［４，５ｂ－４’，５’ｅ］ピリジニレン－１，４（２，５－ジヒドロキシ）フェニレン｝（Ｍ５として公知）、ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）（Zylon（登録商標）として公知）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６，６として公知）、ポリ（４－アミノ酪酸）（ナイロン６として公知）、ポリエステル、例えばポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、及びポリ（１，４シクロヘキシリデンジメチレンテレフタレート）、ポリビニルアルコール、及びポリオレフィン、例えばポリエチレン及び／又はポリプロピレンのホモポリマー及びコポリマーから選択されるポリマーから製造されるフィラメントである。好ましい合成フィラメントは、ポリアラミドフィラメント及び高分子量又は超高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ又はＵＨＭＷＰＥ）繊維から選択される。好ましくは、ＨＭＷＰＥ繊維は溶融紡糸され、ＵＨＭＷＰＥはゲル紡糸され、例えばＤＳＭＤｙｎｅｅｍａ、ＮＬによって製造された繊維である。一形態において、合成フィラメントは、ｅ－ＰＴＦＥ繊維（Omnibend（登録商標）として公知）である。液晶ポリマー（ＬＣＰ）はVectran（登録商標）として知られている。

好ましい実施形態では、ロープは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）フィラメント、より好ましくはゲル紡糸されたＵＨＭＷＰＥフィラメントを有する。さらに好ましい実施形態では、ロープ内に存在する合成フィラメントの少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％、もっと好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは全てが、ＵＨＭＷＰＥフィラメントである。１つの実施形態では、テザー飛行風力発電システムは、複数の糸を有する複数の耐力主ストランドを有し、糸は超高分子量ポリエチレンを有する。別な実施形態では、糸内に存在する繊維の少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％、もっと好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは全てが、ＵＨＭＷＰＥ繊維である。

好ましくは、ＵＨＭＷＰＥフィラメント内に存在するＵＨＭＷＰＥは、少なくとも３ｄＬ／ｇ、より好ましくは少なくとも４ｄＬ／ｇ、最も好ましくは少なくとも５ｄＬ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有する。好ましくは、当該ＩＶは多くても４０ｄＬ／ｇ、より好ましくは多くても３０ｄＬ／ｇ、最も好ましくは多くても２５ｄＬ／ｇである。当該ＩＶは、デカリンにて１３５℃でＡＳＴＭＤ１６０１（２００４）に従い、溶解時間は１６時間であり、２ｇ／ｌ溶液の量に酸化防止剤としてのＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）を用いて、様々な濃度から０濃度まで測定した粘度を推定することで、決定されてもよい。ＵＨＭＷＰＥ繊維を製造するためのゲル紡糸工程の例が、特許文献９、特許文献１０、非特許文献１を含む多数の刊行物に記載されている。

好ましい実施形態によれば、ロープ及び／又はストランドはテザーを構成する前に予め伸ばされる。この予伸ステップは好ましくは高い温度であるがストランド内の（最低融解）フィラメントの融点より低い温度で、好ましくは範囲８０～１５０℃で実行される（熱延伸又は熱処理とも呼ばれる）。このような熱延伸ステップは特許文献１１又は特許文献１２に記載されている。

本発明のロープは、略円形の又は丸い断面だけでなく、長円形断面を有してもよく、すなわち張力を掛けられたロープの断面は、平坦な、楕円の、又は（主ストランドの数に依存して）殆ど長方形の形状を示す。このような長円形断面は好ましくは、１．２～４．０の範囲のアスペクト比、すなわち大きめの直径の小さめの直径に対する比（又は幅の厚さに対する比）を有する。

一形態において、張力を掛けられたロープの断面はここでは、３００ＭＰａの負荷下でのロープの断面である。

本発明に従うロープは、撚ったロープ、組紐ロープ、平行なロープ及び縄状に構成されたロープを含む様々な構成を有し得る。ロープ内のストランドの数も広範囲に変わり得るが、良好な性能と製造容易性の組み合わせに達するためには一般的に少なくとも３、好ましくは多くても１６である。好ましくは、本発明に従うロープは、組紐ロープ、撚ったロープ、平行ストランドロープ、スータッシュ組紐ロープ又は平行繊維ロープである。一形態において、本発明に従うロープはスータッシュ組紐ロープである。

１つの実施形態では、本発明に従うロープは、使用中のその一貫性を保持する頑丈でトルクバランスのあるロープをもたらすために組紐構造を有する。様々な組紐タイプが知られており、それぞれが一般的にロープを形成する方法によって識別される。適切な構造は、スータッシュ組紐、管状組紐、平坦組紐を含む。管状又は円形組紐は最も一般的なロープ用途の組紐であり、一般的に撚り合わされた２組のストランドから成り、様々なパターンが可能である。管状組紐内のストランドの数は広範囲に変わりうる。特に、ストランドの数が多い場合、及び／又はストランドが比較的薄い場合、管状組紐は中空コアを有してもよく、組紐は長円形状（楕円形状）に崩れてもよい。

本発明に従う組紐ロープにおけるストランドの数は、好ましくは少なくとも３である。ストランドの数に上限はないが、実際にはロープは一般に３２ストランドを上回らないだろう。特に適切なのは、８ストランド又は１２ストランドの組紐構造のロープである。このようなロープは、テナシティと曲げ疲労への耐性の有利な組み合わせをもたらし、比較的簡単な機械で経済的に作れる。

本発明に従うロープは、撚り長さ（撚った構造内の一巻のストランドの長さ）又は編み期間（組紐ロープの幅に対するピッチ長さ）が特に重要ではない構造を有してもよい。適切な撚り長さ及び編み期間は、ロープの直径の４～２０倍の範囲である。高めの撚り長さ又は編み期間は、高めの強度効率を有するが、あまり頑丈でなく撚り継ぎするのがより難しいより緩いロープになる。撚り長さ又は編み期間が短すぎると、テナシティを過度に減少させることになる。ゆえに、好ましくは、撚り長さ又は編み期間は、ロープの直径の約５～１５倍、より好ましくはロープの直径の６～１０倍である。

本発明に従うロープは、編み期間（すなわち、ロープの幅に対するピッチ長さ）又は撚り長さが特に重要ではない構造を有してもよく、適切な撚り長さ及び編み期間は４～２０倍の範囲である。高めの期間又は撚り長さは、高めの強度効率を有するが、あまり頑丈でなく撚り継ぎするのがより難しいより緩いロープになる。撚り長さが短すぎると、テナシティを過度に減少させることになる。ゆえに、好ましくは、編み期間は、約５～１５倍、より好ましくは６～１０倍である。

本発明に従うロープは、飛行風力発電システム用のテザーシステムの荷重支持コアに最大限に適している。ロープは、アンカー（係留）のために、場合によっては電流を高高度の風力エネルギーシステムに又は風力エネルギーシステムから供給するために使用できる。ロープは、地上発電機を具備した高高度の風力エネルギーシステムのテザーだけでなく、テザーが空中発電機からの電力を地上局に輸送するシステムのテザーにも適している。したがって、本発明は、少なくともウインチとテザーにより接続された空中ユニットを有する飛行風力発電システムであって、テザーが本発明に従うロープを有する飛行風力発電システムにも関する。本発明に従う飛行風力発電システムの実施形態では、このようなシステムは、テザーの過度の長さを収容するためのウインチと発電機を有する地上局を有する。ウインチは、それに接続された貯蔵ウインチと組み合わされたドラムウインチ又は牽引ウインチであってもよい。発電機が地上局の一部又は空中風力ユニットの一部であってもよい。後者の場合、空中ユニットから生成エネルギーを地上局に輸送するために、導電性テザーが使用される。当該飛行風力発電システムのテザーは、少なくとも２つのセクションを有し、少なくとも１つのセクションが本発明に従うロープを有し、第２セクションが、１．２～４．０のアスペクト比を有する円形断面又は長円形断面の別なロープを有し、本発明に従うロープは空中ユニットに取り付けられ、別な組紐ロープはウインチに取り付けられる。一般的に、テザーの２つのセクションはコネクターを介して接続されている。１つの実施形態では、当該飛行風力発電システムのテザーは、少なくとも２つのセクションを有し、少なくとも１つのセクションが本発明に従うロープを有し、第２セクションが、１．２～４．０の範囲のアスペクト比を有する円形断面又は長円形断面の別な組紐ロープを有し、空気力学的な組紐ロープは空中ユニットに取り付けられ、別な組紐ロープはウインチに取り付けられる。

本発明者は、ロープの有益な特性が前記ロープの長手方向に伝播する及び干渉する衝撃波の減衰から生じることを認識した。仮定すると、振動の重ね合わせ及び増幅は、振動周波数、フィラメント寸法及び係数、ロープ寸法及び操作時のテンションなどのパラメータの複雑な相互作用である。望ましくない一組のパラメータが、空中アプリケーションにおけるロープの静的使用の際に、すなわち空中ユニットの固定した高度で引き起こされ得るが、ダイナミックに操作されるとき、すなわち地上発電ユニットなどを用いて周期的な巻き上げ－繰り出し用途で操作されるとき、ロープは好ましくない一組のパラメータを受けるようである。ゆえに、本発明は、基地と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比が１０～１．５である、本発明に従う飛行風力発電システムにおける本発明に従うロープの使用にも関する。

ウインチ（３）とテザー（２）により接続された空中ユニット（４）を有する本発明に従う飛行風力発電システムの実施形態を概略的に示す。本発明に従うロープの実施形態を概略的に示す。本発明に従う飛行風力発電システムの実施形態を概略的に示す。大きめの直径（Ｄ）（又は幅）と小さめの直径（ｄ）（又は厚さ）を有する長円形断面の別な組紐ロープ（９）の断面を概略的に示す。

本発明は以下の実施形態を含む。
１．少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有するロープであって、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有しているロープにおいて、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの範囲の長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とする。

２．前記ロープが少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有しており、前記ロープが少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有しているロープにおいて、荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とする実施形態１のロープ。

３．前記重量分率が少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、最も好ましくは少なくとも９９重量％であることを特徴とする実施形態１又は２のロープ。

４．前記ロープがポリマーマトリックスをさらに有する、実施形態１～３のいずれか一つのロープ。

５．荷重支持コア内のポリマーマトリックスに対する合成フィラメントの重量配分比は１００～４、好ましくは５０～５、最も好ましくは４０～８である、実施形態４のロープ。

６．前記重量分率の合成フィラメントは０．０５～１．０ｍの、好ましくは０．１０～０．７５ｍの、最も好ましくは０．１５～０．５ｍの長さＬ_Ｆを有する短繊維である、実施形態１～５のロープ。

７．前記ロープが、重量分率χの合成フィラメントを有する複数のストランドの編まれた又は撚り合わされた構造であり、少なくとも５０重量％の当該サブストランドは、５．０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは２５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、より好ましくは１００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｓを有する、実施形態１～５のロープ。

８．前記ロープは、複数のストランドの編まれた又は撚り合わされた構造であり、当該ストランドは、重量分率χの合成フィラメントを有する複数のサブストランドから編まれ又は撚り合わされ、少なくとも５０重量％の当該サブストランドは５ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは１０ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_ＳＳを有する、実施形態１～５のロープ。

９．少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは少なくとも９５重量％の前記ストランド又はサブストランドが、長さＬ_Ｓ又はＬ_ＳＳを有する、実施形態７又は８のロープ。

１０．前記ロープが、ロープの長さ方向に沿って規則的な間隔でストランド端部（末端）又はサブストランド端部（末端）を有する、ストランドの編まれた又は撚り合わされた構造を有する、実施形態７～９のロープ。

１１．前記合成フィラメントが、ポリアラミドフィラメント及び超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）フィラメントから成る群から選択される、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１２．前記フィラメントが少なくとも１．５Ｎ／Ｔｅｘ、好ましくは２．０Ｎ／Ｔｅｘ、最も好ましくは２．５Ｎ／Ｔｅｘのテナシティを有する、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１３．少なくとも３００ｍの長さを有する、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１４．前記ロープが組紐ロープ、撚ったロープ、平行なストランドロープ、スータッシュ組紐ロープ又は平行繊維ロープである、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１５．前記ロープが組紐ロープ、撚ったロープ又はスータッシュ組紐ロープである、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１６．前記ロープが平行なストランドロープ又は平行繊維ロープである、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１７．前記テザーが導電性であり、好ましくは前記テザーがチャンネルの１つの内側に導電性要素を有する、先行の実施形態のいずれか一つのロープ。

１８．少なくとも、ウインチと、テザーで接続された空中ユニットを有する飛行風力発電システムであって、前記テザーが先行の実施形態のいずれか一つに従うロープを有するシステム。

１９．発電機、先行の実施形態のいずれか一つに従うテザー、ウインチを有する地上局を有する飛行風力発電システムであって、前記テザーが前記空中ユニットと前記ウインチを接続しているシステム。

２０．前記ウインチが、前記テザーの過度の長さを収容するための、それに接続された貯蔵ウインチと組み合わされたドラムウインチ又は牽引ウインチである、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２１．前記発電機が地上局の一部である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２２．前記発電機が空中風力ユニットの一部であり、前記テザーが生成されたエネルギーを前記空中ユニットから前記地上局に輸送するのに適した導電性テザーである、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２３．空中ユニットが凧、気球、飛行機又はドローンから選択される、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２４．前記ウインチが巻き上げウインチである、実施形態１７又は１８に従う飛行風力発電システム。

２５．前記ロープが長円形断面を有し、好ましくは当該長円形断面は、１．２～４．０の範囲のアスペクト比（縦横比）を有し、当該アスペクト比はより大きい径のより小さい径に対する比である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２６．前記ロープが長円形断面を有し、好ましくは当該長円形断面は、１．２～４．０の範囲のアスペクト比（縦横比）を有し、当該アスペクト比は幅の厚さに対する比である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２７．前記テザーが、前記空中ユニットをアンカーポイントに係留するために先行の実施形態のいずれか一つに従う耐荷力ロープを有し、好ましくは当該アンカーポイントが地上に、船のデスク（甲板）、海上プラットフォーム又は海底に接続している、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２８．前記テザーが少なくとも２つのセクションを有し、第１セクションが先行の実施形態のいずれか一つに従うロープを有し、第２セクションが、１．２～４．０のアスペクト比を有する円形断面又は長円形断面の別なロープを有し、前記先行の実施形態のいずれか一つに従うロープは前記空中ユニットに取り付けられ、別な組紐ロープは前記ウインチに取り付けられ、前記ウインチと空中ユニットが接続されるように前記第１及び第２セクションはコネクターを介して接続されている、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

２９．ウインチと空中ユニットの間のロープの長さが１００ｍ～１０，０００ｍの範囲にある、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

３０．ウインチと空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間の変動を可能にし、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システム。

３１．基地と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システムにおける先行の実施形態のいずれか一つに従うロープの使用。

３２．ウインチと空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う飛行風力発電システムにおける先行の実施形態のいずれか一つに従うロープの使用。

３３．テザー飛行風力発電システム用のテザーケーブルの荷重支持コアとしての、先行の実施形態のいずれか一つに従うロープの使用。

３４．飛行風力発電システムがダイナミックに操作される、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

３５．飛行風力発電システムが周期的な巻き上げ－繰り出し用途で操作される、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

３６．基地が地上発電装置である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

３７．前記テザーが、前記システムをアンカーポイントに係留するために先行の実施形態のいずれか一つに従う耐荷力ロープを有し、好ましくは当該アンカーポイントが地上又は海底である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

３８．前記テザーが少なくとも２つのセクションを有し、少なくとも１つのセクションが実施形態のいずれか一つに従うロープを有し、第２セクションが、１．２～４．０のアスペクト比を有する円形断面又は長円形断面の別なロープを有し、前記実施形態のいずれか一つに従うロープは前記空中ユニットに取り付けられ、別な組紐ロープは前記ウインチに取り付けられている、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

３９．ウインチを有する基地と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも８，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１５０ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

４０．ウインチを有する基地と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも５０ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

４１．ウインチを有する地上局と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも８，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１５０ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

４２．ウインチを有する地上局と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも５０ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、先行の実施形態のいずれか一つに従う使用。

図面の記載
図１は、ウインチ（３）とテザー（２）により接続された空中ユニット（４）を有する本発明に従う飛行風力発電システムの実施形態を概略的に示し、テザーは、本発明に従うロープ（１）を有する。ウインチ（３）は地上局（５）の一部である。地上局は、地上、船の甲板、一般的に船首、海底の海上プラットフォームに接続している（集合的に６と称する）。

図２は、本発明に従うロープの実施形態を概略的に示す。ロープ（１）は、長さＬ_Ｒを有し、また長さＬ_Ｆを有する複数の合成フィラメント（１０）を有する。長さＬ_Ｒは、ウインチ（３）と空中ユニット（４）の間の距離として定められる。操作中、Ｌ_Ｒは、Ｌ_ｍａｘとＬ_ｍｉｎの間、すなわち最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である。

図３は、本発明に従う飛行風力発電システムの実施形態を概略的に示す。この実施形態では、テザー（２）は、少なくとも２つのセクションを有する。第１セクション（８）は本発明に従うロープを有し、第２セクション（９）が、１．２～４．０のアスペクト比を有する長円形断面の別なロープを有する。本発明に従うロープ（８）は空中ユニット（４）に取り付けられ、別な組紐ロープ（９）はウインチ（３）に取り付けられ、ウインチと空中ユニットが接続されるように前記第１セクション（８）及び第２セクション（９）はコネクター（７）を介して接続されている。

図４は、大きめの直径（Ｄ）（又は幅）と小さめの直径（ｄ）（又は厚さ）を有する長円形断面の別な組紐ロープ（９）の断面を概略的に示す。好ましくは長円形断面は、１．２～４．０の範囲のアスペクト比（縦横比）、すなわち大きめの直径の小さめの直径に対する比（又は幅の厚さに対する比）を有する。

１ロープ
２テザー
３ウインチ
４空中ユニット
５地上局
６地上、船の甲板、一般的に船首、海底の海上プラットフォーム

Claims

少なくとも１００ｍの長さＬ_Ｒを有するロープであって、少なくとも１．０Ｎ／ｔｅｘのフィラメントテナシティを有する複数の合成フィラメントを有しているロープにおいて、
荷重支持コア内に存在する総重量の重量分率χの合成フィラメントが０．０１ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆ、好ましくは０．０５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｆを有し、当該重量分率が少なくとも５０重量％であることを特徴とするロープ。
前記重量分率が少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、最も好ましくは少なくとも９９重量％である、ことを特徴とする請求項１に記載のロープ。
前記ロープがポリマーマトリックスをさらに有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロープ。
前記荷重支持コア内における合成フィラメントのポリマーマトリックスに対する重量配分比は１００～４、好ましくは５０～５、最も好ましくは４０～８である、ことを特徴とする請求項３に記載のロープ。
前記重量分率の合成フィラメントは０．０５ｍ～１．０ｍの、好ましくは０．１０ｍ～０．７５ｍの、最も好ましくは０．１５ｍ～０．５ｍの長さＬ_Ｆを有する短繊維である、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のロープ。
前記ロープが、重量分率χの合成フィラメントを有する複数のストランドの編まれた又は撚り合わされた構造であり、少なくとも５０重量％の当該ストランドは、５．０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは２５ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、より好ましくは１００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２００ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_Ｓを有する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のロープ。
前記ロープは、複数のストランドの編まれた又は撚り合わされた構造であり、当該ストランドは、重量分率χの合成フィラメントを有する複数のサブストランドから編まれ又は撚り合わされ、少なくとも５０重量％の当該サブストランドは５ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、好ましくは１０ｍ～０．０７＊Ｌ_Ｒ、最も好ましくは２０ｍ～０．７＊Ｌ_Ｒの長さＬ_ＳＳを有する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のロープ。
少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは少なくとも９５重量％の前記ストランド又はサブストランドが、前記長さＬ_Ｓ又はＬ_ＳＳを有する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のロープ。
前記ロープが、ロープの長さ方向に沿って規則的な間隔でストランド端部又はサブストランド端部を有する、ことを特徴とする複数のストランドの編まれた又は撚り合わされた構造を有する請求項６～８のいずれか一項に記載のロープ。
前記合成フィラメントが、ポリアラミドフィラメント及び超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）フィラメントから成る群から選択される、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のロープ。
前記フィラメントが少なくとも１．５Ｎ／ｔｅｘ、好ましくは２．０Ｎ／ｔｅｘ、最も好ましくは２．５Ｎ／ｔｅｘのテナシティを有する、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のロープ。
少なくとも３００ｍの長さを有する、ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のロープ。
前記ロープが組紐ロープ、撚ったロープ、平行なストランドロープ、スータッシュ組紐ロープ又は平行繊維ロープである、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載のロープ。
少なくとも、ウインチと、テザーで接続された空中ユニットを有する飛行風力発電システムであって、前記テザーが請求項１～１３のいずれか一項に記載のロープを有する飛行風力発電システム。
基地と空中ユニットの間のロープの長さが、最大長さＬ_ｍａｘと最小長さＬ_ｍｉｎの間で変動し、Ｌ_ｍａｘは最大でも１０，０００ｍであり、Ｌ_ｍｉｎは少なくとも１００ｍであり、Ｌ_ｍａｘのＬ_ｍｉｎに対する比は１０～１．５である、請求項１４に記載の飛行風力発電システムにおける請求項１～１３のいずれか一項に記載のロープの使用。