KR101315626B1 - 자유 비행하는 제한된 날개 요소의 조향 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 추진 시스템의 조향 유닛에 관한 것으로서, 이 조향 유닛은, 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블(43)의 제 1 단부를 고정하는 제 1 고정 부착 수단(35), 제 2 단부가 공기역학적 날개 요소(10)에 고정된 다수의 견인 케이블(40a, 40b, 41a, 41b)을 부착하기 위한 제 2 부착 수단(31a, 31b, 36a, 36b, 33, 34), 견인력을 전달하기 위해 제 1 부착 수단을 제 2 부착 수단에 연결하는 기계적 지지 프레임(100, 110)을 포함한다. 본 발명은, 양호한 조종성 및 안정성을 위한 개량된 설계구조를 갖는 조향 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따라, 개량된 조향 유닛의 제 2 부착 수단은, 적어도 하나의 상부 고정 부착점(31a, 31b), 좌측 가동 부착점(36a), 우측 가동 부착점(36b), 및 상부 고정 부착점(31a)과 좌측 가동 부착점(36a) 사이의 거리를 변화시키고 또 상부 고정 부착점(31b)과 우측 가동 부착점(36b) 사이의 거리를 변화시키기는 조향 액츄에이터 수단(33, 34, 120, 130, 140a-c)을 포함한다.

Description

자유 비행하는 제한된 날개 요소의 조향 유닛{STEERING UNIT FOR FREE FLYING, CONFINED WING ELEMENT}
본 발명은 풍력 추진 시스템용 조향 유닛에 관한 것으로서, 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블의 제 1 단부를 고정시키는 제 1 고정 부착 수단과, 제 2 단부가 공기역학적 날개 요소에 고정되는 다수의 견인 라인의 제 1 단부를 부착시키는 제 2 부착 수단을 포함한다. 견인력을 전달하기 위해, 기계적 지지 프레임이 제 1 부착 수단을 제 2 부착 수단에 연결한다. 본 발명의 다른 측면은, 이러한 조향 유닛을 포함하는 공기역학적 풍력 추진 시스템이다. 또한, 본 발명은 이러한 공기역학적 풍력 추진 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 풍력 추진 시스템은, 다수의 견인 라인을 통해서 날개 요소에 근접하게 조향 유닛에 연결되는 공기역학적 날개 요소를 기본적으로 포함한다. 조향 유닛 자체는 단일의 견인 케이블을 통해서, 공기역학적 날개 요소에 의해 발생된 견인력이 전달될 장치 또는 에너지 변환기에 연결된다.
이러한 풍력 추진 시스템은 WO2005/100150 호 및 WO2005/100147 호에 개시되어 있다.
이러한 풍력 추진 시스템의 적용 분야 및 효율을 확대시키기 위해서, 공기역학적 날개 요소의 크기를 증대시키는 것이 일반적으로 요망된다. 예컨대 화물선(cargo ship)을 예인하는데 사용될 수도 있는 효율적인 풍력 추진 시스템을 제공하는 것을 목표로 하는 경우, 연과 같은 공기역학적 날개 요소가 160 내지 5,000㎡의 면적을 가질 필요가 있다. 이러한 대규모 날개 요소와 관련된 일반적인 문제점은 그들 비행의 제어이다. 또한, 존재하는 증가된 풍속을 이용하기 위해서 날개 요소가 높은 고도로 비행하는 것이 요망되기 때문에, 날개 요소를 하나 이상의 견인 라인을 통해 지면 부착점에 연결하는 것은 부착 수단의 중량을 증가시키므로 효과적이지 않다. 따라서, 날개 요소를 다수의 견인 라인을 통해 날개 요소 가까이에 배열된 곤돌라에 연결하는 것이 필요한 반면에, 곤돌라 자체는 하나의 단일 견인 케이블을 통해 지면 또는 선박상의 베이스 부착점에 연결된다.
이러한 풍력 추진 시스템의 배치를 선택하면, 첫 번째 문제점은 곤돌라와 관련된 날개 요소의 방향 및 속도를 조향하는 방법이다. 본 발명의 목적은, 시스템의 조향 움직임을 향상시키는 것이 가능한 이러한 곤돌라의 조향 유닛을 제공하는 것이다.
이러한 배치와 관련된 추가의 문제점은 곤돌라의 중량이다. 일반적으로, (ⅰ) 곤돌라의 중량이 날개 요소에 의해 지지됨으로써 베이스 부착점에 전달되는 견인력이 감소하고 (ⅱ) 큰 관성 질량이 날개 요소의 조종성에 악영향을 미치기 때문에, 중량을 최소화하는 것이 요망된다. 그러나, 곤돌라에 의해서 전달되어야 할 힘은 곤돌라 내의 지지 구조물의 치수 감소에 다소 잘 견딘다. 본 발명의 목적은, 견인력을 전단하는 능력과 관련하여 최적 중량을 가진 그러한 곤돌라의 조향 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 베이스 부착점에 근접하게 배열된 베이스 제어 유닛으로부터 날개 요소의 비행 변수들을 제어하는 것이 보통 필요하다. 일반적으로, 이것은 조향 유닛 내의 액츄에이터를 제어하기 위해서, 베이스 제어 유닛으로부터 곤돌라 내의 조향 유닛으로의 제어 신호의 전달을 필요로 한다. 이러한 구성과 관련된 일반적인 문제점은, 제어 신호의 전달이 방해되는 경우 날개 요소가 통제 불가능하게 된다는 위험이다. 본 발명의 다른 목적은, 이러한 위험을 감소시키거나 심지어 제거하는 것이 가능한 풍력 추진 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 전술한 조향 유닛에 있어서, 제 2 부착 수단이 적어도 하나의 상부 고정 부착점, 좌측 가동 부착점, 우측 가동 부착점, 및 상부 고정 부착점과 좌측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키고 그리고 상부 고정 부착점과 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키기 위한 조향 액츄에이터 수단을 포함하는, 조향 유닛이 제공된다.
본 발명에 따르는 조향 유닛은, 그것에 부착된 공기역학적 날개 요소를 조향하는 정교한 설비를 제공한다. 조향 유닛의 기본 개념은, 공기역학적 날개 요소에 부착된 견인 라인을 그것에 부착하기 위한 고정된 우측 가동 및 좌측 가동 부착점의 제공에 의존한다. 본 발명에 따라, 상부 고정 부착점 또는 복수의 이러한 상부 고정 부착 점은, 공기역학적 날개 요소의 중앙부에 부착된 견인 라인에 연결된다. 좌측 가동 부착점은 공기역학적 날개 요소의 좌측 부분에 부착된 견인 라인에 부착되도록 배열되고, 우측 가동 부착점은 공기역학적 날개 요소의 우측 부분에 부착된 견인 라인에 부착되도록 각각 배열된다.
따라서, 가동 부착점들 중 하나와 상부 고정 부착점 사이의 거리를 줄이고 그리고 다른 가동 부착점과 상부 고정 부착점 사이의 거리를 선택적으로 추가로 연장시킴으로써, 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키도록 기하학적 형상을 바꿀 수 있다. 특히, 공기역학적 날개 요소의 기하학적 형상은, 2개의 가동 부착점이 상부 고정 부착점으로부터 동일한 거리에 배열되는 대칭 형상으로부터, 공기역학적 날개 요소가 한쪽에서는 조향 유닛을 향하는 방향으로 절곡되고 그리고 다른 쪽에서는 조향 유닛으로부터 떨어진 방향으로 선택적으로 추가로 절곡되는 비대칭 형상으로 변경될 수 있다.
바람직하게는, 공기역학적 날개 요소는 종래 기술의 연에 공지된 바와 같이 절곡되는 단면 형상을 가지며, 이 절곡부의 곡률은 가동 부착점을 이동시킴으로서 변화된다.
본 발명에 따르면, 가동 부착점은 조향 유닛의 기계적 지지 프레임의 외측에 배열될 수도 있다. 그러나, 가동 부착점에 부착된 견인 라인의 견인력을 전달하는데 부수적으로 생기는 하중 점이 지지 프레임 내에 배열되는 것이 바람직하다.
바람직한 제 1 측면에 따라, 조향 액츄에이터 수단은 벨트를 선택 방향으로 선택적으로 구동하는 액츄에이터를 포함하며, 벨트의 제 1 단부는 좌측 가동 부착점을 제공하고 벨트의 제 2 단부는 우측 가동 부착점을 제공한다. 이러한 바람직한 실시예에 의하면, 벨트를 한방향으로 구동할 때 좌우측 가동 부착점의 유사 이동이 달성된다. 상세하게는, 상부 고정 부착점과 가동 부착점들 중 하나 사이의 거리는 증가하는 반면, 부착점들 중 다른 하나 까지의 거리는 감소한다.
이 실시예는, 조향 액츄에이터 수단이 기계적 지지 프레임 및 벨트에 회전 가능하게 고정된 종동 휠을 포함하고, 벨트는 휠 둘레에 적어도 부분적으로 감겨 있고, 벨트의 제 1 단부는 좌측 가동 부착점을 제공하고 벨트의 제 2 단부는 우측 가동 부착점을 제공하는 점에서 더욱 개선될 수도 있다. 이러한 바람직한 실시예에 따르면, 종동 휠은 가동 부착점에 작용하는 견인력에 부수적으로 생기는 하중 점의 역할을 하며, 이러한 견인력은 휠의 회전 베어링을 거쳐서 기계적 지지 프레임에 전달된다. 휠은 전기 모터로 구동될 수도 있는데, 그 회전 속도는 바람직하게는 감속 기어를 거쳐 휠에 전달됨으로써, 휠에 작용하는 토크를 향상시킨다. 감속 기어는 위성 기어, 조화 구동 기어, 스미토모 기어(sumitomo gear) 또는 스피니어 기어(spinea gear) 중에서 선택될 수도 있다.
종동 휠을 작동시키는 다른 해결책, 예컨대 휠에 연결되고 직선형 액추에이터(linear actuator)로 편심 작동되는 레버를 실현할 수도 있다.
실제로, 종동 휠은 톱니바퀴(toothed wheel)이며 벨트는 휠에 의해 쌍을 이루어 수용되도록 이가 형성되는 것이 바람직하다. 이것은, 휠의 회전을 가동 부착점의 운동으로 안전하게 전달하는 것을 보장한다.
다른 해결책에 따르면, 조향 액츄에이터 수단은, 지지 프레임에 부착되고 상부 고정 부착점과 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키도록 된 제 1 액츄에이터와, 지지 프레임에 부착되고 상부 고정 부착점과 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키도록 된 제 2 액츄에이터를 포함한다. 제 1 및 제 2 액츄에이터는, 제 1 단부가 지지 프레임에 부착되고 또 제 2 단부가 좌우측 가동 부착점을 각각 제공하는 공기압 또는 유압 실린더일 수도 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 지지 프레임은 적어도 하나, 바람직하게는 2개 이상의 지지 판을 포함한다.
또한, 지지 프레임은, 서로 일정 거리에 배열되고 또 적어도 하나의 상부 고정 부착점과 제 1 부착 수단을 사이에 끼우는 두 개 이상의 지지판을 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 실시예에 의하면, 경량의 구조와 지지 프레임에 작용하는 견인력의 안전한 전달을 허용하는 지지 프레임의 구조가 실현된다. 지지판은, 경금속 합금, 섬유 강화 폴리머(fiber reinforced polymers) 등으로 제조될 수도 있다. 특히, 2개의 지지판이 제 1 부착 수단으로부터 상부 고정 부착점(들)까지 연장될 수도 있다.
추가의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 고정 부착 수단과 제 2 부착 수단의 하중 입사점은, 견인력을 전달하는 신장 섬유 로빙(tensional fiber roving)으로 연결된다. 이 바람직한 실시예는, 제 1 고정 부착 수단과 제 2 부착 수단 사이에 작용하는 주요 힘이 장력이므로, 특히 이러한 장력을 전달하도록 된 구조체와 이들 부착 수단을 연결함으로써 조향 유닛의 경량 구조를 바람직하게 실현할 수도 있다는 결론에 의존한다. 바람직한 실시예에 따르면, 섬유 로빙은 견인력을 전달하는데 사용된다. 섬유 다발은 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 의도하는 목적에 부합하는 다른 섬유 중에서 선택될 수도 있다. 이 실시예에 따라, 로빙을 제공하기 위해 다수의 섬유가 사용된다. 섬유들은 로빙 내에 평행하게 배열되고, 그리고 예컨대 매트릭스 재료 또는 섬유의 꼬임, 인터레이싱(interlacing) 또는 인터위빙(interweaving)과 같은 기계적 상호작용에 의해서 서로에 대한 일종의 접속을 가질 수도 있다.
또한, 지지 프레임은 서로 일정 거리에 배열된 적어도 2개의 지지판을 포함하고, 제 1 고정 부착 수단과 상부 고정 부착점은, 지지 판들 중 하나로부터 다른 하나까지 연장되고 견인력을 전달하기 위해 인장 섬유 로빙에 의해 연결되는 강성 봉(rod)인 것이 바람직하다. 유닛의 관련된 기계적 특성을 포기하지 않고 조향 유닛의 경량 구조를 허용하기 때문에 이 실시예가 특히 바람직하다. 이 실시예에 따라, 인장 섬유 로빙은 지지 판 내에 통합되거나 또는 지지판으로부터 일정 거리에 배열될 수도 있다. 봉은 지지 판 내에 구조적으로 고정되는 반면에 봉 사이의 견인력은 주로 섬유 로빙을 거쳐 전달되는 것이 바람직하므로, 이들 판으로부터의 섬유 로빙의 분리된 배열의 경우에 지지 판에 작용하는 중 하중을 피할 수 있다.
특히, 인장 로빙은 지지 판 중 하나에 인접한 제 1 세트의 섬유 로빙과 지지 판 중 다른 하나에 인접한 제 2 세트의 로빙을 포함한다. 이것에 의해서, 봉이 섬유 로빙의 세트에 의해서 지지 판 내에 고정된 그들 단부에 가깝게 고정되고, 그에 따라서 봉의 중앙부가 부착점의 역할을 할 수도 있고 봉의 단부 구역이 견인력을 전달하기 위한 섬유 로빙에 의해 경계가 설정되며 기하학적 배열을 규정하기 위해 지지 판 내에 고정되는, 샌드위치 구조가 실현된다.
최종적으로, 좌우 상부 고정 부착점이 제공되고 이들 상부 고정 부착점과 제 1 부착 수단이 제 1 지지판으로부터 제 1 지지판에 평행하게 배열된 제 2 지지판까지 연장된 원통형 봉이고, 이 원통형 봉은 봉 둘레에 적어도 부분적으로 감긴 인장 봉에 의해 연결되고 그리고 좌측 제 2 고정 부착점으로부터 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 1 섬유 로빙과, 우측 제 2 고정 부착점의 봉으로부터 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 2 섬유 로빙과, 가동 부착점의 하중 입사점으로부터 견인력을 전달하기 위한 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 3 섬유 로빙을 포함하는 점에서, 부착점 및 부착 수단의 고정을 더욱 향상시킬 수 있다. 조향 유닛의 이러한 구성은 전체 5개의 부착점을 제공하는데, 견인 라인의 부착점들 중 2개는 조향 유닛의 측면상에 이동가능하게 배열되고, 견인 라인의 2개의 부착점은 가동 부착점에 대해서 중앙부에 고정되어 배열된다. 가동 부착점은 지지판에 부착된 적어도 하나의 하중 입사점에 견인력을 전달한다. 이것에 의해서, 조향 유닛 내에 전체 적어도 4개의 부착점이 제공되고, 2개의 고정 부착점과 하중 입사점의 견인력이 제 1 부착 수단에 전달된다. 본 실시예에 따르면, 이러한 견인력의 전달은 부착점 또는 하중 입사점으로부터 제 1 부착 수단까지 각각 연장된 분리된 섬유 로빙에 의해서 달성된다. 단일 봉과 부착 수단 사이에 연장된 단일 섬유 로빙을 제공하기 위해서 봉 둘레에 감긴 하나의 단일 섬유 로빙에 의해서 3개의 섬유 로빙이 제공될 수도 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 전체의 구조체의 강도를 향상시키기 위해서 단일 봉 사이에 추가의 섬유 로빙이 제공될 수도 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 가동 부착점 및/또는 제 1 부착 수단 중 적어도 하나가 하중 측정 셀을 거쳐서 지지 프레임에 결합된다. 이 실시예는 각각의 견인 라인을 거쳐 가동 부착점상에 작용하는 견인력 및/또는 제 1 부착 수단을 거쳐 견인 케이블에 작용하는 견인력을 탐지하는 것을 가능하게 한다. 공기역학적 날개 요소의 미리결정된 비행 상태의 계산을 허용하고 비행 제어에 매우 적절하기 때문에, 조향 유닛에 근접한 견인력을 탐지하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 바람직한 실시예의 다른 이점은, 조향 유닛 내의 센서 신호의 배열이다. 이에 의해서, 단일 선 또는 다른 전달 수단을 거쳐서 조향 유닛에 이러한 센서 신호 또는 각각의 연산값을 전달하는 것이 불필요하므로, 전달 중단의 위험을 피할 수 있다.
전술하거나 도입부에 언급한 조향 유닛은, 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단을 제공함으로써 더욱 향상될 수도 있고, 이러한 추가의 가동 부착 수단은, 선단과 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소에 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 결합된다. 이러한 추가의 가동 부착 수단은, 좌우측 가동 부착 수단 옆에 배열되고 비행 중에 날개 요소의 양력을 제어하는 역할을 한다. 양력이 감소되면 보통 날개 요소의 영각(attack angle), 즉 후단부에 관한 선단의 상승이 증가할 것이기 때문에, 이러한 양력 제어선은 경사 제어에 사용될 수도 있다.
공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단은, 선단과 후단부 사이의 구역에서, 공기역학적 날개 요소의 좌측 구역과 우측 구역에 각각 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 결합되는 좌측 가동 부착 수단 및 우측 가동 부착 수단을 포함할 수도 있다. 이것은 날개 요소의 좌우 날개부의 양력의 개별 제어를 가능하게 하므로, 개별 영각의 변화의 결과로서 조종성을 향상시키고 및/또는 날개 요소를 비트는데 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술하거나 도입부에 설명한 조향 유닛은, 에너지 저장부; 조향 유닛의 방위 및/또는 회전 속도와, 조향 유닛의 위치 및/또는 조향 유닛의 적어도 하나의 비행 변수를 탐지하는 센서; 및 조향 유닛에 부착된 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 제어하는 제어기를 포함하고, 이 제어기는 센서(들) 및 에너지 저장부에 접속되고 센서 신호에 기초한 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키는 액츄에이터를 제어하는 것이 가능하다는 점에서 더욱 향상될 수도 있다. 이렇게 설치된 조향 유닛에 의해서, 액츄에이터의 제어기 신호를 연산하는데 필요한 공정 단계의 적어도 일부가 조향 유닛 내에서 수행됨으로써 지상국(ground station)에 배열된 메인 제어기 유닛으로 또 그 반대로의 다량의 신호의 전달 필요를 없게 하는 공기역학적 날개 요소의 제어를 개선시키는 것이 가능하다.
이러한 바람직한 실시예는, 제어기가 조향 유닛 외부로부터의 입력 없이 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키기 위해 액츄에이터를 제어하는 것이 가능하다는 점에서 더욱 향상될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르는 조향 유닛을 사용하여 대규모 날개 요소를 제어하면, 지상 제어국(ground control station)으로부터 조향 유닛으로의 신호 전달이 방해되거나 혼란하게 되는 고장의 경우에도, 외부, 예컨대 지상 제어국으로부터의 입력 없이 조향 유닛에 의해서 어떤 기본 제어 기능을 유지할 수 있는 것을 확보하는 것이 중요하다. 따라서, 이러한 개량의 개념은, 지상국과 조향 유닛 사이의 에너지 전달 및/또는 신호 전달의 고장이 발생하는 경우, 적어도 소정 기간동안 조정 유닛에 의해서 공기역학적 날개 유닛의 자립형 제어를 가능하게 하도록 조향 유닛의 소정량의 자급자족(self-sufficiency)을 제공하는 것이다. 따라서, 조향 유닛의 제어기는, 공기역학적 날개 요소가 통제 불가능하게 되는 것을 적어도 피하는 비상 고장 모드로 전환될 수 있다.
또한, 에너지 저장기는 전기, 바람직하게는 충전 가능한 배터리, 커패시터 및/또는 축전지를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 에너지 저장기들은 저중량 성분을 갖는 에너지를 저장하고 또 조작 드라이브에 필요한 형태의 에너지를 제공하는데 특히 적합하다.
그것에 의해서, 공기역학적 날개 요소가 항상 최소 고도 이상으로 유지되도록, 제어기가 액츄에이터를 제어하도록 프로그래밍되는 논리 유닛을 포함하는 것이 더 바람직하다. 이것은, 공기역학적 날개 요소의 일정 고도를 안전하게 유지하도록 할 것이고, 동일하거나 약간 감소된 조종성이 달성되도록 공기역학적 날개 요소를 제어함으로써, 견인 케이블에 상당한 견인력을 추가로 제공하여 지상국에 상당한 에너지 전달을 제공할 것이다.
논리 유닛은, 공기역학적 날개 요소를 미리결정된 폐쇄 루프 비행 경로를 따라 지향시키고 및/또는 공기역학적 날개 요소를 수평방향으로 뻗은 직선 비행 경로를 따라 유지하기 위해서, 공기역학적 날개 요소를 고정 고도에 또는 고정 고도범위 내에 유지하도록 프로그래밍되는 것이 바람직할 수도 있다. 논리 유닛은 이러한 대안들 중 하나에 따라서만 프로그래밍될 수도 있거나, 또는 이러한 대안들 중 둘 또는 전체가, 비행 조건에 따라 현재 상황에 맞는 적절한 비상 프로그램을 선택할 수 있도록 프로그래밍될 수도 있다. 특히, 선박을 견인하기 위한 공기역학적 풍력 추진 시스템을 제어하는데 조향 유닛을 사용하는 경우, 풍력 추진 시스템의 연속 작업 및 견인을 허용하기 위해서 직선 비행 경로를 따르는 비행이 바람직할 수도 있다. 이 경우에, 직선 비행 경로는, 바람직하게는 비상 상황이 발생하기 전의 선박의 항로에 대응할 것이며, 공기역학적 날개 요소의 위치는 견인 라인의 최소의 힘과 최소의 조향하는 힘을 위해 조정되고, 보통 이 위치는 정점 위치가 될 것이다.
또한, 제어기는, 중력 방향에 관해서 조향 유닛의 각도 위치를 검출하는 적어도 하나의 센서에 접속되고, 그리고 적어도 하나의 평면, 바람직하게는 그 이상의 평면, 특히 중력 방향에 관하여 서로 직각으로 배향된 3개의 평면 내에서, 고정 각도 방위 또는 각도 방위 범위 또는 프로그래밍된 각도 방위 순서를 유지하도록 프로그래밍되는 것이 바람직하다. 이 바람직한 실시예는 연과 같은 공기역학적 날개 요소의 전형적인 특성을 이용한다. 즉, 중력 방향에 수직인 면(즉, 수평방향)을 향하는 풍력 방향의 경우에, 비행 방향과 날개 요소에 의해 가해지는 견인력의 방향은, 날개 요소를 중력 방향에 대해서 미리결정된 각도 방위로 유지함으로써, 제어될 수 있다. 이것은, 중력 방향에 대하여 조향 유닛의 각각의 각도 방위를 조정함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 제어기는 중력 방향에 대하여 각도 위치 또는 각도 위치 범위를 유지하도록 프로그래밍될 수도 있다. 이것에 의해서, 보통 지상국에 대하여 각각 조향 유닛과 날개 요소의 다소 고정된 위치가 생길 것이다. 이러한 제어기의 개량판에서, 각도 방위의 프로그래밍된 순서가 연속적으로 조정된다. 이것은, 공기역학적 날개 요소를 미리결정된 바람직한 위치로 향하게 하고, 원형, 타원형 또는 누운 8자 형태의 비행 경로 등의 폐쇄 루프 비행 경로를 따라 공기역학적 날개 요소를 지향시키는데 추가로 사용될 수 있게 한다. 이러한 방위 순서의 제어는, 이러한 제어가 풍속 및 풍향의 순간 변화에 덜 민감하기 때문에, 풍력 요소의 비행의 안전한 제어를 종종 제공할 것이다.
또한, 제어기는 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 자이로스코프 센서(gyroscope sensor)와, 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 선형 가속 센서에 접속되고, 그리고 이들 센서의 신호로부터 중력 방향의 추정을 계산하도록 프로그래밍되는 것이 바람직하다. 이 실시예는, 영구적으로 변화하는 가속에 노출되는 조향 유닛에서도 중력 방향의 보다 정확한 측정을 가능하게 한다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 전술한 조향 유닛 및 명세서의 도입부에 설명한 조향 유닛은, 공기역학적 날개 요소의 견인력을 측정하기 위해 지지 프레임과 제 1 부착 수단 사이에 결합된 로드 셀과, 좌측의 조향력을 측정하기 위해 지지 프레임과 조향 유닛의 좌측 가동 부착점 사이에 결합된 로드 셀과, 우측의 조향력을 측정하기 위해 지지 프레임과 우측 가동 부착점 사이에 결합된 로드 셀과, GPS 위치 탐지기 및/또는 풍력계(anemometer)에 제어기가 접속되므로 더욱 향상될 수도 있다.
이러한 바람직한 실시예는, 외부로부터 조향 유닛에 각각의 센서 신호를 전달할 필요 없이 조향 유닛 내부로부터 공기역학적 날개 요소의 비행을 제어하는 적어도 하나, 바람직하게는 5개의 중요 입력 변수를 제공한다. 이것은, 이러한 신호 전달의 일시적 고장의 경우에 조향 유닛의 자립 동작을 향상시킬 것이다. 특히, 공기역학적 날개 요소의 기본 제어를 확보하기 위해 로드 셀과 풍력계 중 적어도 2개를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 전술한 조향 유닛에 대해 날개의 폭을 따라 이격된 복수의 부착점에서 날개에 부착된 다수의 견인 라인을 통해 연결된 공기역학적 날개를 포함하는 공기역학적 풍력 추진 시스템에 있어서, 대부분의 좌측 견인 라인이 조합되어 좌측 가동 부착점에 연결되고, 다수의 중앙 좌측 견인 라인들이 조합되어 좌측 고정 부착점에 연결되고, 다수의 중앙 우측 견인 라인들이 조합되어 우측 고정 부착점에 연결되며, 다수의 대부분의 우측 견인 라인들이 조합되어 우측 가동 부착점에 연결되는, 공기역학적 풍력 추진 시스템으로 구현될 수도 있다.
이러한 풍력 추진 시스템은, 전술한 바와 같이 조향 유닛의 기능을 제공하기 위해 시스템 내에 통합되고 공기역학적 날개 요소에 연결된 조향 유닛을 포함한다.
공기역학적 풍력 추진 시스템은, 조향 유닛이 선단과 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소에 부착된 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 견인 양력 제어 라인에 결합되는 공기역학적 날개 요소의 견인력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단을 포함하는 점에서, 더욱 향상될 수도 있다. 이러한 견인 양력 제어 라인은 공기역학적 날개 요소의 공기역학적 프로파일을 변화시킨다. 이에 의해서, 공기역학적 프로파일은, 예컨대 견인 양력 제어 라인을 끌어당겨 그들 부착점의 구역에 하방향 곡률을 유도함으로써, 공기역학적 날개 요소적은 양력을 발생시키는 적은 유효 프로파일로 변화될 수도 있다. 이러한 양력 감소는, 보통 공기역학적 날개 요소의 영각의 증가를 초래하게 될 것이다. 즉, 공기역학적 날개 요소는 그 후단부가 하강하고 그 선단부가 상승할 것이다. 반대로, 양력 제어 라인을 느슨하게 하여 최대 양력에 대해 최적의 공기역학적 프로파일을 복원하고 날개 요소의 수평 비행 고도를 복원함으로써, 양력이 다시 증가할 수도 있다. 이러한 양력 제어는, 양력을 낮추고 그에 따라 출발 또는 착륙 조향 중에 풍향 및 풍속의 간섭이나 변화에 대한 날개 요소의 반응을 감소시키는데 사용될 수도 있다.
바람직하게는, 선단 뒤의 공기역학적 날개 요소의 길이의 1/4의 거리에서 공기역학적 날개 요소에, 적어도 하나의 견인 양력 제어 라인이 부착된다. 선단 뒤의 길이방향의 1/4에 인접한 구역이 양력을 변화시키는데 가장 효과적인 것으로 도시하였으므로, 양력 제어 라인은 이 구역에 부착되는 것이 바람직하다.
또한, 다수의 견인 양력 제어 라인이 그 폭방향 중앙 구역을 따라 공기역학적 날개 요소에 부착된다. 이러한 개량은, 견인 양력 제어 라인의 수를 적당하게 감소시킨다. 공기역학적 날개 요소의 중앙 구역은 양력의 제어에 가장 효과적인 반면, 측면 구역은 이에 대한 영향이 적은 것으로 입증되었다. 따라서, 측면 구역에 부착된 견인력 제어 라인은 구성을 용이하게 하기 위해 생략될 수도 있다.
또한, 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단은, 선단과 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소의 좌측 구역에 부착된 적어도 하나의 견인 라인과 우측 구역에 부착된 하나의 견인 라인에 각각 결합되는 좌측 가동 부착 수단과 우측 가동 부착 수단을 포함할 수도 있는 것이 바람직하다. 이것은, 좌우 구역에서의 공기역학적 날개 요소의 양력의 개별적인 제어를 허용하며, 그에 따라 날개 요소의 비행 방향을 제어하는 것과 그 길이방향 축을 중심으로 날개 요소를 비트는 것을 허용한다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같이, 견인 케이블을 통해서 풍력 추진 시스템의 조향 유닛의 제 1 부착 수단에 연결된 선박으로 구현될 수도 있다. 이와 관련하여, 선박을 견인하기 위한 시스템을 설명하는 본 명세서의 도입부에 언급한 국제 출원을 참조하기 바란다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 공기역학적 날개 요소와 조향 유닛의 비행 방향을 제어하기 위해, 견인 케이블의 제 1 하단부에 배열된 베이스 제어 유닛으로부터 견인 케이블의 제 2 상단부에 고정되고 공기역학적 날개 요소에 부착된 조향 유닛에 장착된 원격 제어 유닛에 조향 신호가 전달되는, 공기역학적 풍력 추진 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 원격 제어 유닛이 소정 기간동안 조향 신호를 수신하지 않는 경우에 비행 방향이 원격 제어 유닛에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 제어 방법이 제공된다.
이 방법은, 베이스 제어 유닛으로부터의 각각의 제어 신호를 전송함으로써 정규 작동 모드에서 공기역학적 날개 요소의 비행의 정확한 제어를 허용하고, 조향 유닛 내에 직접 배열된 원격 제어 유닛의 외부로 날개 요소를 제어함으로써, 이러 신호의 전송이 중단되거나 장애를 일으키는 경우에 날개 요소가 제어 불가능하게 되는 것을 피한다. 이러한 경우, 원격 제어 유닛은, 미리 전송된 조향 신호의 외삽(extrapolation)에 의해 연산되는 값에 기초하여 제어를 계속할 수도 있거나, 또는 날개 요소가 통제 불가능하게 되는 것을 피하기 위해 미리 프로그래밍된 과정이 뒤따르는 비상 제어 모드로 전환될 수도 있다.
제 1 개량 실시예에서, 적어도 하나의 평면, 바람직하게는 그 이상의 평면, 특히 서로 직각으로 배향된 세 평면에서 중력 방향과 관련하여 일정한 각도 방위 또는 각도 방위 범위에서 원격 제어 유닛이 조향 유닛을 유지하는 것이 바람직하다. 이 정도로, 중력 방향에 관한 각도 방위에 대해서 날개 요소를 제어하는 능력을 제공하는 조향 유닛의 각 실시예의 앞선 설명을 참조하기 바란다.
또한, 원격 제어 유닛은, 적어도 하나의 평면, 바람직하게는 그 이상의 평면, 특히 서로 직각으로 배향된 3개의 평면에서 중력 방향에 관한 일정한 각도 방위의 폐쇄 루프 순서에 따라 조향 유닛을 순차적으로 향하게 하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 조향 신호 전송의 중단의 경우에, 원격 제어 유닛이 베이스 제어 유닛으로부터 수신된 최종 조향 신호의 순서를 외삽하여 이 외삽으로부터 미래의 조향 신호의 순서를 연산하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따르는 조향 유닛이 부착된 공기역학적 날개 요소의 정면도이다.
도 2는 도 1에 따르는 날개 요소 및 조향 유닛의 측면도이다.
도 3은 날개 요소와 연결되는 4개의 견인 라인 및 지상국과 연결되는 하나의 견인 케이블이 부착된 조향 유닛의 상세도이다.
도 4는 조향 유닛의 하중 입사점 및 인장 로빙을 통한 그들 접속부의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 조향 유닛 내의 부품 배열의 개략 측면도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 공기역학적 날개 요소는, 상층(11) 및 하층(12)을 포함하는 연(10)과 유사하게 형성되어 있다. 도 1에 따르는 정면도에는, 선단부(11a, 12a)에 4개의 개구(20a-d)가 도시되어 있다. 이 개구들은 상층(11)과 하층(12) 사이의 내부 공간에 공기를 유통시킨다. 개구들은 연의 수평 종축 옆에 배열되어 있다. 선단부(11a, 11b) 사이의 측면 구역에는 개구가 존재하지 않는다.
도 1에 점선으로 도시된 복수의 리브(21)를 통해 상하층이 연결된다. 상층, 하층 및 복수의 리브의 조립체는 가요성 날개 요소를 제공한다. 이 날개 요소는 복수의 견인 라인에 의해서 조향 유닛(30)에 부착된다. 기본적으로, 날개 요소에 부착된 다수의 선에서 출발하여, 이 선들은 복수의 합병 단계에서 감소된 수의 선으로 합병되고(명료하게 하기 위해, 2개의 이러한 견인 라인의 하나의 공통 견인 라인으로의 하나의 합병 단계만이 도 1에 도시되어 있다), 최종적으로 날개 요소에 부착된 복수의 견인 라인은 조향 유닛(30)에 부착된 4개의 견인 라인으로 총 수가 감소된다.
이러한 4개의 견인 라인들은 2개의 조향 견인 라인(40a, b)과 2개의 고정 견인 라인(41a, b)으로 이루어진다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 고정 견인 라인(41a, b)은 연의 중앙 구역에 연결되는 반면, 조향 견인 라인(40a, b)은 연의 2개의 측면 구역에 연결된다. 즉, 좌측 조향 견인 라인(40a)은 좌측 측면 구역에 연결되고, 우측 조향 견인 라인(40b)은 우측 측면 구역에 연결된다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 날개 요소는 그 폭방향에 대해 도 1에 도시된 것과 동일한 방식으로 그 종방향으로 다수의 견인 라인에 부착된다. 견인 라인의 부착 점들은 그 종방향으로 날개 요소를 따라 분포되고, 날개 요소의 폭방향을 따라 분포된 견인 라인들에 대해 앞서 설명한 것과 동일한 방법으로 조향 유닛에 연결된 최종 4개의 견인 라인으로 통합된다.
상층(11)과 하층(12) 사이의 종방향 중앙 축을 따라 강성 연 스틱(50)이 연에 부착된다. 이 연 스틱(50)은 연의 전체 길이의 대략 1/3을 따라 연장된다. 연의 작동개시 및 도킹 조향 기능을 하는 안내 선(42)이 연 스틱(50)에 안내된다.
조향 유닛을 연(10)에 의해 견인될 선박에 연결하는 견인 케이블(43)이 조향 유닛(30)에 부착된다. 안내 선(42)은 견인 케이블(43)을 따라 링 요소(44)에 의해 활주가능하고 탈착 가능하게 부착된다.
도 3의 상세도로부터 알 수 있는 바와 같이, 조향 유닛(30)은 고정 견인 라인(41a, b)이 부착되는 2개의 고정 상부 부착점(31a, b)을 포함한다.
조향 견인 라인(40a, b)의 각각은 로드 셀(32a, b)의 제 1 단부에서 각각의 가동 부착점(36a, b)과 결합된다. 로드 셀(32a, b)의 제 2 단부는 2개의 로드 셀(32a, b)을 연결하는 기어 벨트(33)와 결합된다. 기어 벨트(33)는 조향 유닛(30) 내의 기어 휠(34a) 둘레에 감김으로써 편향된다. 기어 휠(34a)의 회전은 로드 셀(32a, b)에 있는 가동 부착점(36a, b)과 기어 휠(34) 또는 상부 고정 부착점(31a, b) 사이의 거리를 변화시킬 것이다. 이에 의해서, 로드 셀(32a, b) 중 하나에서 상부 고정 부착점(31a, b)까지의 거리가 증가하는 동시에 로드 셀(32a, b) 중 다른 하나에서 상부 고정 부착점(31a, b)까지의 거리가 감소하므로, 연(10)의 곡률이 변화될 수 있다. 이것은 연의 비행 방향을 변화시키는 결과를 가져올 것이다.
견인 케이블(43)은 제 3 고정 부착점(35)에서 조향 유닛에 부착된다.
도 4를 참조하면, 상부 고정 부착점(31a, 31b)으로부터 견인력을 전달하는 기계 기구가 도시되어 있다. 또한, 기어 휠(34)과 하부 고정 부착점(35)의 사이에는, 기어 휠을 조작하는 모터와 기어를 설치하는 튜브(37)에 의해 제공되는 리세스가 형성된다. 튜브(37)에 의해 제공되는 리세스와 하부 고정 부착점(35) 사이에는, 전력 및 데이터 케이블 및 온/오프 스위치를 배열하는 리세스를 제공하는 다수의 튜브(38a-c)가 설치된다.
하중 입사점과 부착점들은, 그 둘레에 감기고 복수의 섹션으로 분할된 하나의 섬유 로빙에 의해 결합된다.
제 1의 주 섬유 로빙 섹션(60)은 튜브(37)와 하부 고정 부착점 둘레에 감겨서 그들 사이에 단단하고 강한 연결을 제공한다. 추가의 주 섬유 로빙 섹션(61)은 튜브(37)와 기어 휠(34a)용 지지체(34b)의 둘레에 감겨 있다. 마지막으로, 제 3의 주 섬유 로빙 섹션(62)은 상부 좌측 고정 부착점(31a) 둘레에 감긴 다음, 지지체(34b) 둘레에 감기고 이에 의해서 상부 우측 고정 부착점(31b) 둘레에 감기도록 방향 전환된다.
또한, 상부 좌우 고정 부착점(31a, b)을 하부 고정 부착점에 직접 결합시키는 다수의 강한 섬유 로빙 섹션(63)이 제공된다.
전체의 기계 기구의 경도를 향상시키기 위해, 다수의 제 2 섬유 로빙 섹션들이 튜브, 부착점 및 조향 유닛의 지지체 둘레에 감긴다.
이제, 도 5를 참조하면, 조향 유닛의 구성이 도시되어 있다. 조향 유닛은 제 1 지지판(100) 및 제 2 지지판(110)을 포함한다. 제 1 및 제 2 지지판(100, 110)은 그 사이에 고정 부착점을 배열하기에 충분한 공간을 남긴 거리에서 서로 평행하게 배열된다. 전동기(120)가 그 종축이 지지판(100, 110)의 평면에 수직으로 배열되고, 양쪽 지지판을 통해 연장된다. 전동기(120)는 감속 기어(130) 및 추가의 벨트 감속 기어(140a-c)와 결합되고, 이 벨트 감속 기어는, 제 1 기어 휠(140a), 제 2 기어 휠(140b) 및 이러한 두개의 기어 휠(140a, b)을 연결하는 기어 벨트(140c)를 포함한다.
제 2 기어 휠(140b)은, 전동기(120)의 종축에 평행하게 배열되고 또 제 1 회전 베어링(150a) 및 제 2 회전 베어링(150b)을 거쳐서 2개의 지지판(100, 110) 내에 각각 회전 가능하게 고정된 샤프트(150)에 장착된다.
2개의 회전 베어링(150a, b) 사이에서, 기어 휠(134)이 샤프트(150)에 고정 된다. 기어 휠은, 도 3에 도시된 바와 같이 그 각 단부에 좌우 가동 부착점을 지지하는 기어 벨트(도시 안됨)를 짝을 이루어 수용한다.
도 5에 도시된 조향 유닛은, 모터(120)에 조향 신호를 제공하도록 전동기(120)에 접속된 제어기(160)를 더 포함한다. 또한, 3개의 수직 축과 3개의 수직 방향에 대해서 조향 유닛의 현재의 실제 가속에 관한 정보를 제어기에 제공하기 위해서, 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 회전 센서와, 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 선형 가속 센서가 조향 유닛 내에 통합되고 제어기에 접속된다.
제어기는 이러한 센서 신호로부터 중력의 방향을 계산하고, 중력 방향에 대하여 조향 유닛의 각도 방위의 프로그래밍된 순서를 따르도록 전동기(120)에 조향 신호를 제공한다.

Claims (36)

  1. 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블(43)의 제 1 단부를 고정하는 제 1 고정 부착 수단(35),
    제 2 단부가 공기역학적 날개 요소(11a, 12a, 21)에 고정되는 다수의 견인 라인(40a, b, 41a, b)을 부착하는 제 2 부착 수단(31a, b, 36a, b, 33, 34),
    견인력을 전달하기 위해 상기 제 1 부착 수단을 상기 제 2 부착 수단에 연결하는 기계적 지지 프레임(100, 110)을 포함하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛에 있어서,
    상기 제 2 부착 수단이,
    적어도 하나의 상부 고정 부착점(31a, b),
    좌측 가동 부착점(36a),
    우측 가동 부착점(36b), 및
    상기 상부 고정 부착점과 상기 좌측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키고 상기 상부 고정 부착점과 상기 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키는 조향 액츄에이터 수단(33, 34, 120, 130, 140a-c)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향 액츄에이터 수단은 벨트(33)를 선택 방향으로 선택적으로 구동하 는 액츄에이터(120, 34)를 포함하고, 상기 벨트의 제 1 단부는 좌측 가동 부착점을 제공하고 상기 벨트의 제 2 단부는 우측 가동 부착점을 제공하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조향 액츄에이터 수단은, 상기 기계적 지지 프레임에 회전 가능하게 고정된 종동 휠(34)과, 상기 종동 휠 둘레에 적어도 부분적으로 감긴 벨트(33)를 포함하고, 상기 벨트의 제 1 단부는 좌측 가동 부착점을 제공하고 상기 벨트의 제 2 단부는 우측 가동 부착점을 제공하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 종동 휠은 톱니 바퀴이고, 상기 벨트는 상기 종동 휠에 의해서 일치하여 수용되도록 이가 형성되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향 액츄에이터 수단은, 상기 지지 프레임에 부착되고 상부 고정 부착점과 좌측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키는 제 1 액츄에이터와, 상기 지지 프레임에 부착되고 상부 고정 부착점과 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키는 제 2 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유 닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 액츄에이터는, 각각 제 1 단부가 상기 지지 프레임에 부착되고 제 2 단부가 좌측 및 우측 가동 부착점을 제공하는 공기압 또는 유압 실린더일 수 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 적어도 하나의 지지판(100, 110)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 서로 떨어져 배열되고 적어도 하나의 상부 고정 부착점과 제 1 부착 수단을 사이에 끼우는 적어도 2개의 지지판(100, 110)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고정 부착 수단과 상기 제 2 부착 수단의 하중 입사점들이 견인력을 전달하기 위한 인장 섬유 로빙(tensional fiber roving)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 서로 떨어져 배열된 적어도 2개의 지지판을 포함하고, 상기 제 1 고정 부착 수단과 제 2 고정 부착 수단은, 지지 판들 중 하나로부터 다른 하나까지 연장되고 견인력을 전달하기 위한 인장 섬유 로빙에 의해 연결되는 단단한 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 인장 섬유 로빙은, 상기 지지판 중 하나에 인접한 제1 세트의 섬유 로빙과 상기 지지판 중 다른 하나에 인접한 제 2 세트의 섬유 로빙을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  12. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    좌측(31a) 및 우측(31b) 상부 고정 부착점이 제공되고, 이 상부 고정 부착점들과 제 1 부착 수단은, 제 1 지지판으로부터 이 제 1 지지판에 평행하게 배열된 제 2 지지판까지 연장된 봉이며, 원통형 봉은 이 봉의 둘레에 적어도 부분적으로 감긴 견인력을 전달하기 위한 인장 로빙에 의해 연결되고, 상기 인장 로빙은,
    좌측 제 2 고정 부착점의 봉으로부터 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 1 섬유 로빙과,
    우측 제 2 고정 부착점의 봉으로부터 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 2 섬유 로빙과,
    가동 부착점의 하중 입사점으로부터 제 1 부착 수단의 봉까지 연장된 제 3 로빙을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  13. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 부착점 및 제 1 부착 수단 중 적어도 하나가 하중 측정 셀을 통해서 지지 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  14. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    선단부와 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소에 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 결합되는, 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단은, 선단부와 후단부 사이의 구역에서, 상기 공기역학적 날개 요소의 좌측 구역 및 우측 구역에 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 각각 결합되는 좌측 가동 부착 수단 및 우측 가동 부착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  16. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조향 유닛이, 에너지 저장부와, 조향 유닛의 방위 또는 회전 속도, 조향 유닛의 위치 또는 조향 유닛의 적어도 하나의 비행 변수를 탐지하는 센서와, 조향 유닛에 부착된 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 센서(들) 및 에너지 저장부에 접속되고, 센서 신호에 기초하여 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키기 위한 액츄에이터를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 조향 유닛의 외부로부터의 입력 없이 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키기 위해 액츄에이터를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어기는, 공기역학적 날개 요소가 항상 최소 고도 위에 유지되도록 액츄에이터를 제어하기 위해 프로그래밍된 논리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 에너지 저장부는 전기 배터리, 축전기 또는 공기 축압기(air accumulator)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 논리 유닛은, 상기 공기역학적 날개 요소를 고정된 고도에 또는 고정된 고도 범위 내에 유지하고, 상기 공기역학적 날개 요소를 미리결정된 폐쇄 루프 비행 경로를 따라 향하게 하거나 또는 상기 공기역학적 날개 요소를 수평으로 연장된 직선 비행 경로를 따라 유지하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제어기는, 중력 방향에 관하여 조향 유닛의 각도 위치를 탐지하는 적어도 하나의 센서에 접속되고,
    상기 제어기는, 적어도 하나의 평면 내에서, 고정 각도 방위 또는 각도 방위 범위 또는 각도 방위들의 프로그래밍된 순서를 유지하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제어기는, 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 자이로스코프 센서와 서로 직각인 세 방향으로 배열된 3개의 선형 가속 센서에 접속되고, 이 센서들의 신호로부터 중력 방향의 추정치를 계산하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제 2 부착 수단은,
    적어도 하나의 상부 고정 부착점,
    좌측 가동 부착점,
    우측 가동 부착점, 및
    상기 상부 고정 부착점과 상기 좌측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키고 상기 우측 고정 부착점과 상기 우측 가동 부착점 사이의 거리를 변화시키는 조향 액츄에이터 수단을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 공기역학적 날개 요소의 견인력을 측정하기 위해 지지 프레임과 제 1 부착 수단 사이에 결합된 로드 셀(load cell),
    좌측의 조향력을 측정하기 위해 지지 프레임과 좌측 가동 부착점 사이에 결합된 로드 셀,
    우측의 조향력을 측정하기 위해 지지 프레임과 우측 가동 부착점 사이에 결합된 로드 셀,
    GPS 위치 탐지기, 또는
    풍속계에 접속되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  24. 날개의 폭을 따라 이격된 복수의 부착점에서 날개에 부착된 다수의 견인 라인을 통해서, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 조향 유닛에 접속된 공기역학적 날개를 포함하는 공기역학적 풍력 추진 시스템에 있어서,
    다수의 좌측 견인 라인이 조합되어 좌측 가동 부착점에 연결되고,
    다수의 중앙 좌측 견인 라인이 조합되어 좌측 고정 부착점에 연결되고,
    다수의 중앙 우측 견인 라인이 조합되어 우측 고정 부착점에 연결되고,
    다수의 우측 견인 라인이 조합되어 우측 가동 부착점에 연결되는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 조향 유닛은, 선단부와 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소에 부착된 적어도 하나의 견인 양력 제어 라인에 결합된, 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하기 위한 추가의 가동 부착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    선단 뒤의 공기역학적 날개 요소의 길이의 1/4의 거리에서, 상기 공기역학 적 날개 요소에 적어도 하나의 견인 양력 제어 라인이 부착되는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템.
  27. 청구항 25에 있어서,
    상기 공기역학적 날개 요소에, 그 폭방향 중앙 구역을 따라 다수의 견인 양력 제어 라인이 부착되는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템.
  28. 청구항 25에 있어서,
    상기 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단은, 선단부와 후단부 사이의 구역에서, 공기역학적 날개 요소의 좌측 구역 및 우측 구역에 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 각각 결합되는 좌측 가동 부착 수단 및 우측 가동 부착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템.
  29. 청구항 28에 따르는 공기역학적 풍력 추진 시스템의 조향 유닛의 제 1 부착 수단에, 견인 케이블을 통해서 연결된 선박.
  30. 공기역학적 날개 요소와 조향 유닛의 비행 방향을 제어하기 위해서, 견인 케이블의 제 1 하단부에 배열된 베이스 제어 유닛으로부터, 견인 케이블의 상부 제 2 단부에 고정된 조향 유닛 내에 장착되고 공기 역학적 날개 요소에 부착된 원격 제어 유닛에 조향 신호를 전송하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템의 제어 방법에 있 어서,
    상기 원격 제어 유닛이 미리결정된 기간 동안 조향 신호를 수신하지 않는 경우에, 상기 원격 제어 유닛에 의해서 비행 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템의 제어 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 원격 제어 유닛은, 적어도 하나의 평면 내에서 중력 방향에 관하여 일정한 각도 방위 또는 각도 방위 범위를 유지하는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템의 제어 방법.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 원격 제어 유닛은, 적어도 하나의 평면 내에서 중력 방향에 관하여 일정한 각도 방위의 폐쇄 루프 순서에 따라 조향 유닛을 순차적으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템의 제어 방법.
  33. 청구항 30 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
    조향 신호의 전송이 중단의 경우에, 상기 원격 제어 유닛은 베이스 제어 신호로부터 수신된 최종 조향 신호의 순서를 외삽(extrapolate)하고, 이 외삽으로부 터 미래의 조향 신호 순서를 계산하는 것을 특징으로 하는, 공기역학적 풍력 추진 시스템의 제어 방법.
  34. 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블(43)의 제 1 단부를 고정하는 제 1 고정 부착 수단(35),
    제 2 단부가 공기역학적 날개 요소(11a, 12a, 21)에 고정되는 다수의 견인 라인(40a, b, 41a, b)을 부착하는 제 2 부착 수단(31a, b, 36a, b, 33, 34),
    견인력을 전달하기 위해 상기 제 1 부착 수단을 상기 제 2 부착 수단에 연결하는 기계적 지지 프레임(100, 110)을 포함하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛에 있어서,
    상기 지지 프레임은 서로 떨어져 배열된 적어도 2개의 지지판을 포함하고, 상기 제 1 고정 부착 수단과 제 2 고정 부착 수단은, 지지 판들 중 하나로부터 다른 하나까지 연장되고 견인력을 전달하기 위한 인장 섬유 로빙에 의해 연결되는 단단한 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  35. 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블(43)의 제 1 단부를 고정하는 제 1 고정 부착 수단(35),
    제 2 단부가 공기역학적 날개 요소(11a, 12a, 21)에 고정되는 다수의 견인 라인(40a, b, 41a, b)을 부착하는 제 2 부착 수단(31a, b, 36a, b, 33, 34),
    견인력을 전달하기 위해 상기 제 1 부착 수단을 상기 제 2 부착 수단에 연결하는 기계적 지지 프레임(100, 110)을 포함하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛에 있어서,
    선단부와 후단부 사이의 구역에서 공기역학적 날개 요소에 부착된 적어도 하나의 견인 라인에 결합되는, 공기역학적 날개 요소의 양력을 제어하는 추가의 가동 부착 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
  36. 제 2 단부가 견인력이 전달될 장치 또는 차량에 고정되는 견인 케이블(43)의 제 1 단부를 고정하는 제 1 고정 부착 수단(35),
    제 2 단부가 공기역학적 날개 요소(11a, 12a, 21)에 고정되는 다수의 견인 라인(40a, b, 41a, b)을 부착하는 제 2 부착 수단(31a, b, 36a, b, 33, 34),
    견인력을 전달하기 위해 상기 제 1 부착 수단을 상기 제 2 부착 수단에 연결하는 기계적 지지 프레임(100, 110)을 포함하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛에 있어서,
    상기 조향 유닛이, 에너지 저장부와, 조향 유닛의 방위 또는 회전 속도, 조향 유닛의 위치 또는 조향 유닛의 적어도 하나의 비행 변수를 탐지하는 센서와, 조향 유닛에 부착된 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 센서(들) 및 에너지 저장부에 접속되고, 센서 신호에 기초하여 공기역학적 날개 요소의 비행 방향을 변화시키기 위한 액츄에이터를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는, 풍력 추진 시스템의 조향 유닛.
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