JP4928614B2

JP4928614B2 - カイトの飛行の自動制御を行うためのシステム

Info

Publication number: JP4928614B2
Application number: JP2009539879A
Authority: JP
Inventors: マリオミラネーゼ，; アンドレアミラネーゼ，; カルロノヴァラ，
Original assignee: Kite Gen Research SRL
Current assignee: Kite Gen Research SRL
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: CN101553397A; US8100366B2; BRPI0720026B1; NO337708B1; AU2007331022B2; DE602007009419D1; ITTO20060874A1; ATE482138T1; AU2007331022A1; CA2673089C; EP2091809B1; CN101553397B; EP2091809A1; ZA200903465B; CA2673089A1; JP2010512264A; RU2448864C2; US20100019091A1; NO20092559L; RU2009126561A

Description

本願発明は、パワーウイング（以下 “カイト”と記す）の飛行の適切な自動制御システムの指令を出すための装置に関する。特に、地上の変換装置にケーブルを通じで連結したカイトの飛行を通して、風力から電力又は機械的エネルギーへの変換を最も効果的にするための装置である。

いくつかの先願特許から、風力源によって生み出される機械的エネルギーを別の形のエネルギーへ、典型的には電力へ変換することができる装置、つまり、ケーブルを通じてそれに連結したカイトを使って風から風力を引き出す装置、を通して、風力を電気又は機械的エネルギーに変換するプロセスは実際に周知である。特に、TO2003A000945（イタリア特許出願番号）、04028646.0（ＥＰ特許出願番号）、TO2006A000372（イタリア特許出願番号）は、“カルーセル”タイプのシステムに連結したカイトの飛行を制御することによって、又は、けん引と戻しのステップを通して、気流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムを開示する。過去に、カイトを通じて気流を捕える装置の使用によってボートを引っ張ることに関する装置もいくつか提案された。特に、British Patent No. 2,098,951、 U.S. Patent No. 5,056,447、 U.S. Patent No. 5,435,259、 International Patent Application No. WO03097448、 U.S. Patent Application No. US2004035345、 U.S. Patent Application No. US2004200396、 International Patent Application No. WO2005100147、 International Patent Application No. WO2005100148、 International Patent Application No. WO2005100149、 German Patent Application No. DE102004018814に提案されている。

上述のシステムにおいて、カイトの飛行の制御は添付の図１で示されるようなシステムを通して得られ、一般的に制御システム１は、
カイト２自身とそれが影響を受ける３座標軸加速機の空間中の少なくとも位置と始点を取り扱う第１の情報を検出することに適したカイト２上の検出手段３、
少なくともカイト２のケーブルを操縦する張力の合計とそれらの相対位置、浸されたカイト２中の気流Ｗの方向と強さを処理する第２の情報を検出するのに適した地上の検出手段５、
上記第１の情報と第２の情報コンテンツを、可動ユニット４を通じてカイト２の操縦ケーブル６を操作する機械的ドライブにおいて機能する適切な制御動作へ変換させるために適しており、ユニット４がケーブル６上で実行しなければならない動作は、２つのケーブル６のパラレルな巻き戻し−巻き返し、ケーブル６の位置についての差動制御、の実質的に２つのタイプである、第１の情報と第２の情報についての処理及び制御方法７、
を有する制御システム１である。

すでに従来技術によって提案されている動作モードは、２つの独立したモーターによって稼動されるケーブル６を巻き取るための２つのウインチによって上述の２つの動作をなす。この点において、しかしながら、ウインチの高い慣性は、カイトの飛行を制御する性能を限定するとき、差動制御の準備可動を極端に減少させるおそれがある。さらに、この組み合わせによって、二つのケーブルのパラレルな巻き戻し−巻き返しに関与する動力が大きいこと、そして巻き戻し−巻き返し運動を制御するために必要な精度が小さいこと、を有利に捉えることはできない。一方、ケーブルの差動制御は、動力が小さく、必要な精度が高い。上記の組み合わせにおいて、二つのモーターは二つのケーブルのパラレルな巻き戻し−巻き返しのために必須な大きな動力と、差動制御のために必要とされる精度の両方を有しなければならない。そこで、二つの高価なモーターの使用が必要となる。

そこで、本願発明の目的は、少なくとも二つの双方の独立モーターが使われており、その片方はケーブルの巻き戻し−巻き返しといった動作を行い、もう片方は差動制御動作を行うシステムを提供することによって従来技術の問題を解決することである。

次の記載から表されるように、発明についての上記の点、他の目的、有利点が、請求項１に記載されているようなカイトの飛行の自動制御を行うシステムによって得られる。本願発明の好ましい実施の形態と非自明なバリエーションは従属項の主題である。

そこで、本願発明は、何ら限定しない例として提供されるいくつかの好ましい実施の形態によって、より正確に記載される。添付の図面を参照されたい。
図１は、従来技術によるカイトの飛行の制御の実施形態について、回路の配置図を示す。
図２は、本願発明によるカイトの飛行の自動制御を行うためのシステムの実施形態について、回路の配置図を示す。

図２について、本願発明によって少なくとも一つのカイト１１の飛行の自動制御を行うためのシステム１０は、
少なくとも二つのウインチ１４a、１４bの回転を制御するために適した少なくとも一つの第一稼働モーター１２であって、カイト１１の制御と操縦のための少なくとも二つのケーブル１３のうち少なくとも一つがその各々において巻かれるウインチであって、上記ウインチ１４a、１４bにおいてケーブル１３の巻き戻し−巻き返しの動作をさせるために、各々のケーブル１３はトランスミッション２０の適切なシステムによってカイト１１とそれぞれのウインチ１４a、１４bの間に含まれる長さの中で操られ、同時発生的で同一なケーブルの巻き戻し−巻き返し動作をさせるために、好ましい実施の形態において、ウインチ１４ａ、１４ｂは、同じ直径を持つドラムを有し、いずれも第１稼働モーター１２と同じ運転シャフト１２aに差し込まれる、少なくとも一つの第一稼働モーター１２、
少なくとも１つのスライド１６の転換運動（例えば、矢印Ｆｔに示される方向に沿って）を制御するために適した少なくとも一つの第二稼働モーター１５であって、上記スライドは２つのケーブル１３の差動制御動作を行うためにケーブル１３の分岐するトランスミッションのための少なくとも２つのブロック１７を備えており、特に転換運動を行うために、第二稼働モーター１５が少なくとも一つのラックタイプメカニズム１５aを通してスライド１６と連携し、ラックタイプメカニズム１５aがスライド１６と一体である少なくとも一つのラック１５ｃに噛み合う第二稼働モーター１５によって稼動する少なくとも一つの操縦歯車１５bから作られており、スライド１６の転換運動Ｆ_Ｔの方向は、明らかに操縦歯車１５ｂの回転方向（矢印Ｆ_Ｒによる例として表される）に依存している、少なくとも一つの第二稼働モーター１５、
を有することを表している。

また、おそらく本願発明によるシステム１０は、
風の乱気流などによって誘発するケーブル１３上のカイト１１のけん引力バリエーションを緩和する少なくとも一つの吸収システム１８、
例えばロードセルとして作られて、けん引力の瞬間的な値を算出するために適した少なくとも一つのロードセンサー１９であって、その値は、発生した力を最適化し、大きな風の乱気流の場合にオーバーロードする構造上のリスクを最小限にするための調停を行うために、カイトの飛行の制御システムによって使用される値である、少なくとも一つのロードセンサー１９、
を有し得る。

本願発明のカイトの飛行の制御を行うためのシステム１０において、ブロック１７を通して２つのケーブル１３によってスライド１６上に及ぼされるけん引力はほとんど相殺されるため、第一稼働モーター１５によって必要とされる動力は非常に小さいことが注目される。さらに、スライド１６の動きに関わる慣性が非常に低く（ウインチ１４a、１４ｂのものについて）、カイト１１の飛行を制御するときに高い応答準備状態を可能としている。

Claims

ケーブル（１３）によって制御及び操縦される少なくとも一つのカイト（１１）の飛行の自動制御を行うためのシステム（１０）であって、
それぞれのウインチ（１４ａ、１４ｂ）の上の前記ケーブル（１３）の巻き戻し−巻き返し動作を発揮するために適切な少なくとも一つの第一稼働モーター（１２）と、
前記ケーブル（１３）の差動制御動作を行うために適切な少なくとも一つの第二稼働モーター（１５）と、
を含む、ことを特徴とするシステム（１０）。
前記第一稼働モーター（１２）は、前記二つのウインチ（１４ａ、１４ｂ）の回転を操縦する、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記ウインチ（１４ａ、１４ｂ）は、
同じ直径のドラムを有しており、
前記第一稼働モーター（１２）の同じ操縦シャフト（１２ａ）に差し込まれる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム（１０）。
前記ケーブル（１３）の各々は、トランスミッション（２０）のシステムによって前記カイト（１１）とそれぞれのウインチ（１４ａ、１４ｂ）の間に含まれる長さにおいて操縦されている、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記第二稼働モーター（１５）は、少なくとも１つのスライド（１６）の変換運動（Ｆ_Ｔ）を操縦し、前記スライドが前記ケーブル（１３）の分岐するトランスミッションのための少なくとも二つのブロック（１７）を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記第二稼働モーター（１５）は、前記スライド（１６）と一体である少なくとも一つのラック（１５ｃ）に噛み合う前記第二稼働モーター（１５）によって稼動する少なくとも一つの操縦歯車（１５ｂ）を含む少なくとも一つのラックタイプメカニズム（１５ａ）を通して、前記スライドと連携するために適切である、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
ケーブル上（１３）のカイト（１１）のけん引力のバリエーションを緩和するために適切な少なくとも一つの吸収システム（１８）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記けん引力の瞬間的な値を算出するために適した少なくとも一つのロードセンサー（１９）を含む、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム（１０）。
前記ロードセンサー（１９）がロードセルである、ことを特徴とする請求項８に記載のシステム（１０）。