KR101450935B1 - 연을 이용한 풍력 에너지 변환기 - Google Patents

Abstract

에너지를 변환하기 위한 풍력 발전 시스템(1)으로서, 지면으로부터 구동될 수 있도록 구성되어 있고 적어도 하나의 바람의 기류(W)에 잠기게 되는 적어도 하나의 연(2)과, 지면에 이웃하게 배치되는 적어도 하나의 레일(6; 7) 상에서 병진 운동할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 모듈(5)을 포함하여 구성되며, 모듈(5)은 적어도 하나의 로프(4)를 통해 연(2)에 연결되어 있고, 연(2)은 레일(6; 7) 상에서 모듈(5)을 견인하고 모듈(5) 및 레일(6; 7)과 협력하는 적어도 하나의 발전 시스템을 통해 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위하여 모듈(5)에 의해 구동될 수 있도록 구성되며, 로프(4)는 연(2)으로부터 그리고 연(2)에 기계적인 에너지를 전달하고 연(2)의 비행 궤적을 제어할 수 있도록 구성된 풍력 발전 시스템(1)이 개시된다.

풍력 발전 시스템, 레일, 로프, 연, 풍력 에너지, 전기 에너지

Description

연을 이용한 풍력 에너지 변환기{WIND ENERGY CONVERTER USING KITES}

본 발명은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하기 위한 풍력 발전 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 풍력 발전 시스템을 통해 전기 에너지를 생산하는 방법에 관한 것이다.

지금까지 재생 가능한 에너지원을 이용하여 저비용으로 전기를 생산하는 과제가 이미 다루어져 왔다. 특히, 이하에서 설명하는 몇몇 선행 특허를 통해 파워 날개 프로파일(일반적으로 "연"이라는 용어로 지칭됨)을 통해 바람으로부터 풍속 에너지를 추출하는 여러 가지 장치와 더불어 풍속 에너지를 변환하는 방법들이 제안된 바 있다.

특히, 미국 특허 제 4.124.182 호에는 풍속 에너지를 포획하고 포획된 풍속 에너지를 발전기를 작동시키는 샤프트의 회전 운동으로 변환하기 위한 파라카이트(parakite)(또는 "변형된 낙하산")를 구비한 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 연이 순차적으로 배열된 한 쌍의 파라카이트 대열을 구비하는 것을 그 특징으로 하 고 있다. 각각의 대열에는 파워 로프가 장착되어 있다. 그러한 케이블은 지표면 높이에서 부는 바람보다 더욱 강하고 더욱 균일한 바람이 부는 높이에 파라카이트 대열이 도달하기에 충분한 길이를 갖는다. 각각의 대열은, 대응하는 파워 로프를 통해, 로프를 다시 감거나 바람 기류의 견인력으로 인하여 로프를 다시 풀 수 있도록 그 회전 방향이 번갈아 바뀌는 드럼 또는 윈치에 구속된다. 파라카이트 대열 각각에는 각각의 대열의 연에 연결되어 있고, 파라카이트를 선택적으로 접을 수 있게 하여 다시 감는 절차를 촉진하는 "캡" 형태의 제 2 로프가 장착되어 있다. 감속기를 통해, 각각의 윈치의 회전 운동은, 발전기로 전달된다. 발전기는, 작동이 되면, 전기를 발생시킨다. 클러치와 기어를 통해 파라카이트 대열 중 하나의 대열은 회수하고 다른 하나의 대열을 상승시키는 풀리의 단일 시스템이 제공된다. 따라서, 포획된 풍력 에너지는 기계적인 에너지로 변환되며, 기계적인 에너지의 일부는 캡이 폐쇄되어 있는 파라카이트 대열을 회수하는 데 사용되고, 일부는 전기 에너지로 변환된다. 각각의 대열에 구속되어 있고, 동작 사이클마다 팽창되고 수축되는 공기 정역학 기구(balloon)를 통해, 파라카이트는 원하는 높이에서 유지되고, 캡은 고정된 배향을 갖는다.

중국 특허 제 CN 1.052.723 호에는 바람의 기류에 의해 야기되는 견인력이, 높은 저항의 로프를 통해, 지상의 높이에 배치된 드럼의 회전력으로 변환되는 한 쌍의 연이 장착된 풍력 발전기가 개시되어 있다. 윈치는 전류를 생산하는 유압 모터를 작동한다.

영국 특허 제 GB 2.317.422 호에는 바람의 작용으로 인하여 발전기에 연결된 수직 샤프트를 회전시켜 전류를 생산하는 다수의 연이 장착된 장치가 개시되어 있다. 연은 바람에 의해 추진되어 수평면에서 원형 경로를 따라 회전한다. 각각의 연에는 비행의 연속성을 보장하기 위하여 바람의 공격 각도를 변화시킬 수 있는 장치가 장착되어 있다.

미국 특허 제 US 6.072.245 호에는 링을 형성하는 로프에 연결된 다수의 연으로 이루어진 풍속 이용 장치가 개시되어 있다. 연은 상승 경로와 하강 경로를 따라 교대로 움직일 수 있도록 구동되어, 동일한 방향을 따라 항상 링의 회전 운동을 결정한다. 각각의 연은 기계적 에너지를 전달하기 위한 파워 로프와 각각의 연의 바람 공격 각도를 조정하기 위한 구동 로프의 시스템에 연결되어 있다. 파워 로프는 전기 발전을 수행하는 풀리의 회전을 결정한다. 구동 로프는 각각의 연이, 상승 경로에서는 바람에 의해 연이 위쪽으로 견인되는 위치와, 하강 경로에서는 연이 낮은 바람의 추력을 받는 제 2 위치를 취할 수 있도록 사용된다.

미국 특허 제 US 6.254.034 호에는 풍력 에너지를 이용하기 위하여 제어 가능한 높이에서 바람의 기류에 의해 추진되는 연("밧줄로 속박된 항공기")이 장착된 장치가 개시되어 있다. 연은 로프를 통해 전기 에너지를 생산하기 위한 발전기를 작동하는 윈치에 연결되어 있다. 연 위에 구동 시스템이 조립되어 있으며, 이 구동 시스템은 바람의 공격 각도를 검출하고 변경하며 차단된 바람의 전방 면적을 변경한다. 그러한 시스템은, 적절한 센서에 의해 전송된 데이터를 디스플레이를 통해 판독하는 조작 기사에 의해 지상에서 제어되거나, 원격 제어 시스템을 통해 자동적으로 제어된다. 연은 높은 공격 각도에서 바람 불어가는 쪽으로 상승할 수 있 도록 구동된다. 상승이 완료된 후에, 공격 각도는 감소되고, 연은 바람을 거스르면서 활공한다. 연은 회수되고, 다시 바람 불어가는 쪽으로 활공하며, 사이클은 반복된다.

네덜란드 특허 제 NL1017171C 호에는 전술한 장치와 유사하지만 수동 구동 모드는 제공되지 않고 로프를 다시 감을 때 바람의 추력을 최소화하기 위하여 연이 깃발처럼 경사지게 함으로써 연의 회수가 이루어지는 장치가 개시되어 있다.

미국 특허 제 US 6.523.781 호에는 풍속 에너지를 포획하며, 입구 가장자리, 출구 가장자리 및 양쪽 가장자리를 갖는 연("에어포일 연")을 포함하는 장치가 개시되어 있다. 그러한 연은 연 자체에 의해 지지되는 메커니즘을 통해 구동된다. 이 장치에는 연의 가장자리에 연결된 로프가 장착되어 있고, 연은 이들 로프를 통해 피치 각도를 변경함으로써 구동된다. 구동 메커니즘은 전기를 생산하는 발전기를 작동하는 윈치에 연을 연결하는 파워 로프 내측에 배치된 전기 케이블에 의해 전기를 공급 받는다. 연은 양력을 이용하는 바람에 의해 추진되어 상승하며 풍속의 방향과 거의 수직하는 경로를 따라 움직인다. 상승이 종료된 후에, 연은 회수되고, 그 후에 다시 바람을 포획하기 위하여 구동된다.

미국 특허 출원 제 US2005046197 호에는 풍속 에너지를 이용하여 로프에 의해 발전기에 연결된 윈치를 작동하여 전기를 발생시키는 연이 장착된 장치가 개시되어 있다. 연은 바람의 공격 각도가 변경되는 별도의 로프에 의해 구동된다. 연은 높은 공격 각도로 상승한다. 상승이 종료된 후에, 공격 각도는 최소화되고, 연은 다시 사이클을 시작할 수 있도록 회수된다.

본 출원의 출원인에 의해 출원된 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에는 지면으로부터 구동될 수 있고 적어도 하나의 바람의 기류에 잠기는 적어도 하나의 연과 지면의 높이에 배치된 수직축을 갖는 윈드 터빈을 포함하는 에너지 변환을 위한 풍력 발전 시스템이 개시되어 있다. 그러한 윈드 터빈에는 두 개의 로프를 통해 연에 연결되어 있는 적어도 하나의 암이 장착되어 있고, 그러한 연은 암을 회전시키고 터빈과 협력하는 발전기로서 동작하는 적어도 하나의 발전기/모터 시스템을 통해 풍속 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위하여 터빈에 의해 구동될 수 있도록 구성되며, 로프는 연으로부터 그리고 연에 기계 에너지를 전달하고 연의 비행 궤적을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 암과 회전 샤프트를 갖춘 이러한 풍력 발전 시스템에 있어서는, 연에 의해 터빈 암 상에서 발생하는 비틀림 모멘트를 이용하여 전기 에너지를 생산하며, 연의 구동은 로프에 의해서만 이루어진다. 더욱이, 암과 회전 샤프트를 갖춘 이러한 풍력 발전 시스템에 있어서는, 로프를 보관하고 연을 구동할 수 있도록 배열된 구성 요소들이 터빈 중심에 위치함으로써, 로프가 지면으로부터 연을 향해 멀어져 가는 지점에서 멀리 떨어져 위치한다. 마지막으로, 암과 회전 샤프트를 갖춘 이러한 풍력 발전 시스템에 있어서는, 연을 회수하는 파이프가 고정되어 있다.

종래 기술을 분석하면 알 수 있듯이, 연이 장착되어 있는 공지된 풍력 발전 시스템들은 일반적으로 다음과 같은 공통적인 특징들을 가지고 있다.

- 연에는 파워 로프와 구동 로프가 장착되어 있다. 이것은 전기 생산이 이루어지는 로프 부하가 연 구동 메커니즘에는 전달되지 않고 이러한 기능을 수행하 기 위하여 적절히 채용되는 로프를 통해 풍력 발전 시스템의 다른 구성 요소로 전달된다는 것을 의미한다. 연을 구동하기 위한 용도로 파워 로프를 사용하지 않음에 따라 풍력 발전 시스템의 구조는 복잡해지고, 그와 관련된 모든 단점을 갖게 된다.

- 연은 연 위에 직접적으로 설치된 메커니즘에 의해 또는 보조 (구동) 로프를 통해 구동된다. 이들 로프를 풀고 다시 감는 동작은 지면 높이에 배치되거나 지면으로부터 공중에 떠 있는 상태로 배치되어 그러한 목적을 달성하기 위해 전용적으로 사용되는 윈치에 의해 수행된다. 구동 로프를 사용하는 경우, 지면 높이에 윈치를 배치하게 되면 바람의 기류로부터 추출된 에너지의 일부가 구동 메커니즘의 무게를 지지하는데 사용될 수 없게 된다.

- 연은 견인력(즉 풍속에 평행한 바람의 추력의 성분)을 이용함으로써 상승 시에 전기를 발생시킬 수 있도록 구동된다. 이 단계 이후에는, 제동 효과를 최소화하기 위하여 연을 깃발처럼 배치함으로써 연을 회수하게 된다. 제한된 수의 풍력 발전 시스템에서, 연을 상승시키기 위하여 견인력에 더하여 양력(즉 풍속에 수직하는 바람의 추력의 성분)을 이용하는 것이 연구되었다. 이전 것과 비교하여 이 후자의 구동 모드를 사용함으로써 얻어지는 장점은 전기를 생산하기 위하여 연의 저항은 물론 연의 양력이 이용된다는 것이다. 이들 두 모드에 있어서, 단속적인 동작 사이클(회수 단계와 교대로 이루어지는 상승 단계)은 전기의 생산을 달성하는 연의 견인 효과가 연에 의해 그려지는 경로의 절반에서만 존재한다는 것을 의미한다 (실제로, 회수 단계에서는 존재하지 않는다).

- 에너지 변환은 감속기를 중간에 두고 발전기에 연결된 윈치를 파워 로프를 통해 회전시킴으로써 달성된다. 연의 회수는 모터를 통해 그러한 윈치를 작동하여 수행되기 때문에, 동작 사이클이 수행되는 동안 연속적으로 에너지가 생산되지는 않는다. 이렇게 하여, 전기의 발전이 중단되고, 이전에 생산된 에너지가 소모된다. 외부 사용자에게 연속적으로 전류를 공급하는 것은 축전기를 사용함으로써 가능하다.

- 주기적인 과정을 통해 전기를 생산하는 것에 대해서만 주의를 기울여왔다. 변환되는 에너지의 비율을 최대화하기 위하여 비행 중에 연이 그려야 하는 경로의 선택은 거의 완전하게 무시된다.

- 하나의 연 또는 연속적으로 연결된 다수의 연으로 이루어진 연의 대열을 제어하는 제어 시스템과 관련된 과제들은 극도로 감소된 수의 계획 사업 및 연구에서만 세부적으로 다루어지고 있다. 이것은 또한 현재의 연구가 새로운 에너지 생산 시스템의 개발 대신에 기존 시스템의 생산성을 증가시키는데 주로 초점을 맞추고 있다는 점에도 기인하다.

상기한 과제들을 일부나마 해결하기 위하여, 세쿼이아 오토메이션 엘.알.엘(Sequoia Automation S.r.l)을 출원인으로 하여 출원된 유럽 특허 출원 제 EP 1 672 214 호에는 수직축 터빈을 사용하는 "회전 목마" 방식의 시스템에 연결된 연의 비행에 대한 예상적이고 적응적인 제어를 통해 바람의 기류의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 시스템이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 특히 연을 구동하는 모드와, 변환된 에너지의 비율을 최대화하기 위하여 비행시 그러한 연이 주행하는 경로와, 풍력 발전 시스템의 아키텍처가 종래 기술과는 다르며, 각각의 모듈이 바람에 의해 추진되고 적절하게 구동됨으로써 모듈 높이에서 모듈 및 레일과 협력하여 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템을 통해 폐쇄 경로를 형성하는 적어도 하나의 레일 상에서 모듈을 병진 운동시키는 견인력을 발생시키는 연의 대열에 적어도 하나의 로프를 통해 연결되는 풍력 발전 시스템을 제공함으로써 상기한 종래 기술의 과제들을 해결하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 바람으로부터 추출될 수 있는 풍속 에너지를 최적화하기 위하여 비행 시에 연이 최적의 경로를 따라 움직이도록 하는 스마트 제어 시스템에 의해 연이 구동되는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템을 구성하는 연이 에너지를 풍력 발전 시스템의 모듈에 전달하는 동일한 로프를 통해 구동되는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 지면에 이웃하게 배치된 윈치에, 감속기를 사이에 두고, 연결되고 풍력 발전 시스템의 모듈과 통합되는 모터를 작동하는 스마트 제어 시스템에 의해 연이 구동되며, 윈치는 윈치 둘레에 감긴 로프를 풀고 다시 감아서 연을 구동하고 에너지를 변환하기 위한 로프의 부하를 지지하는 역할을 하는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 연이 주로 양력을 이용하여 풍속 에너지를 변환하고 동작 사이클의 전체 길이에 걸쳐 견인 효과가 거의 존재하는 경로를 따라 움직이도록 구동되는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 윈치의 회전에 의해 작동되지 않고 풍력 발전 시스템의 모듈의 병진 운동에 의해 작동되는 발전기를 통해 에너지 변환이 달성되는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 적어도 하나의 레일 상에서 병진 운동하는 적어도 하나의 모듈을 구비한 링 안내 부재를 포함하며, 모듈에 연결된 연에 의한 견인 효과로 인한 모듈의 병진 운동을 이용하여 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 풍력 발전 시스템을 구성하는 연이 동일한 연 위에 배치되어 압력 변화를 야기하는 난류를 생성하는 스포일러를 통해 또한 구동될 수 있는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 로프를 보관하고 연의 대열을 구동하기 위하여 제공되는 구성 요소들이 연 회수 시스템에 이웃하는 각각의 모듈 위에 배치되어 있는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템으로서, 연 회수 시스템이 배향 가능하게 구성된 단부 부분을 가지며, 이 단부 부분이 수평면 및 수직면에서 회전할 수 있는 풍력 발전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술에 의해 제안되는 것보다 더욱 효율적으로 작동되는 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템을 통해 전기 에너지를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적과 그 밖의 다른 목적 및 장점들은, 이하의 설명을 통해 명확히 밝혀지는 바와 같이, 청구의 범위 제 1 항에 기재되어 있는, 연에 의해 견인되는 모듈을 레일 상에서 병진 운동시켜서 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 상기한 목적과 그 밖의 다른 목적 및 장점들은, 청구의 범위 제 197 항에 기재되어 있는, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템을 통해 전기 에너지를 생산하는 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예들과 자명하지 않은 변형예들은 종속항의 요지이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 예로서 제공되는 몇몇 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템의 바람직한 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 풍력 발전 시스템의 일 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 3은 도 1의 풍력 발전 시스템의 또 다른 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3의 구성 요소를 도시한 또 다른 사시도이다.

도 5는 도 1의 풍력 발전 시스템을 확대 도시한 사시도이다.

도 6은 도 1의 풍력 발전 시스템을 확대 도시한 또 다른 사시도이다.

도 7은 도 1의 풍력 발전 시스템의 또 다른 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 8은 도 1의 풍력 발전 시스템의 또 다른 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 9는 도 8의 구성 요소를 확대 도시한 사시도이다.

도 10은 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템의 바람직한 일 변형예를 도시한 사시도이다.

도 11은 도 10의 풍력 발전 시스템을 확대 도시한 사시도이다.

도 12는 도 10의 풍력 발전 시스템의 일 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 13은 도 12의 구성 요소를 도시한 또 다른 사시도이다.

도 14는 도 10의 풍력 발전 시스템의 또 다른 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 15는 도 1 및 도 10의 풍력 발전 시스템의 또 다른 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 16은 도 1 및 도 10의 풍력 발전 시스템의 기타 구성 요소들의 바람직한 일 실시예를 확대 도시한 사시도이다.

도 17은 도 16의 구성 요소들을 확대 도시한 또 다른 사시도이다.

도 18은 동작 단계 중 두 가지 동작 단계에 있어서의 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템의 또 다른 바람직한 변형예를 도시한 개략도이다.

도 19는 도 18의 풍력 발전 시스템을 확대 도시한 개략도이다.

도 20은 동작 단계 중 두 가지 동작 단계에 있어서의 도 18의 풍력 발전 시스템의 일 구성 요소의 바람직한 일 실시예를 도시한 개략 정면 단면도이다.

도 21은 동작 단계 중 몇몇 동작 단계에 있어서의 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템을 도시한 개략도이다.

도 22는 바람의 기류에 잠기는 정지된 공기 역학 표면과 그에 의해 발생되는 관련 힘들을 도시한 개략도이다.

도 23은 바람의 속도에 수직하는 방향을 따라 이동하지 않는 공기 역학 표면과 그에 의해 발생되는 관련 힘들을 도시한 개략도이다.

이하의 설명을 통해 더욱 상세히 밝혀지는 바와 같이, 일반적으로 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템은 바람의 기류에 잠기게 되고, 적어도 하나의 로프를 통해 연결되는 적어도 하나의 동력 연(kite)의 추력 하에서, 바람직하게는 링 형상의 폐쇄 회로를 구성하기 위하여, 레일을 따라 병진 운동을 할 수 있도록 구성되는 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 그러한 모듈은 (지표면에서 약 15 km의 높이에 이르는) 대류권 높이에서 포획되는 풍력 에너지를 전류로 변환하는 자율적인 발전기와 같이 거동한다. 특히, 각각의 모듈에 이웃하는 구성 요소로서, 순차적으로 연결되어 있고 스마트 제어 시스템에 의해 자율적으로 제어되는 배력식(servo-assisted) 윈치에 의해 구동되는 연의 대열을 통해 바람으로부터 에너지가 추출된다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 에너지를 변환하는 풍력 발전 시스템(1)은 적어도 하나의 바람의 기류(W)에 잠기게 되고, 적어도 하나의 로프(4)를 통해 전기를 발생시키기 위한 적어도 하나의 모듈(5)에 연결되어 있고, 지면에 이웃하게 배치되고, 적어도 하나의 레일(6 또는 7)을 따라 병진 운동을 할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 파워 날개 프로파일(2)(이하 간단히 "연"이라는 용어로서 또한 지칭된다)을 포함한다. 연(2)은, 연이 연결되어 있고 적어도 하나의 발전 시스템을 통해 풍력 에너지를 전기 에너지를 변환하는 모듈(5)을 견인할 수 있도록 구동된다. 모듈(5) 각각은 이하에서 설명되는 적어도 하나의 발전기/모터(20 및/또 는 21)를 포함한다. 로프(4)는 모듈(5)을 견인하기 위하여 연(2)으로부터 그리고 연(2)에 기계적인 에너지를 전달하고, 연(2) 자체의 비행 궤적을 제어할 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 바람직한 일 실시예를 설명한다. 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 구성 요소와 관련하여, 도달할 수 있는 성능에는 영향을 미치지 않으면서 풍력 발전 시스템(1) 전체의 제조 비용과 크기를 현저히 감소시킬 수 있는 일련의 선택적인 특성 및 기능이 포함된다. 그러한 목적을 달성하기 위하여, 장치의 동작과 생산성을 최적화하는 것을 목적으로 하는 제어 기법들은 물론 컴퓨터 지원 방식의 다중 기준 결정 기법들이 최상의 구조적인 아키텍처에 도달하는 최적의 경로를 한정하는 데 도움을 줄 수 있다.

설계는 연속 또는 불연속 형태로 이루어진다. 연속적인 형태의 설계는 해결책에 적용되는 비용, 무게, 저항, 길이, 각도 등의 속성들을 변경하여 획득할 수 있는 이득과 관련시킴으로써 쉽게 연구해 볼 수 있다. 불연속적인 형태의 설계는 목록에 기재되어야 하며, 이하에서는, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 구성 요소와 관련하여, 그 주요 특성들이 설명된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은, 예를 들어, 서핑 및 카트 등의 특정 스포츠 활동을 위한 돛을 제조하기 위하여 일반적으로 사용되는 섬유를 엮어서 만들게 되는 연(2)을 포함한다. 최근의 공기 역학에 대한 연구로 인하여, 제어 및 구동 능력의 관점에서 필요성을 충족시킬 수 있는 연(2)이 시판되고 있다. 연(2)을 적절히 구동함으로써, 바람으로부터 전달되는 에너지를 조절할 수 있다. 이는, 바람의 기류(W)에 의해 야기되는 견인력이 최대가 되고, 동시에 레일(6) 상에서의 모듈(5)의 이동에는 영향을 미치지 않도록 연(2)이 조정되어야 하기 때문에, 기본이 된다. 따라서, 연(2)은 레일(6) 상에서 모듈(5)을 병진 운동시키는 견인력을 생성하기 위하여 항상 동일한 방향으로 구동되어야 한다. 바람으로부터 전달되는 에너지를 적절히 조절함으로써 이러한 결과에 도달하게 되는 데, 이에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

연(2)이 동작 속도로 상승하려는 경향이 있을 때, 풍력 발전 시스템(1)의 베이스에 연결되어 있는 로프(4)의 공기 역학 저항은 연(2)의 공격 각도를 변화시키는 체인 형태의 비틀림을 수반하게 되고, 그에 따라 연(2)은 효율이 증가된 상태에서 활공 위치를 취하게 된다. 연(2)을 약간 위쪽으로 끌어올리거나 아래로 처지게 하기 위하여 연(2)의 공격 각도를 조정함으로써, 연(2)의 명백한 속도를 확정하는 고유한 피드백 방식의 풍력 발전 시스템을 획득할 수 있게 된다.

연(2)이 바람으로부터 추출할 수 있는 파워는 연(2)의 공기 역학 효율 및 연의 면적의 함수이다. 특히, 그러한 파워는 공기 역학 효율이 연의 면적과 직각이 될 때 증가한다. 연(2)이 바람으로부터 추출할 수 있는 파워를 최대화하는 최적의 해법을 찾기 위하여, 그러한 두 가지 요인을 조정하는 것이 가능하다.

연의 효율은 연의 형상에 따라 달라진다. 따라서, 최적 형상의 선택은 높은 공기 역학 효율을 획득하기 위한 결정적인 사항이다. 그러나, 그러한 최적 형상은 연(2)이 견인력 또는 상승력에 대한 응력을 받을 때에도 유지되어야 한다 (이하에서 더욱 상세히 설명된다). 그러한 목적을 달성하기 위하여, 반강성(semi-rigid) 연(2)을 사용하는 것이 가능하다. 완전히 유연한 연(2)과는 달리, 반강성 연(2)에는, 예를 들어, 극도로 가벼운 프레임이 장착되며, 그러한 이유로 연(2)은, 예를 들어, 강성의 글라이더 날개와 유사한 형상을 취할 수 있다. 연(2)은, 예를 들어, 폴리머로 만들어지고 마름모꼴 형상으로 구성될 수 있다. 반강성 재료를 사용하게 되면, 더욱 향상된 공기 역학 효율은 물론 더욱 향상된 구동 용이성으로 인해 성능이 더욱 더 향상될 수 있다. 특히, 강성(rigidity)은 이하에서 기재하는 대응하는 회수 시스템(8)에서 연(2)을 회수하기에 유용한 측면 유연성을 보장하기 위하여 연(2)의 두 가지 크기에 대하여 비대칭적으로 (불균형적으로) 제공될 수 있다.

본 발명의 풍력 발전 시스템(1)이 바람(W)으로부터 추출할 수 있어야 하는 파워를 최대화하기 위하여, 각각의 모듈(5)에 있어서, 로프(4)를 함께 잡아 당길 수 있도록 순차적으로 상호 연결되어 연(2)의 대열(3)을 이루는 다수의 연(2)을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 각각의 모듈(5)이 차단할 수 있는 바람의 전방 면적(W)이 더욱 커진다. 결과로서, 모듈(5)을 병진 운동시키는 견인 효과가 증가하게 되고, 따라서 각각의 동작 주기에서 발생될 수 있는 전기 에너지가 증가하게 된다. 연(2)의 대열(3) 각각은 로프(4)로 이루어진 단일 시스템을 통해 모듈(5)에 연결되어 있다. 따라서, 풍력 발전 시스템(1)의 동작 원리는 각각의 대열(3)에서 순차적으로 연결되는 연(2)의 개수에 따라 결정되지 않는다. 그러한 다층 구성은 차단되는 바람의 전방 면적(W)을 증가시킬 뿐만 아니라, 단일 물체 또는 적절히 결합된 물체로서 구성된다면, 공기 역학 효율을 향상시킬 가능성을 또한 제공하게 된다. 로프(4)는 사실상 연(2)의 "벽"(도시 안됨) 내에 일체로 설치되거나, 연(2)의 벽 자체가 연(2)을 연결하는 연결 요소(도시 안됨)일 수 있으며, 에어 포일 부분을 노출시켜서 어셈블리를 기하학적으로 안정된 상태로 유지한다. 이에 의해 최대 시스템 속도 영역 내에서 로프(4)를 제거할 수 있다 (따라서 로프에 의해 견인이 방해를 받게 되는 현상을 제거할 수 있다). 이러한 결과를 얻기 위하여, 연(2)은 단부 벽이 연장되어 다른 연(2)에 연장되는 원호 형상을 취할 수 있고, 그렇지 않으면 하나 또는 두 개의 연결 벽을 갖는 평면 날개에 가까운 형상을 취할 수 있다.

이하에서는, 완벽을 기하기 위하여, 풍력 발전 시스템(1)이 각각의 모듈(5)에 있어서 연(2)의 대열(3)을 갖는 경우에 대해 설명한다. 겹쳐지는 연(2)의 개수는 임의로 증가시킬 수 있다. 더욱이, 전체적인 면적을 일정하게 유지함으로써, 단일 대열(3)을 구성하는 연(2)의 개수가 증가할 때, 연의 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 이하에서 더욱 상세하게 밝혀지는 바와 같이, 연의 회수 및 발사가 더욱 용이해진다. 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 일 실시예에 있어서, 동일한 대열(3)에 속하는 연(2)이 모두 동일한 크기를 가질 필요가 없다. 대열(3)의 상부에 위치하는 연(2)은 하부에 위치하는 연(2)과는 다른 치수와 공기 역학 효율을 갖는다. 따라서, 모듈(5)에 가장 가까운 연(2)은 더욱 큰 면적을 가지며, 연의 크기는 대열(3)의 상단으로 갈수록 감소한다. 이러한 구성을 취하는 이유는 연(2)이 로프(4)를 통해 구속되는 모듈(5)로부터 더욱 멀리 있으면 있을수록 비행 중의 속도는 더욱 증가하기 때문이다. 따라서, 연(2)의 대열(3)의 하단으로부터 상단으로 진행함에 따라 그 표면이 점차적으로 감소하게 되어 연(2)의 비행 속도의 증가를 보상할 수 있게 된다. 이렇게 함으로써, 바람으로부터 추출되는 파워는 동일한 대열(3)의 각각의 연(2)에 대해 동일하게 된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 연(2)으로부터 그리고 연(2)에 힘을 전달할 수 있도록 구성되고, 에너지를 변환하기 위한 모듈(5)을 견인하고 연(2) 자체의 비행 궤적을 제어하는 데 사용되는 견인 로프(4)를 포함한다. 견인 로프(4)는, 크기가 과도하게 크면 공기 역학 저항의 증가를 불가피하게 야기하기 문에, 정확한 크기를 가져야 하는 요소이다. 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 일 실시예에 있어서, 로프(4)는 변경이 가능한 부분(도시 안됨)을 갖는다. 특히, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 이웃하는 로프 부분은 (즉, 연속하는 파워 조종을 받게 되고 그러한 조종을 수행할 수 있도록 구성된, 이하에서 설명되는, 시스템들과 접촉하는 로프(4)의 부분은) 연(2)의 대열(3)에 이웃하는 로프(4)의 부분보다 더 큰 크기를 갖는다. 이에 의해 더욱 큰 마모 저항을 얻게 된다. 로프의 부분의 크기 변경은 연속적으로 이루어지거나 오프셋을 가지고 단계적으로 이루어질 수 있다. 더욱 높은 속도에 놓이게 되는 로프(4)의 부분의 (즉, 연(2)의 대열(3)에 이웃하는 로프(4)의 길이 부분의) 견인력을 더욱 감소시키기 위하여, 이들 길이 부분에 이웃하는 로프(4)의 부분은, 예를 들어, 약간의 비대칭 양력을 발생시키는 연에 따라 공기 역학적으로 모델링 됨으로써, 난류 및 진동 현상을 피할 수 있다. 이러한 결과는, 예를 들어, 로프(4)에 별 형상의 단면을 갖는 돌출 성형된 외장 부재(도시 안됨)로 피복함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 연의 근사법이 실현될 때까지 외장 부재의 별 형상 돌출부가 바람(W)에 의해 편향된다. 진동이 일어나는 경우, 돌출부는 정지 에너지를 흡수하기 위하여 상호 마찰을 발생시킴으로써 진동을 둔화시킨다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은, 예를 들어, 바퀴(16, 17)에 의해 또는 자기적인 공중 부양에 의해, 적어도 하나의 레일(6) 상에서 병진 운동을 하며, 연(2)을 구동하도록 구성되고 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 모듈(5)을 포함한다. 모듈(5)은 지면에 이웃하게 배치되며, 각각의 모듈(5)은 연(2)으로부터 그리고 연(2)에 힘을 전달하며 에너지를 변환하는 모듈(5)을 견인하고 연(2) 자체의 비행 궤적을 제어하는 데 사용될 수 있도록 구성된 적어도 하나의 로프(4)를 통해 연(2)의 대열(3)에 연결되어 있다.

도면을 참조하면, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)이 적어도 하나의 레일(6) 상에서 모듈(5)이 병진 운동을 하게 하는 적어도 하나의 트롤리(11)를 포함하는 것을 알 수 있다. 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)의 형상은, 풍력 발전 시스템(1)을 작동시킬 때 공기에 대한 저항을 최소화하기 위하여, 공기 역학적으로 모델링 되는 것이 바람직하다.

각각의 모듈(5)에는 연(2)을 자동적으로 구동하고 전기 에너지를 발생시키는 데 필요한 모든 구성 요소들이 장착되어 있다. 기계적인 에너지의 전기 에너지로의 변환은, 예를 들어, 전기 발생 시스템을 구성하는 레일(6) 상의 모듈(5)을 견인한 결과로서 회전하는 바퀴(16, 18)에 직접 연결되어 있는 발전기(20 및/또는 21)를 통해 이루어진다. 바퀴(16)에 의해 발전기(20 및/또는 21)를 작동하는 대신에, 기계적인 에너지의 전기 에너지로의 변환이 리니어 자기 모터(도시 안됨)를 가역적 으로 채용함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 각각의 모듈(5)은 나머지 다른 모듈(5)과는 독립적으로 파워를 전달할 수 있는 발전기로서의 기능을 수행하게 된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 각각의 모듈(5)에 대해 동작하며, 연(2)의 비행을 자동적으로 제어하는 스마트 제어 시스템과, 그러한 스마트 제어 시스템과 협력하여 로프(4)를 통해 연결된 연(2)에 의해 견인되는 결과로서 레일(6) 상에서 모듈(5)이 병진 운동을 하는 동안 발전기(20 및/또는 21)에 의해 생산되는 전기 에너지의 축적 및 전달을 관리하는 공급 시스템을 또한 포함한다.

각각의 모듈(5)에 있어서, 스마트 제어 시스템은 폐쇄된 경로 상에서 모듈(5)을 이동시키는 견인 효과를 활용하기 위하여 연(2)의 대열(3)을 구동한다. 특히, 스마트 제어 시스템은 연(2) 위에 배치되어 스마트 제어 시스템의 지면 구성 요소들에, 바람직하게는 무선 방식으로, 정보를 전송하는 자율 공급 기능을 갖춘 센서 세트와 협력한다. 스마트 제어 시스템은 이들 정보를 지면 센서 세트로부터 들어온 다른 정보(예를 들어, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 쌍으로 이루어진 모터(28)에 의해 결정되는 로프(4) 부하의 값)을 통합하고, 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때 연(2)을 자동적으로 구동하기 위한 처리를 수행한다.

연(2)의 구동과 관련하여, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 두 가지 모드를 제공한다.

첫 번째 모드에서는, 파워 로프를 구동 로프로서 사용한다. 따라서, 연(2)의 대열(3) 각각은 한 쌍의 로프(4)를 통해 대응하는 모듈(5)에 연결된다. 그러한 로프(4)는 먼저 바람의 기류(W)으로부터 추출된 기계적인 에너지의 전달로 인하여 모듈(5)의 견인을 허용한다 (따라서 전기 에너지를 발생시킨다). 연(2)의 대열(3)을 구동하기 위하여, 동일한 로프(4)가 적절한 윈치(24, 25) 상에서 더욱 더 풀리고 다시 감기게 된다.

두 번째 구동 모드에서는, 연(2) 위에 배치되는 스포일러(도시 안됨)를 사용한다. 그러한 스포일러를 통해, 연(2)이 구동되는 압력 변화를 야기하는 난류를 생성할 수 있다. 상기한 스포일러는, 예를 들어, 압전 시스템, 형상 기억 폴리머 및/또는 비틀림이 능동적으로 제어되는 형상 기억 금속 합금 섬유를 통해 작동될 수 있다. 그러한 시스템은 자율적인 공급 기능을 갖거나 모듈(5)로부터 연(2)에 이르는 케이블(도시 안됨)을 통해 공급을 받을 수 있다. 스포일러의 작동을 제어하기 위한 신호는 스마트 제어 시스템에 의해 무선 방식으로 전송되는 것이 바람직하다. 스포일러를 사용함으로써, 로프(4)를 반드시 채용할 필요 없이 연(2)을 구동할 수 있다. 이러한 경우에, 연(2)을 조종하는 시스템이 연 위에 배치되고, 연(2)의 대열(3)이 부하를 전달하고 모듈(5)을 견인하는 것을 허용하는 데 전용적으로 사용되는 단일 로프(4)에 의해 대응하는 모듈(5)에 연결될 수 있다.

연(2)의 구동은 상기한 두 가지 모드를 함께 채용함으로써 또한 달성될 수 있다.

요약하면, 하나 이상의 구동 로프(4)를 구비하는지의 여부와는 상관없이, 연(2)을 구동하여 연(2)으로부터 견인력을 획득하기 위한 여러 가지 다른 방법이 존재한다. 단일 로프(4)의 경우에는, 연(2) 위에서 작동 시스템을 조종할 필요가 있기 때문에, 견인력을 전달하는 데 있어서 제한을 받는다. 두 개의 로프(4)에서 는 구동 기능에 견인 기능이 추가된다. 로프(4)의 개수를 증가시킴으로써, 연(2)의 공격 각도의 교정으로서의 구동 기능과, 안전 기능과, 신속한 스필링(spilling) 기능을 추가하는 것이 가능하다. 따라서, (스포일러의 지원을 받거나 받음이 없이) 로프(4)를 통해 구동을 하는 경우, 연(2)의 대열(3) 각각은 한 쌍의 로프(4)를 통해 대응하는 모듈(5)에 연결되어야 한다. 대신에, 단독적으로 스포일러를 통해 구동을 하는 경우, 연(2)의 대열(3)과 모듈(5) 사이에서 연결 요소로서 동작하는 단일 로프(4)가 제공된다. 이러한 경우에, 로프(4)를 구동하거나 보관하는 모듈(5) 구성 요소의 개수는 감소되고, 따라서 풍력 발전 시스템(1)의 구조를 크게 단순화시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에 있어서, 연(2)의 구동이 한 쌍의 로프(4)에 의해 이루어지는 경우에 대해 간략히 설명한다. 이하에서 상세하게 분석되는 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 구성 요소에 있어서, 각각의 모듈(5)을 견인하기 위한 단일 로프(4)를 사용하는 경우도 채용될 수 있음에 주목할 필요가 있다.

로프(4)의 개수를 제한하는 것이 공기 역학적인 관점에서 바람직하다고 하더라도, 두 개의 로프(4)에 의해 획득되는 해결책은, 단순한 구동 및 견인에 추가하여, 긴급 조종을 수행할 가능성을 또한 제공하는 것이다. 전형적으로 정당한 로프(4)의 길이의 제한된 차별적인 변화를 갖는 지향성 구동이 얻어지지만, 정당한 로프(4)의 차별적인 변화는 연(2)의 날개 개구를 초과하게 되고, 이하에서 "날개의 사이드슬립(옆으로 미끄러짐)"으로 정의되는, 리프트가 취소되는 상황이 발생하게 된다. 이러한 조건에서는, 신속한 회수의 필요성이 있다면, 에너지를 낭비함이 없이 로프(4)를 신속히 다시 감는 것이 가능하다. 그러한 신속한 하강이 수행되는 동안, 날개의 사이드슬립의 영향으로 인하여, 사실상 제어를 할 수 없는 상태에서 연(2)이 빙빙 돌게 될 위험성이 있다. 그러한 제어의 상실을 방지하기 위하여, 일단 원하는 높이에 이르게 되면 신속한 하강을 쉽게 중단시키고 정상적이고 생산적인 비행 조건을 정확히 회복하는 공기 역학 장치 및 설비를 연(2)에 제공하는 것이 가능하다. 날개의 사이드슬립 단계에서, 연(2)의 측면 가장자리는 공격 가장자리가 되고, 삼차원 공간 내의 위치 추적 장치 및 사이드슬립 조종을 위한 안정화 시스템(도시 안됨)을 수용한다. 상기한 작동 및 안정화 시스템은, 예를 들어, 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 지향성 스폰손(sponson) 및 스포일러를 구비하는 것을 그 특징으로 한다.

정상적인 비행 조건에서, 지향성 스폰손은 추력 방향을 가로지르며, 연(2)의 효율을 변화시키기 않기 위하여 구부려져서 은신하게 된다. 날개의 사이드슬립 시에, 지향성 스폰손은 정방향에서 나타나는 기류에 의해 작동하게 되어 들어올려지게 된다. 따라서, 지향성 스폰손은, 날개의 사이드슬립에서 적절하지 않게 사용될 때 연(2)의 침투의 밸런스를 다시 맞추는 것에 협력함으로써, 소극적으로 조종 안정성을 향상시킨다. 빙빙 돌아가는 경향을 균형 잡히게 하기 위하여, 적절히 배치되고, 직접적으로 또는 지면 제어 장치를 통해 비행 추적 센서의 정보를 사용하는 로직에 의해 기하학적으로 작동되는 스포일러들/스포일러(앞서 언급됨)를 갖는 추가적인 안정화 장치가 적극적으로 획득될 수 있다.

사이드슬립 조종을 위한 작동 및 안정화 시스템은, 하강 시에 그리고 일단 로프(4)의 요구되는 높이 또는 길이에 이르게 되면, 연(2)의 즉각적인 높이 교정/감소가 이루어지게 함으로써, 정상적인 비행에 적합한 로프(4)의 차별화된 길이로 복귀하여 리프트 상태를 회복할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에 있어서, 사이드슬립 조종을 위한 작동 및 안정화 시스템의 적용은 주로 공중에서 신속히 그리고 제어된 상태로 분리되는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 연(2)을 회수하는 적어도 하나의 회수 시스템(8)을 또한 포함한다. 이하의 설명에서는, 풍력 발전 시스템(1)이 본 발명을 제한하지 않는 예로서 제공되는 두 개의 바람직한 실시예에 따라 설명된다. 그러한 실시예는 주로 연(2)의 회수 시스템(8)이 지원되는 모드에 따라 구별된다.

제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 풍력 발전 시스템(1)은 에너지 변환 발전기(20 및/또는 21) 및 연(2)을 구동하기 위한 시스템 구성 요소들이 옆에 배치되어 있는 단일 트롤리(11)을 포함하는 적어도 하나의 모듈(5)을 포함하여 구성된다. 도 5 내지 도 9를 참조하면, 일단에 이웃하는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 회수 시스템(8)이 구속되어 있음을 알 수 있다. 회수 시스템(8)의 무게는 일단에서 회수 시스템(8)에 구속되어 있고 타단에서 수직 구조(13), 예를 들어 각각의 모듈(5)에 구비되는 격자에 구속되어 있는 타이 로드(14)로 이루어지는 유연한 연신 구조(12)를 통해 지지된다. 유연한 연신 구조(12)는 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)을 적어도 두 개의 인접한 모듈(5)과 또한 연결한다. 서로 다른 모 듈(5)을 상호 연결함으로써, 어느 한 모듈(5)에서의 견인 효과가 부족할 때, 그러한 모듈(5)은 견인 효과가 존재하는 풍력 발전 시스템(1)의 나머지 다른 모듈(5)에 의해 견인될 수 있다. 이에 의해 전기를 생산하기 위하여 사용되는 발전기(20 및/또는 21)를 모터로서 작동하는 것을 피할 수 있고 (또는 지체시킬 수 있고), 모듈(5)의 진행을 달성할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.

그러한 실시예에 따르면, 회수 시스템(8)에는, 예를 들어, 보조 레일(7) 상에 놓이는 쿠션이 달린 바퀴(17)가 또한 구비될 수 있다. 이러한 경우, 회수 시스템(8)의 무게는 타이 로드(14)의 시스템에 의해 전적으로 지지되지 않고 부분적으로 지면으로 전달된다.

견인 로프의 시스템으로 압축된 상태로 동작하는 요소들을 정확히 연결하는 유연한 연신 구조를 갖는 전체 풍력 발전 시스템(1)의 일 실시예는 전체 풍력 발전 시스템(1)의 연(2)의 대열(3) 각각의 힘과 일시적인 힘을 분할하고 약화시킴으로써, 단일 모듈(5) 간의 협력을 제시하며 과도한 크기 증가의 필요성을 감소시킨다.

유연한 연신 구조(12)가 전체적으로 취할 수 있는 형태는 신중한 시뮬레이션 분석의 주제이지만, 그 유형들은 이론적으로는 밀집모자 또는 컵(도시 안됨)과 유사한 원통형 대칭을 추종함으로써 전개되는 삼각형의 경향으로서 이루어진다.

유연한 연신 구조(12)가 지지하여야 하는 응력 중에, 접선 방향으로의 연(2)의 견인 성분이 있다. 이것은 실제로 에너지를 생산한다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 유연한 연신 구조(12)는 회수 시스템(8)의 무게를 또한 지지하여야 하며, 보조 레일(7)이 제공되지 않을 때 그리고 풍력 발전 시스템(1)이 멈춘 상황에 서는 (회수 시스템(8)이 연(2)을 잡아 당기는 수직 구성 요소에 의해 지지되지 않을 때) 무엇보다도 특히 중요한 구성 요소를 지지하여야 한다. 이러한 상황에서는, 회수 시스템(8)의 전체 무게가 기하학적인 구성이 풍력 발전 시스템(1)의 폐쇄 경로를 추종하는 링(도시 안됨)으로 이루어지는 유연한 연신 구조(12)에 의해 정적으로 지지된다. 그러한 링은 다양한 모듈(5)에 대해 엇갈리는 거동을 추종할 수 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 제 2 실시예는, 예를 들어 서로 다른 높이에 위치하는 평행한 레일(6) 상에서 주행하는 적어도 두 개의 트롤리(11)를 구비한 적어도 하나의 모듈(5)을 포함한다. 도 10 내지 도 14를 참조하면, 이러한 실시예에 따라, 각각의 모듈(5)에 대해, 회수 시스템(8)이 두 개의 트롤리(11)에 구속되는 것을 알 수 있다. 하나의 트롤리(11)는 로프(4)가 연(2)을 향해 나가게 되는 회수 시스템(8)의 일단에 이웃하여 배치되며, 이 트롤리(11)에는 에너지 변환이 이루어지는 발전기(20 및/또는 21)가 구비되어 있다. 또 다른 트롤리(11)는 회수 시스템(8)의 타단에 이웃하여 배치되며, 이 트롤리(11)에는 연(2)을 구동하고 로프(4)를 보관하는 역할을 하는 그 밖의 다른 구성 요소들이 구비되어 있다. 전술한 실시예와 관련하여 또한 설명한 바와 같이, 회수 시스템(8)에는, 예를 들어, 회수 시스템(8)의 지지에 기여하는 보조 중간 레일(7)(도시 안됨) 상에 놓이는 쿠션이 달린 바퀴(17)가 또한 장착될 수 있다. 양쪽 트롤리(11)에 전기를 생산하기 위한 발전기(20 및/또는 21)의 모듈(5)을 제공하는 것이 가능하다. 이하에서는, 각각의 모듈(5)에 있어서, 전술한 바와 같은 구성에 따라, 발전기(20 및/또는 21) 가 단일 트롤리(11) 상에 배치되는 경우에 대해 설명한다. 트롤리(11)가 주행하는 레일을 서로 다른 높이에 배치하게 되면, 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때 로프(4)에 더 적은 저항이 제공될 수 있도록, 연(2)의 대열(3)을 향해 지면에 대해 회수 시스템(8)을 경사지게 할 수 있다. 또한, 이 실시예는 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)을 적어도 두 개의 인접한 모듈(5)과 연결하는 유연한 연신 구조(12)를 제공한다. 서로 다른 모듈(5)을 상호 연결함으로써, 어느 한 모듈(5)에서의 견인 효과가 부족할 때, 그러한 모듈(5)은 견인 효과가 존재하는 풍력 발전 시스템(1)의 나머지 다른 모듈(5)에 의해 견인될 수 있다.

상기한 두 실시예에 있어서, 연(2)의 회수 시스템(8)은 연을 회수하고 발사하는 시스템(도시 안됨)에 의해 통합된다. 연(2)의 대열(3)에 연결된 쌍으로 된 로프(4)는 회수 시스템(8)을 가로질러, 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 적어도 하나의 시스템(도시 안됨)과 로프(4)에 마찰력을 제공하기 위한 적어도 하나의 시스템(도시 안됨)이 장착되어 있으며, 연(2)의 대열(3)을 구동하는 적어도 한 쌍의 4 개의 윈치(24)를 포함하는 감기 및 풀기 시스템(22)과, 적어도 한 쌍의 윈치(25)로 이루어진 로프(4)의 보관 시스템(23)을 향하여 로프(4)를 구동하는 전달 시스템 상에 놓인다. 보관 시스템(23)의 각각의 윈치(25)에는 로프(4)를 각각의 윈치(25)에 순서적으로 감기도록 하는 구동 모듈(26)이 장착되어 있다.

로프(4)는 풍력 발전 시스템(1)의 연(2)과 모듈(5) 사이를 연결하고 힘을 전달하는 요소이다. 연(2)의 대열(3)이 바람(W)에 의해 들어올려질 때, 견인 효과가 발생하여 모듈(5)을 병진 운동시키며, 따라서, 발전기(20 및/또는 21)를 통해 풍속 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 명백한 바이지만, 각각의 로프(4)의 길이 및 직경은 바람의 상태와 동작 안정성에 따라 달라진다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 연(2)에 의해 견인되는 모듈(5)이 병진 운동을 하는 적어도 하나의 레일(6)을 또한 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은, 연(2)의 회수 시스템(8)의 무게를 분배하기 위하여, 많은 레일(6, 7) 상에서 병진 운동을 할 수 있다.

레일(6, 7)은 폐쇄 경로를 구성하는 것이 바람직하다. 단순한 경로는 원형이지만, 풍속 에너지의 이용을 최적화하기 위하여 경로를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 바람(W)이 주로 한쪽 방향으로 부는 지역에서 풍력 발전 시스템(1)을 구현한다고 가정하면, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)을 그 장축이 바람(W)이 부는 방향에 수직하는 타원형 경로를 한정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 선택은 연(2)에 의한 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 견인이 바람의 기류가 연(2)과 마주칠 때 발생하게 되는 힘의 리프트 성분을 이용함으로써 달성된다는 사실에 의해 결정된다. 이에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

만일 레일(6, 7)이 폐쇄 경로를 구성하면, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 모듈(5)의 운동으로 인한 방사상 원심력과 연(2)의 대열(3)의 견인력의 방사상 성분의 힘을 받게 된다. 그러한 힘을 상쇄하기 위하여, 풍력 발전 시스템(1)의 레일(6)을 적절히 경사지게 하는 것(도시 안됨)이 바람직하다. 레일(6)을 경사지게 하는 것은 모듈(5)의 바퀴(6) 상에서 작용하는 힘을 분석함으로써 쉽게 추론하고 판단할 수 있다. 명백한 바이지만, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 많은 레일(6, 7) 상에서 병진 운동을 하는 경우, 그러한 레일(6, 7)은 평행하게 그리고 동심적으로 배치되어야 한다.

레일(6, 7)은 지상에 놓이지 않고 기둥에 의해 들어 올려진 채로 유지되는 것이 바람직하다. 모듈(5)을 적절한 높이에 유지함으로써, 연(2)이 우발적으로 곤두박이치더라도 연(2)이 지상에서 활주할 위험이 없다. 높은 안정성을 보장하고 풍력 발전 시스템(1)의 트롤리(11)에 의해 요구되는 기하학적 정확도의 요건을 충족하기 위하여 레일(6, 7)을 지지하는 구조는 큰 관성을 가져야 한다.

전술한 바와 같이, 풍력 발전 시스템(1)이 많은 레일(6, 7)을 가지는 경우, 회수 시스템(8)이 연(2)의 대열(3)을 향하여 지면에 대해 경사진 상태로 유지하기 위하여, 레일(6)을 서로 다른 높이에 위치시키는 것이 바람직하다. 이것은 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때 회수 시스템(8)에 의해 로프(4)에 대한 저항을 감소시킨다.

풍력 발전 시스템(1)이 구비하는 레일(6, 7)은 두 가지 범주로 구분될 수 있다. 주된 레일(6)과 보조 레일(7)을 설치하는 것이 가능하다. 주된 레일(6)은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)가 병진 운동을 하는 레일이다. 보조 레일(7)은 쿠션이 달린 바퀴(17)가 병진 운동을 하며 연(2)의 회수 시스템(8)의 무게를 지지하는데 기여하는 안내 부재이다.

본 발명의 풍력 발전 시스템(1)의 레일(6, 7)은, 바퀴(16, 17)에 의해 또는 자기적인 공중 부양에 의해 풍력 발전 시스템(1)의 모듈이 전용적으로 주행하는 사실에 근거하여, 전통적인 방식 또는 자기 방식으로 구성될 수 있다. 특히, 보조 레일(7)은 전통적인 방식으로 구성되는 것이 바람직하며, 반면에 주된 레일(6)은 자기 방식으로 또한 구성될 수 있다.

전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)은 그 위에서 주행하는 트롤리(11)의 하부를 "둘러싸는" 형상을 취한다. 이하에서 더욱 상세히 설명되지만, 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6) 상에서 주행하는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)에는 세 그룹의 바퀴(16)가 장착되어 있다. 단일 모듈(5)에 초점을 맞추면, 한 그룹의 바퀴(16)는 수직 방향을 따라 모듈(5)의 무게 대부분을 지지하여야 하고, 나머지 두 그룹의 바퀴(16)는 원심력 효과로 인하여 모듈(5)이 전복되는 것을 방지하는데 기여한다. 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)은, 두 개의 수평면(하부 수평면 및 상부 수평면)과 한 개의 수직면 상에서 바퀴(16)가 돌 수 있도록, 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 레일(6)의 단면은, 예를 들어, 특히 도 12에 도시한 바와 같이, 그 오목한 부분이 이웃하는 두 개의 마주보는 "C" 형상을 취한다. 보조 레일(7)이 전통적인 방식으로 구성되는 경우, 그 기능은 오직 연(2)의 회수 시스템(8)을 지지하는 데에만 국한되기 때문에, 그러한 구성은 보조 레일(7)의 옆에서는 필요하지 않다. 쿠션이 달린 바퀴(17)는 사실상 단일 평면 상에서 돌게 되며, 레일(7)은 공통 안내 부재로서의 역할을 하게 된다.

이중-"C" 구성 대신에, 예를 들어 장방형 단면을 갖는 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)을, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)의 바퀴(16) 그룹이 레일(6)을 둘러싸는 방식으로(도시 안됨) 배열되도록, 구성하는 것이 또한 가능하다.

또 다른 실시예에 있어서는, 바퀴 상에 고정된 모든 교류 발전기를 고정 부분 상에서 수용할 수 있도록 바퀴(16)에 대해 레일(6)을 높게-낮게 반전시킨다. 즉, 지면 및 레일과 연결된 바퀴가 연(2)에 의해 견인된다. 이러한 실시예에 의해 제공되는 장점은 다양한 접촉 또는 활주 접촉을 필요로 함이 없이 간단히 전기적인 연결을 달성할 수 있다는 것이다.

이하에서 더욱 상세히 설명되지만, 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)을 사용하는 경우, 에너지 변환은, 예를 들어, 바퀴(16)의 회전에 의해 직접적으로 작동되는 발전기(20)를 통해, 달성될 수 있다. 그러나, 각각의 모듈(5)에 의해 높은 파워를 전달하는 경우, 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)은 바퀴(16)를 회전시킴으로써 발전기(20)를 작동하는 것을 허용하기에는 적절하지 않을 수도 있다. 발전기(2)에 전달되어야 하는 토크는 사실상 레일(6) 및 바퀴(16) 사이의 구름 마찰을 단순히 이용하여 발생시키기에는 너무 크며, 구름 저항은 레일(6) 상에서의 바퀴(16)의 활주를 수반할 정도이다. 그러한 경우, 소실을 피하고 기계적인 에너지의 전기 에너지로의 변환을 허용하기 위하여, 리니어 모터를 가역적으로 사용함이 없이 전류를 발생시켜야 하기 때문에, 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6)에 적어도 하나의 치상 돌기가 있는 바퀴(18)가 맞물려서 발전기(21)를 직접 작동하는 적어도 하나의 래크(15)를 제공하는 것이 가능하다. 이하에서 더욱 상세히 설명되지만, 그러한 경우에, 트롤리(11)의 바퀴(16)는 주로 지지 기능을 수행한다. 래크(15)는 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6) 상에, 그 치상 돌기가 있는 표면이 레일(6)의 표면에 수직하고 레일(6)에 의해 한정되는 폐 쇄 경로의 중심을 향할 수 있도록, 배치된다. 래크(15)와 맞물리고 래크(15) 상에서 회전하는 치상 돌기가 있는 바퀴(18)는 수평으로 배치되고, 그 구성으로 인하여, 원심력에 대항한다. 각각의 모듈(5)이 받게 되는 원심력은 래크(15) 상의 치상 돌기가 있는 바퀴(18)의 양호한 풀림을 보장할 수 있도록 이용되고 (그와 동시에 비교된다).

자기적인 공중 부양 방식이 사용되는 경우, 주된 레일(6)에는 전자석이 장착되고, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 자기적으로 현수(suspension)되고 및/또는 전기를 발생시킬 수 있도록 가역적으로 사용되는 리니어 모터를 통해 에너지를 변환할 수 있도록 구성된다. 자기 부양과 관련하여서는, 현재 세 가지 기술이 채용될 수 있다.

- 전자기적 현수: 공중 부양은 레일(6)의 측면 및 하부에 감겨 있는 트롤리(11)의 한 쌍의 구조의 단부에 배치되어 있는 종래의 전자석을 사용하여 달성된다. 자석은 레일(6)쪽으로 끌어당겨지고, 그런 식으로 자석이 트롤리(11)를 지지하게 된다.

- 전기역학적 현수: 공중 부양은 트롤리(11) 상에 배치되고 초전도 점에서 냉각되는 전자석을 사용하여 달성된다. 레일(6)의 측벽 옆에는, 트롤리(11) 상에 배치된 반도체 권선에 의해 발생되는 자기장이, 반대되는 자기 극성이 "8"자 각각의 절반에 이웃하여 생성되는 효과로 인하여, 전류를 유도하는 "8" 형상의 권선이 제공된다. 더 높은 레벨의 자기 극성은 트롤리(11)의 반도체의 자기장을 끌어당기며, 더 낮은 레벨의 자기 극성은 그러한 자기장을 밀어낸다. 그러한 끌어당김과 밀어냄의 조합에 의해 트롤리(11)는 공중 부양을 하게 된다.

- 영구 자석을 통한 현수: 공중 부양은 트롤리(11) 상에 영구 자석을 배치하고 전류가 공급되지 않는 전자석은 레일(6) 상에 배치함으로써 달성된다. 트롤리가 움직일 때, 영구 자석은 레일(6)의 전자석 내에 영구 자석에 의해 생성되는 자계에 대해 밀어내는 자계를 발생시키는 전류를 유도한다. 그러한 밀어냄에 의해 트롤리(11)는 공중 부양을 하게 된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에서 자기적인 공중 부양을 사용하는 경우, 사용되는 기술은 초전도체 솔레노이드에 의해 발생되는 흐름과 합쳐질 수 있는 영구 자석을 통한 자기적인 현수를 제공하는 것이 바람직하다. 레일(6)과 모듈(5)의 트롤리(11) 상에 배치되는 자석 및 전자석의 구성 및 자기적인 공중 부양이 이루어지는 원리에 대해서는 에너지 변환과 그에 따른 전류 생산을 달성하게 되는 모드와 함께 이하에서 상세히 설명한다.

이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 자기적인 공중 부양 방식을 사용하는 경우라도, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)에, 모듈(5) 및 레일(6)의 자석 사이에 공기 간격을 유지하는 데 기여하는 바퀴(16)를 제공하는 것이 바람직하다. 공기 간격을 유지하기 위하여 전용적으로 사용되는 바퀴(16)는, 예를 들어, 앞서 언급한 바와 같이, 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6) 상에서 주행하는 트롤리(11)의 세 그룹의 바퀴(16)와 유사하다. 따라서, 자기적인 공중 부양 방식을 사용하는 경우, 주된 레일(6)은 앞서 설명한 바와 같은 (이중 "C" 구성을 갖거나 또 다른 선택적인 구성을 갖는) 전통적인 방식으로 구성되는 레일 및 자기 방식 레일 사이의 조합으로 이루어질 수도 있다.

따라서, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 각각에는 적어도 하나의 레일(6) 상에서 모듈(5)이 병진 운동을 하게 하는 적어도 하나의 트롤리(11)가 장착되어 있다. 특히, 이미 앞서 설명한 바와 같이, 모듈(5)에는 발전기(20 및/또는 21)와 연(2)을 구동하고 로프(4)를 보관하는 구성 요소들이 배치되는 단일 트롤리(11)가 장착될 수 있다. 제 2 실시예의 경우, 각각의 모듈(5)에는 두 개의 트롤리(11)가 제공된다. 더 높은 높이에 위치하는 하나의 트롤리에는 에너지 전환을 수행하는 구성 요소가 장착되어 있고, 더 낮은 높이에 위치하는 다른 하나의 트롤리에는 윈치(24, 25)가 배치되어 있다. 이들 윈치에는 로프(4)가 감겨져 있다.

트롤리(11)가 레일(6) 상에서 주행할 수 있는 모드는 다음의 두 가지 모드인 것이 바람직하다.

- 전통적인 방식으로 구성된 레일(6)을 사용하는 경우, 트롤리(11)는 매끄러운 바퀴(16, 17)에 의해 레일(6) 상에서 병진 운동을 한다.

- 자기 방식으로 구성된 레일(6)을 사용하는 경우, 트롤리(11)는 영구 자석 및/또는 전자석에 의해 레일(6) 상에서 병진 운동을 한다. 이 경우에는 자기적인 공중 부양 원리를 이용한다.

트롤리(11)가 바퀴(16)에 의해 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 경우, 그러한 바퀴(16)는, 예를 들어 감쇄기와 나란하게 결합된 스프링을 통해, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 나머지 부분과 인터페이스 된다.

이미 앞서 설명한 바와 같이, 트롤리(11)에 장착되는 바퀴(16)는 모듈(5)과 함께 세 그룹으로 분할될 수 있다. 서로 다른 그룹에 속하는 바퀴(16)는 상호 직각을 이루어 배치됨으로써 "T"형상 구성을 취하게 된다. 특히, 레일(6)이 수평면 상에 놓인다고 가정하면,

- 수평면 상에서 구름 운동을 하는 바퀴(16)는 트롤리(11)의 무게 대부분을 지지한다.

- 수직면 상에서 구름 운동을 하는 바퀴(16)는 트롤리(11)가 받게 되는 방사상 힘을 상쇄한다.

- 수평면 상에서 구름 운동을 하는 바퀴(16)는 트롤리(11)가 전복되는 것을 방지한다.

바퀴(16)의 이러한 시스템이 존재함으로 인하여, 트롤리(11)는 레일(6)의 바닥에 놓인 상태로 유지되어, 탈선의 가능성을 방지하게 된다. 이러한 결과는 전통적인 방식으로 구성되는 레일(6)에 적절한 형상을 부여함으로써 얻어진다. 특히, 전술한 바와 같이, 레일(6)이 이중-"C" 단면을 취하도록 그리고 레일(6)이 트롤리(11)의 하부를 "둘러싸도록" 레일(6)을 구성할 수 있다. 그렇지 않으면, 예를 들어 장방형 단면을 갖는 통상적인 레일을 사용하고, 바퀴(16)가 레일(6)을 둘러쌀 수 있도록 바퀴(16)를 트롤리(11) 상에 배열(도시 안됨)하는 것도 가능하다.

채용된 실시예와 관계없이, 단일 바퀴(16)는 트롤리(11)의 평편한 바닥에 직접 구속되지 않고 트롤리(19) 내에 결합되고 차례로 그 평편한 바닥에 구속된다. 철도 수송 분야에서 또한 채용하는 그러한 해결책은 풍력 발전 시스템의 안정성을 더욱 향상시킨다.

자기 방식의 레일(6)을 사용하는 경우, 모듈(5)의 자석과 레일(6)의 전자석 사이의 공기 간격은 극단적으로 감소하며, 그에 따라 모듈(5)과 레일(6)이 접촉할 위험성이 높다. 이는 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 큰 질량과, 그러한 모듈(5)이 받게 되는 응력의 유형과 양에 기인한다. 공기 간격이 유지되는 것을 보장하기 위하여, 자기적으로 공중 부양되는 트롤리(11)에도 전기 에너지를 발생시킴이 없이 모듈(5)의 지지 기능만을 전용적으로 수행하는 바퀴(16)를 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 바퀴(16)는, 예를 들어, 트롤리(11)가 전통적인 방식으로 구성되는 레일(6) 상에서 병진 운동을 하게 하는 것과 동일한 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 자기적인 공중 부양 방식을 사용하는 경우, 모듈이 병진 운동을 하게 되는 레일(6)은 전통적인 방식으로 구성되는 레일과 자기적인 방식으로 구성되는 레일 사이의 조합으로 이루어질 수 있다.

공기 간격을 유지하는 것에 더하여, 자기적인 현수 기술로서 영구 자석을 이용한 현수 방식을 사용하는 경우에 지지 바퀴(16)의 사용이 항상 필요할 수 있다. 이러한 기술을 채용함으로써, 사실상 오직 움직이는 상태에서만 밀어내는 자계가 발생될 수 있고, 따라서, 그러한 가설 하에서는, 이동하지 않는 모듈(5)의 공중 부양은 불가능할 수 있다. 지지 바퀴(16)를 제공하게 되면, 공중 부양이 없는 경우라도, 모듈(5) 및 레일(6)이 접촉하지 않게 된다. 자기적인 현수 작용 없이 모듈(5)을 강제로 움직이기 위한 조건들을 제공하는 것이 더욱 좋다.

회수 시스템(8)은 정지한 상태에 놓여 있는 연(2)을 회수하기 위하여 사용되는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 구성 요소이다. 풍력 발전 시스템(1)에는 각 각의 모듈(5)에 대해서 하나의 회수 시스템(8)이 구비된다. 회수 시스템은 연(2)의 전체 대열(3)을 내부에 수용하기 위한 적어도 하나의 원통형 파이프로서 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 회수 시스템(8)은 풍력 발전 시스템(1)의 가장 거치적거리고 더욱 무거운 구성 요소이다. 회수 시스템(8)은, 자체의 무게로 인하여, 연(2)의 수직 견인 성분에 대하여 중력적으로 반작용을 할 수 있도록 설계될 수 있다. 연(2)의 수직 견인 성분이 회수 시스템(8)의 무게를 지지하는데 기여를 하더라도, 회수 시스템(8)의 무게가 모듈(5)을 전복시키는 것을 방지할 수 있도록 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)을 설계하는 것이 바람직하다. 이것은 연(2)의 수직 견인 성분이 오직 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때에만 존재한다는 사실로 인해 또한 필요하다. 풍력 발전 시스템(1)이 정지 상태에 있을 때에는, 회수 시스템(8)의 전체 무게는 레일(6) 상에 놓이게 된다.

각각의 모듈(5)에 대해서 단일 트롤리(11)가 사용되는 경우, 회수 시스템(8)은 로프(4)가 연(2)을 향하여 진행하기 시작하는 단부에 이웃하는 트롤리(11)에 구속된다. 회수 시스템(8)이 모듈(5)을 전복시키는 것을 피하기 위하여, 그러한 회수 시스템(8)의 무게는 유연한 연신 구조(12) 및 가능하다면 보조 레일(7) 상에서 주행하는 회수 시스템(8)에 연결된 쿠션이 달린 바퀴(17)를 통해 지지된다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 각각에 두 개의 트롤리(11)가 장착되는 경우, 회수 시스템(8)은 단부에 이웃하는 그러한 트롤리(11)에 구속된다. 따라서, 가장 안쪽의 레일(6)은, 회수 시스템(8)이 적절히 경사지도록, 더 낮은 높이에 배치됨으로써, 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때 로프(4)에 대한 저항을 최소화하게 된다. 특히, 회수 시스템(8)은 (도 6 및 도 11에 상세히 도시한 바와 같이) 수평면에 대하여 위쪽으로 경사진다. 그러한 경사짐은, 각각의 모듈(5)에 대해 단일 트롤리(11)를 사용하는 경우에도, 예를 들어, 회수 시스템(8)을 지지하는 쿠션이 달린 바퀴(17)가 주행하는 보조 레일(7)을 서서히 감소하는 높이에 배치함으로써, 달성된다.

각각의 모듈(5)에 대해 한 개 또는 두 개의 트롤리(11)를 사용하는 것과는 상관없이, 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)은 수평면 및 수직면 양쪽으로 향할 수 있도록 구성된다. 이에 의해 연(2)의 회수 및 발사 동작이 촉진되고 일시적인 힘을 부분적으로 흡수할 수 있게 된다. 특히, 연(2)의 발사 동작이 수행되는 동안 수평면에 대해 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)의 경사를 증가시킴으로써, 길게 연장함에 따라 비행 시에 연(2)이 자리를 잡는 데 필요한 시간을 크게 변화시키는 높이에 회수 시스템(8)의 상단을 위치시키는 것이 가능하며, 그에 따라 연(2)이 더 높은 높이에서 시작할 수 있게 된다. 연(2)의 회수 동작이 수행되는 동안, 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)은, 그러한 동작의 실행을 촉진하기 위하여, 회수 시스템(8)의 나머지 부분과 정렬한다.

회수 시스템(8)의 단부 부분(10)을 배향하는 능력은, 예를 들어, 회수 시스템(8)의 상단에 이웃하는 적어도 하나의 관절 조인트(9)를 구성하고 관절 조인트(9)에 이웃하는 회수 시스템(8)에 힌지 결합된 적어도 하나의 유압 실린더(32)에 각각 구속되는 세 개의 로프(31)로 이루어진 시스템을 통해 관절 조인트(9)에 걸쳐 단부 부분(10)을 구동함으로써, 달성된다. 이들 유압 실린더(32)는 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 유압 시스템에 의해 작동된다. 유압 실린더(32) 대신에, 리니어 전자기계 모듈(도시 안됨)을 사용하는 것이 가능하다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 각각에 두 개의 트롤리(11)가 장착되는 경우, 회수 시스템(8)의 출구 가장자리에 이웃하는 트롤리(11)는 관절 조인트(9)의 상부에서 회수 시스템(8)의 배향이 불가능한 부분에 구속된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에서 각각의 모듈(5)에 단일 트롤리(11)가 장착되는 경우, 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)만이 배향되어야 하는 구조를 취하지 않는 풍력 발전 시스템(1)의 가능한 한 가지 실시예(도시 안됨)가 제공된다. 배향을 허용하는 관절 조인트(9)는 회수 시스템(8)의 어떤 지점이나 회수 시스템(8)의 원점에도 위치할 수 있어서, 전체 회수 시스템(8)이 배향될 수 있게 한다. 이러한 실시예에 있어서도, 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)은, 예를 들어, 로프와 유압 실린더를 구비한 시스템을 통해 구동될 수 있다. 회수 시스템(8) 전체가 배향될 수 있다면, 회수 시스템을 지지하는 유연한 연신 구조(12)을 통해 조종이 이루어질 수 있다.

회수 또는 발사 중에 연(2)의 대열(3)을 손쉽게 지나도록 하기 위하여, 회수 시스템(8)의 출구 가장자리는 돔 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 그러한 출구 가장자리에 이웃하는 회수 시스템(8)의 단부 부분(10)은 출구 가장자리를 향하여 그 단면이 점차적으로 증가한다.

연(2)을 보존하는 기능을 구현하기 위해서는 회수 시스템(8)의 오목한 부분에 가능한 보수관리를 수행하기 위하여 기술자가 접근할 수 있어야 한다.

회수 시스템(8)의 형상은 단순히 원통형으로 이루어질 수도 있지만, 공기 역학적인 회전 저항 및 구조적인 저항에 관한 평가에 의해 다른 방법이 제안된다면, 회수 시스템(8)은 격자 벽을 덧대기 위한 패딩 네트를 통해 연(2)의 접근성 및 수용성이 확보되는 격자 구조(도시 안됨)로 구성될 수 있다. 최소의 격자 단면은 삼각형으로, 연(2)을 보존하기 위한 적절한 공간을 유지하고 로프(4)를 통과시킨다. 패딩 네트를 특별하게 얽히게 하면, 발사 및 회수 단계에서 연(2)의 대열(3)이 활주할 때 발생할 수 있는 방해를 피할 수 있다.

각각의 회수 시스템(8) 내측에는 로프(4)를 수반함과 아울러 연(2)의 발사 및 회수가 수행되는 시스템이 배치된다.

연(2)을 회수하고 발사하는 시스템은, 회수 시스템(8)의 내측에 배치되어 풍력 발전 시스템(1)의 동작이 중단되고 시작될 때 연(2)의 회수 및 발사가 이루어지는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 구성 요소이다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에는, 예를 들어, 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에 구비되는 동일한 회수 및 발사 시스템이 장착될 수 있다. 이러한 시스템은 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있으며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 참조될 수 있다.

종합하면, 이들 회수 및 발사 시스템들 각각에는 대응하는 회수 시스템(8) 내측에서 그러한 회수 시스템(8)의 축과 평행하게 트롤리가 병진 운동을 하도록 하는 두 개의 레일 상에서 병진 운동을 하는 트롤리가 장착되어 있다. 로프(4)의 출력 풀리(35)의 한 쌍의 시스템은 트롤리 상에 조립되어 있다. 풍력 발전 시스 템(1)의 모듈과 연(2)의 대열(3) 사이의 연결 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우, 상기 트롤리 상에 조립되는 로프(4)의 출력 풀리(35)의 단일 시스템이 제공된다.

연(2)의 대열(3)을 회수할 때, 연(2)이 회수 시스템(8)에 이웃하는 경우, 그러한 회수 시스템(8) 내로의 진입을 촉진하기 위하여 연(2)은 (쌍으로 된 로프(4) 및/또는 스포일러를 통해) 회수 시스템(8)의 축과 평행하게 배열된다.

연(2)을 보다 쉽게 발사하고 회수하는 것은 접촉을 필요로 함이 없이 연(2)을 발사하고 조정하기 위하여 적절히 방출되는 압축 공기의 분사를 통해 달성될 수 있다. 이러한 인공적인 바람의 추력을 획득하기 위한 장치(도시 안됨)는 회수 시스템(8)의 길이에 걸쳐 그리고 단부 부분(10) 내에 배치될 수 있다. 조종은 그 기하학적인 위치가 다수의 자유도를 가능케 하여야 하는 다수의 블로잉(blowing) 포인트를 통해 발생되며, 정확하고 기민한 조정 장치를 구현하기 위하여 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다.

동일한 인공적인 바람의 추력을 획득하기 위한 장치는 연(2)의 대열(3)을 회수하는 것을 도울 수 있다. 이러한 장치를 통하여, 사실상 연(2)이 회수 시스템(8)에 이웃할 때 연(2)의 구동성이 보장되는 인공적인 공기 흐름을 생성할 수 있다.

연(2)을 발사하기 위해서는 적어도 지면 높이에서 약간의 미풍이 존재하여야 한다. 낮은 높이에서 바람이 불충분한 경우, 연(2)을 상승시키는 미풍을 인공적으로 생성하기 위하여 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 가동되도록 이하에서 언급되 는 모터(20)가 작동된다.

풍력 발전 시스템(1)에는 각각의 모듈(5)에 이웃하는 연(2)의 회수 및 발사 시스템이 장착되어 있다.

연(2)의 회수와 관련한 또 다른 해결책은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 위가 아닌 지상에 회수 시스템(8)을 배치하는 것이다. 이러한 해결책은 큰 장점을 갖는다. 무엇보다도, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 단일 트롤리(11)(회수 시스템(8)을 지지하기 위하여 구성된 외부 트롤리는 더 이상 필요가 없다)가 장착되고, 따라서, 풍력 발전 시스템(1)은 단일 레일(6)을 구비한다. 또 다른 장점은 각각의 모듈(5)의 관성이 모듈(5)과 통합된 회수 시스템을 갖는 해결책과 비교하여 크게 감소되며, 따라서 풍력 발전 시스템(1)을 가동시킬 때 소모되는 에너지가 보다 적다는 점이다. 마지막으로, 회수 시스템(8)으로 인한 공기 역학 마찰이 더 이상 존재하지 않기 때문에, 풍력 발전 시스템(1)의 트롤리의 공기 역학이 더욱 양호하다. 이에 의해, 연(2)에 의해 포획된 풍력 에너지가 동일한 경우에, 에너지 변환 효율이 증가된다.

지상의 회수 시스템(8)은, 예를 들어, 지면에 이웃하게 배치되는 힌지 방식 덮개를 갖춘 컨테이너일 수 있다. 이러한 컨테이너는 적어도 하나의 대열(3)에 속하는 연(2)을 수용할 수 있는 형상을 갖는다. 수평면에서, 회수 시스템(8)은 방사상으로 배열되며, 레일(6)에 의해 그 위치가 결정되는 폐쇄 경로의 내측 및 외측에 배치될 수 있다. 지면에 대한 회수 시스템(8)의 경사와 관련해서는, 연(2)의 회수 및 이륙 동작이 수행되는 동안, (그러한 동작을 촉진하기 위하여) 회수 시스템(8) 이 위쪽으로 경사지게 되는 반면에, 나머지 시간 동안에는 회수 시스템(8)이 거의 수평으로 배열된다. 특히, 각각의 회수 시스템(8)은 두 가지 운동을 수행할 수 있다. 그 중 하나는 회전-병진 운동이고, 다른 하나는 수용 운동이다.

회전-병진 운동은 회수 시스템(8)을 위쪽으로 적절히 경사지게 함으로써 회수 시스템(8)을 들어올리는 운동이다. 각각의 회수 시스템은 폭방향으로 배열된 리니어 액추에이터(37)를 통해 조정된다. 각각의 액추에이터(37)는 회수 시스템(8)의 양측에 배열되며, 지면에 힌지 연결될 뿐만 아니라 지면의 단부에 이웃하여 회수 시스템(8)의 박스(38)에 힌지 연결된 봉(35)을 통해 배치된 구조에 또한 힌지 연결된다 (도 18 및 도 19 참조). 액추에이터(37)를 작동함으로써, 상기 레일(6)과 동일한 높이에서 레일(6)의 가장 가까운 단부를 취하고 더 높은 높이에서 타단을 취하도록 회수 시스템(8)을 들어올리고 경사지게 하는 것이 가능하다. 리니어 액추에이터(37)는, 예를 들어, 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 유압 시스템에 의해 작동되는 유압 실린더이다. 유압 실린더 대신에, 리니어 전자기계 모듈을 사용하는 것이 가능하다. 회전-병진 운동은, 풍력 발전 시스템(1)이 가동되고 중단될 때 연(2)의 이륙 및 회수 동작을 각각 촉진하기 위하여, 수행된다.

수용 운동은 그러한 회수 시스템(8)이 적어도 하나의 대열(3)을 이루는 연(2)을 수용하기에 적합한 플랫폼이 되도록 회수 시스템(8)을 개방하는 운동이다. 이미 앞서 설명한 바와 같이, 지상의 회수 시스템(8)은, 예를 들어, 힌지 덮개를 갖춘 컨테이너일 수 있으며, 따라서 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 상의 회수 시스템(8)에 대한 해결책과는 다른 구조를 갖는다. 먼저, 회수 시스템(8)은 플랫폼 처럼 개방되어야 하기 때문에, 그러한 회수 시스템(8)에 주어질 수 있는 최상의 형상은 더 이상 원통형 파이프로 국한되지 않는다. 더욱이, 지상의 회수 시스템(8)은 더 이상 배향될 수 있는 단부 부분(10)을 구비하지 않으며, 그 내측에 회수 및 발사 시스템의 트롤리가 배치되지 않는다. 각각의 회수 시스템(8)은, 예를 들어 세 개의 부분(38, 39)으로 이루어지도록 길이방향으로 구획된다. 특히 도 20에 도시한 바와 같이, 두 부분(39)은 개방될 수 있는 회수 시스템(8)의 덮개를 구성하며, 세 번째 부분(38)은 회수 시스템(8)의 컨테이너의 박스이다. 회수 시스템(8)의 박스(38)에는 위쪽으로 배향된 오목한 면이 배치되어 있고, 다른 두 부분(39)은 그에 힌지 연결되어 개방 및 폐쇄될 수 있는 구조를 취함으로써, 회수 시스템(8)이 플랫폼의 외관을 취할 수 있게 된다. 플랫폼으로서의 컨테이너(8)의 개방 동작은, 풍력 발전 시스템(1)이 가동되고 중단될 때, 즉, 연(2)을 이륙시키고 회수하기 위하여, 수행된다. 이륙 또는 회수 동작이 종료된 후에, 회수 시스템(8)은 다시 폐쇄된다.

회전-병진 운동과 마찬가지로, 수용 운동 또한, 예를 들어 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 유압 시스템에 의해 (또는 리니어 전자기계 모듈에 의해) 작동되는 유압 실린더일 수 있다.

회수 시스템(8)이 지상에 배치되는 구조의 풍력 발전 시스템(1)을 다시 참조하면, 두 가지 해결책을 채용할 수 있다. 첫 번째 해결책은 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에 (따라서 각각의 연(2)의 대열(3)에) 두 개의 회수 시스템(8)을 제공하는 것이다. 두 번째 해결책은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 개수보 다 적은 회수 시스템(8)을 사용하는 것이다.

풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에 두 개의 회수 시스템(8)이 장착되는 경우, 연(2)의 대열(3) 각각은 회수될 수 있는 이용 가능한 두 개의 컨테이너를 구비한다. 하나의 컨테이너는 레일(6)에 의해 한정되는 폐쇄 경로 내측에 배치되어 있고, 다른 하나의 컨테이너는 그러한 폐쇄 경로의 외측에 배치되어 있다. 이러한 해결책을 채용함으로써, 연(2)의 대열(3)은 바람(W)의 방향에 따라 하나의 회수 시스템(8) 또는 또 다른 회수 시스템 내로 회수될 수 있다.

풍력 발전 시스템(1)에 모듈(5)의 개수보다 적은 회수 시스템(8)이 장착되는 경우, 회수 시스템(8)은 레일(6)에 의해 한정되는 폐쇄 경로의 내측 또는 외측에 치우침이 없이 배치될 수 있고, 각각의 회수 시스템(8)은 하나 이상의 대열(3)의 연(2)을 수용할 수 있게 된다. 이러한 이유로 인해, 그러한 경우, 연(2)을 구동하기 위한 로프(4)에는 로프(4)가 연(3)의 대열(3)에 가역적으로 결합되거나 그로부터 분리될 수 있도록 하는 자동 결합 및 분리 시스템(도시 안됨)이 장착된다. 그러한 자동 결합 및 분리 시스템으로 인하여, 연(2)의 대열(3)은, 회수 시스템(8)에 이웃하거나 바람의 조건이 양호할 때에만, 회수된다. 회수가 완료되면, 모듈(5)을 대응하는 대열(3)의 연(3)에 연결하고 있는 로프(4)는 연(2)의 대열(3)로부터 분리됨으로써, 모듈(5)이 전진하게 되고, 후속 모듈(5)의 연(3)의 대열(3)이 회수된다. 이와 유사하게, 풍력 발전 시스템(1)이 가동되어 연(2)이 이륙할 때, 동일한 자동 결합 및 분리 시스템을 통하여, 로프(4)는 연(2)의 대열(3)에 다시 결합하게 된다. 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에 두 개의 회수 시스템(8)이 장착되는 경 우, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 트롤리(11)는, 풍력 발전 시스템(1)이 정지되어 있는 상태에서도 대응하는 대열(3)의 연(2)에 구속된 채로 유지되기 때문에, 로프(4)를 결합하고 분리하기 위한 자동 결합 및 분리 시스템은 불필요하다는 것은 명백하다. 하나의 회수 시스템(8)이 다수의 대열(3)의 연(2)을 수용할 수 있도록 하기 위해서는, 각각의 회수 시스템(8)에 다수의 대열(3)의 연(2)을 연속적으로 회수하거나 이륙시키고 회수 시스템(8)의 내측에 연(2)의 대열(3)을 질서 정연하게 배열할 수 있도록 하는 자동 보관 시스템(도시 안됨)을 제공하는 것이 또한 필요하다. 그러한 자동 보관 시스템은, 예를 들어, 벨트에 의해 운반되는 병진 선반으로 이루어지며, 이 자동 보관 시스템은 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다. 연(2)의 대열(3)의 착륙, 보관 및 이륙 동작이 신속히 연속적으로 수행될 수 있도록, 선반은 평행한 상태로 그리고 폐쇄 경로를 그리면서 병진 운동을 한다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 상에 회수 시스템(8)을 배치하는 것을 특징으로 하는 해결책과 유사하게, 연(2)을 보다 쉽게 발사하고 회수하는 것은 접촉을 필요로 함이 없이 연(2)을 발사하고 조정하기 위하여 적절히 방출되는 압축 공기의 분사를 통해 달성될 수 있다. 이러한 인공적인 바람의 추력을 획득하기 위한 장치는 회수 시스템(8)의 길이에 걸쳐 배치될 수 있다. 조종은 정확하고 기민한 조정 장치를 구현하기 위하여 스마트 제어 시스템에 의해 제어된다. 동일한 인공적인 바람의 추력을 획득하기 위한 장치는 연(2)의 대열(3)을 회수하는 것을 도울 수 있다. 이러한 장치를 통하여, 사실상 연(2)이 회수 시스템(8)에 이웃할 때 연(2)의 구동성이 보장되는 인공적인 공기 흐름을 생성할 수 있다.

지상의 회수 시스템(8)의 경우, 연(2)의 대열(3)이 플랫폼 상에 놓일 수 있도록 통과하는 회수 시스템(8)의 단부 옆에 은신 안내 시스템(도시 안됨)이 배치될 수 있다. 이러한 은신 안내 시스템은 연(2)의 대열(3)을 회수 시스템(8) 상으로 착륙시키는 것을 수월하게 하여야 하며, 예를 들어, 회수 시스템(8)의 측면과 전방에 배치되어 있는 한 쌍의 로드로 이루어진다. 로드는, 연(2)의 대열(3)의 가능한 늘어짐을 억제하기 위하여 그리고 연(2)의 대열(3)이 플랫폼으로서 개방되는 회수 시스템(8)을 향할 수 있도록, 착륙 단계 직전에서 거의 수직으로 들어올려진다. 또한 그러한 은신 안내 시스템은 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다.

요약하면, 연(2)의 회수 시스템(8)을 지상에 배치함으로써, 풍력 발전 시스템(1)에 연(2)의 대열 (3) 각각에 대하여 두 개의 회수 시스템(8)이 장착된다고 가정하면, 연(2)의 회수 동작은 다음과 같이 수행된다.

- 연(2)의 대열(3)을 풍력 발전 시스템(1)의 트롤리(11)에 연결하는 로프(4)는 트롤리(11)에 이웃하는 연(2)의 대열(3)을 취하기 위하여 다시 감긴다.

- 은신 안내 시스템이 작동되고, 회전-병진 및 수용 운동을 통해, 회수 시스템(8)이 들어올려지고, 위쪽으로 경사지고, 플랫폼으로서 개방된다.

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 행정이 중단되고, 인공 바람 추력 장치의 도움을 통해, 연(2)의 대열(3)이 동시에, 레일(6)에 의해 한정되는 폐쇄 경로의 내측 및 외측에서, 대응하는 플랫폼 상에 놓여진다.

- 회수 시스템(8)이 다시 폐쇄되고, 지면에 이웃하게 배열될 수 있도록 회전-병진 운동을 한다.

각각의 회수 시스템(8)이 다수의 대열(3)의 연(2)을 수용할 수 있도록 구성되는 경우, 회수 동작은 모든 대열(3)의 연(2)에 대해서 동시에 수행되지 않는다. 회수 시스템(8)의 개수와 동일한 연(2)의 대열(3)을 착륙시키기 위하여 풍력 발전 시스템의 행정은 중단된다. 이제, 자동 결합 및 분리 시스템을 통하여, 로프(4)는 착륙된 연(2)의 대열(3)에서 분리되고, 자동 보관 시스템은 연(2)의 대열(3)을 회수함으로써 나머지 다른 연(2)을 착륙시키기 위한 플랫베드를 비운다. 풍력 발전 시스템(1)은 다시 가동되고, 연(2)의 대열(3)로부터 분리되어 있는 모듈(5)은, 후속하는 모듈(5)의 연(2)의 대열(3)을 회수할 수 있도록, 레일(6) 상에서 주행한다. 모든 대열(3)의 연(2)이 대응하는 컨테이너에 회수된 후에, 회수 시스템(8)은 다시 폐쇄되고 지면 옆에 배열될 수 있도록 하강한다.

연의 이륙은 동일한 연속 동작을 통해 수행되지만, 그 순서는 정반대이다. 각각의 회수 시스템(8)이 단일 대열(3)의 연(2)을 수용할 수 있도록 구성되어 있는 경우를 다시 참조하면, 회수 시스템(8)은 들어올려지고, 위쪽으로 경사지며, 플랫폼으로서 개방된다. 그런 다음, 연(2)의 대열(3)을 발사하기 위하여 인공 바람 추력 장치가 작동되며, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은, 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 모터(20)에 의해, 레일(6) 상에서 전진하여 연(2)의 대열(3)의 높이에서 연(2)을 상승시키게 되는 약간의 미풍을 발생시킨다.

각각의 회수 시스템(8)이 다수의 대열(3)의 연(2)을 수용할 수 있도록 구성되는 경우, 착륙 단계와 유사하게, 이륙 단계도 모든 대열(3)의 연(2)에 대해 동시에 수행된다. 이 경우, 회수 시스템(8)이 들어올려지고, 위쪽으로 경사지고, 플랫 폼으로서 개방된 후에, 자동 결합 및 분리 시스템을 통하여, 로프(4)는 이륙되어야 하는 연(2)의 대열(3)과 결합한다. 연(2)이 이륙한 후에, 후속하는 모듈(5)에 의해 연(2)의 대열(3)이 결합될 수 있도록, 연(2)의 대열(3)과 결합하고 있는 모듈(5)은 레일(6) 상에서 전진한다. 모든 대열(3)의 연(2)이 이륙한 후에, 회수 시스템(8)은 다시 폐쇄되고 지면 옆에 배열될 수 있도록 하강한다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 적어도 하나의 전달 시스템을 또한 포함한다.

전달 시스템은 연(2)과 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22) 사이에서 로프(4)를 구동하는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 구성 요소이다. 전달 시스템은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 상에 조립되는 풀리로 이루어진다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 각각에는 바람직하게는 두 열의 풀리를 갖는 전달 시스템이 장착된다. 각 열의 풀리는 연(2)을 구동하는 두 개의 로프(4) 각각에 할당된다. 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)과 연(2) 사이의 연결 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우, 각각의 모듈(5)에는 단일 열의 풀리가 장착된다. 각각의 전달 시스템 내에 제공되는 풀리는 다음의 네 가지 종류로 구분된다.

- 연(2)의 회수 및 발사 시스템의 트롤리 상에 조립되는 풀리(35)

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 직접 구속되는 고정 풀리(33)

- 이하에서 언급되는 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템의 일부로서의 풀리

- 이하에서 언급되는 로프(4)를 마찰시키기 위한 시스템의 일부로서의 풀리

- 로프(4)의 구동 모듈(26)의 슬라이더 상에 조립된 풀리(34) (각각의 슬라이더(27)에 대해 하나씩)

풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에 대해 두 개의 트롤리(11)를 사용하는 경우, 연(2)의 회수 및 발사 시스템에 장착된 풀리를 제외한 나머지 다른 풀리(33)가 더 낮은 높이에 있는 모듈(5)의 트롤리(11) 상에 배치된다. 명백한 바이지만, 전달 시스템을 구성하는 전체 풀리의 개수는 트롤리(11)의 크기에 따라 달라진다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 적어도 하나의 시스템(도시 안됨)을 또한 포함한다.

로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템은 흡수하지 못한 로프(4)의 적은 분량의 힘으로 인한 급작스러운 부하 변동을 보상하기 위한 풍력 발전 시스템(1)의 구성 요소이다. 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 회수 시스템(8) 사이에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에는, 예를 들어, 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템이 장착될 수 있으며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

종합하면, 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템 각각은 지상으로부터 들어올려지고 수직으로 병진 운동을 할 수 있는 감쇄 평형추에 연결되어 있고, 적절한 안내 부재에 의해 구속되는 풀리로 이루어진다. 풀리 상에 로프(4)가 감기며, 이 로 프(4)에 의해 연(2)의 대열(3)이 구동됨으로써 로프(4)가 인장되어 평행추가 들어올려진 상태로 유지된다. 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 연(2)을 구동하는 각각의 견인 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 적어도 하나의 시스템이 장착되어야 한다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 로프를 분할하기 위한 적어도 하나의 시스템(도시 안됨)을 또한 포함한다.

로프(4)를 분할하기 위한 시스템은 부하가 걸리지 않을 때 로프(4)를 봉쇄하고 흡수할 수 없는 로프(4)의 적은 분량의 힘으로 인한 급작스러운 부하 변동을 보상하기 위한 풍력 발전 시스템(1)의 구성 요소이다. 분할 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 회수 시스템(8) 사이에 배치되어 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)을 구성하는 분할 시스템은, 예를 들어, 리니어 안내 부재에 의해 구속되는 풀리로 이루어진다. 리니어 안내 부재에 의해 인가되는 병진 운동 방향에 평행하게, 감쇄 스프링이 배치되어 있으며, 이 감쇄 스프링은 일단의 옆에서는 풀리에 구속되어 있고 타단의 옆에서는 트롤리(11)에 구속되어 있다. 풀리 상에 로프(4)가 감기며, 이 로프(4)에 의해 연(2)의 대열(3)이 구동됨으로써 로프(4)가 인장되어 스프링이 압축된다. 로프(4)에서 급작스러운 부하 증가가 발생하면, 그러한 부하의 증가는 스프링의 압축에 의해 부분적으로 감쇄된다. 그러나, 분할 시스템에 의해 수행되는 주된 기능은 부하가 걸리지 않을 때 로프(4)를 봉쇄하는 것이다. 스프링은, 로프(4)에 부하가 걸리지 않을 때 로프(4) 자체가 당겨진 분할 시스템 및 보조 풀리 사이의 스프링에 의해 압축될 수 있도록, 사실상 예비 부하를 받을 수 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 연(2)을 구동하는 각각의 견인 로프(4)에 대해 적어도 하나의 분할 시스템이 장착되어야 한다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 로프(4)를 감고 풀기 위한 적어도 하나의 시스템(22)(도시 안됨)을 또한 포함한다.

로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)은 분할 시스템(또는 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템)과 이하에서 언급되는 로프(4)의 보관 시스템(23) 사이에 배치되는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 구성 요소이다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에는, 예를 들어, 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 로프(4)를 감고 풀기 위한 동일한 시스템(22)이 장착될 수 있으며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

종합하면, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 대응하는 대열(3)의 연(2)의 쌍으로 된 로프(4)가 감기는 두 쌍으로 이루어진 4 개의 윈치(24)를 포함하는 감고 풀기 위한 시스템(22)이 장착된다. 분할 시스템을 빠져 나오는 각각의 로프(4)는 감고 풀기 위한 시스템(22)의 4 개의 대응하는 윈치(24) 둘레에 감기며, 그 후에 보관 시스템(23)을 향하여 전진한다. 감고 풀기 위한 시스템(22)은 전체 로프(4)를 당겨지도록 지지한다.

각각의 로프가 감기는 4 개의 윈치(4)는 두 높이에서 배열되며 (두 개의 윈치는 더 높은 위치에서 배열되고, 남은 두 개의 윈치는 더 낮은 위치에서 배열된 다), 평행한 회전축을 가지고 있다. 각각의 로프(4)는 평균적으로 이들 윈치(24) 각각에 약 3/4 바퀴 정도 감긴다. 각각의 로프(4)에 4 개의 윈치(24)가 제공되어 있기 때문에, 본 발명의 시스템의 윈치(24) 상에서의 로프(4)의 전체적인 권선 수는 단일 윈치 상에서의 로프(4)의 세 바퀴의 완전한 권선 수와 동일하다. 동일한 로프(4)가 감기는 4 개의 윈치(24)는, 예를 들어, 기어를 통해, 스마트 제어 시스템에 의해 그 동작이 제어되는 모터(28)에 (가능하다면 감속기를 사이에 두고) 연결된다. 연(2)의 구동은 이들 윈치(24)에 의해 수행된다. 또 다른 해결책(도시 안됨)은 각각의 윈치(24)에 대해 모터를 사용하는 것이다. 설명을 쉽게 하기 위하여, 이하에서는 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)에 단일 로프(4)가 감기는 4 개의 윈치(24)마다 단일 모터(28)가 장착되는 경우에 대해 설명한다.

각각의 윈치(24)와 로프(4) 사이의 마찰은, 로프(4)를 수용할 수 있도록 윈치(24)의 표면을 적절히 구성하여 로프(4)와 윈치(24) 간의 접촉 표면을 증가시킴으로써, 증가될 수 있다.

항상 단일 로프(4)에 초점을 맞추면, 보관 시스템을 향해 전진하는 로프(4)와 윈치(24) 간의 마찰을 점진적으로 증가시키기 위하여 4 개의 윈치(24)의 표면의 거칠기를 변화시키는 것이 가능하다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)과 연(2) 사이를 연결하는 연결 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우, 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)에는 오직 4 개의 윈치(4)가 장착된다. 이것은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 같은 거치적거리는 것을 감소시키고 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 관성을 감소시킴으 로써, 풍력 발전 시스템의 가동시의 에너지 소모가 줄어들게 된다.

로프(4)를 감고 풀기 위한 구동 시스템(22)과 로프(4)를 보관하기 위한 보관 시스템(23) 사이의 구별은 연(2)에 연결된 로프(4)의 부분의 큰 길이에 의해 이루어진다는 점을 기억할 필요가 있다. 실제로 각각의 로프(4)에 대해 단일 윈치가 제공되는 경우 (그에 따라, 구동 시스템 및 보관 시스템으로서 동작하는 경우), 로프(4)는 윈치 드럼의 둘레에 완전하게 감김으로써, 많은 층을 형성하고, 그와 동시에, 큰 부하를 지지하게 된다. 각기 다른 로프(4)의 권선 사이의 활주로 인하여 야기되는 마찰은 그 기계적인 특성에 손상을 입힐 정도로 로프(4)를 마모시키기 때문에, 그러한 상황은 피해야 한다.

"4 개의 윈치" 유형의 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 대안으로서, 예를 들어 각각의 로프(4)에 단일 윈치를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 로프(4)는 제한된 회전 횟수 (단일 권선 층을 제공하는 횟수)로 그러한 윈치 둘레에 감기며, 그 후에 보관 시스템(23)을 향하여 전진한다. 또 다른 대안은 로프(4)가 삽입되는 한 쌍의 대면하는 트랙을 갖춘 장치를 사용하는 것이다. 상기한 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)에 대한 이들 두 가지 해결책은 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 로프(4)를 보관하기 위한 적어도 하나의 보관 시스템(23)(도시 안됨)을 또한 포함한다.

로프(4)의 보관 시스템(23)은 연(2)의 로프(4)를 보관하기 위한 풍력 발전 시스템(1)의 모듈의 구성 요소이다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에는, 예를 들어, 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 로프(4)를 보관하기 위한 동일한 보관 시스템(23)이 장착되어 있으며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

종합하면, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 대응하는 대열(3)의 연(2)의 쌍으로 된 로프(4)가 감기는 한 쌍의 윈치(25)를 포함하는 로프(4)의 보관 시스템(23)이 장착되어 있다. 이들 윈치(25)는, 한 쌍의 감속기를 통해, 그 작동이 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는, 한 쌍의 모터(29)에 연결되어 있다. 앞서 언급한 구성과 유사하게, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)과 대응하는 대열(3)의 연(2) 사이를 연결하는 연결 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우, 로프(4)의 보관 시스템(23)에는 감속기를 통해 단일 모터(29)에 연결되는 단일 윈치(25)가 장착된다. 이것은 로프(4)의 보관 시스템(23)과 같은 거치적거리는 것을 감소시키고 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 관성을 감소시킴으로써, 풍력 발전 시스템의 가동시의 에너지 소모가 줄어들게 된다.

보관 시스템(23)은 또한 연(2)을 구동하는 역할을 하지 않는다. 이렇게 함으로써, 보관 시스템(23)의 윈치(25) 둘레에 감겨 있는 로프(4)의 장력은 로프를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 윈치(24) 둘레에 감겨 있는 로프(4)의 부분에서 검출될 수 있는 장력보다 훨씬 낮다. 따라서, 로프(4)의 부하가 더 클 때, 윈치(24)에 감기는 권선의 수는 로프(4)가 둘 또는 그 이상의 층으로 배열되지 않을 정도이다. 반대로, 보관 시스템(23)의 윈치(25) 상에는, 다수의 층으로 그러나 장력은 최소인 상태로 로프(4)가 감기게 된다. 감기는 층의 양이 최소화될 수 있도록, 보관 시스템(23)을 구성하는 윈치(25)의 직경은 로프를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 윈치(24)의 직경보다 크다. 따라서, 스마트 제어 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 동일한 로프(4)가 감겨 있는 보관 시스템(23)의 윈치(24, 25)의 회전을 동기화하는 목적을 또한 갖는다. 이는 무엇보다도 풍력 발전 시스템(1)을 가동하고 중단하는 단계가 수행되는 동안 두 시스템(22, 23) 사이에 포함되는 로프(4)의 부분에 걸리는 부하를 처리하는데 있어 기본이 된다.

로프(4)의 보관 시스템(23)의 윈치(25) 상에 로프(4)가 여러 층으로 감겨 있기 때문에, 로프(4)가 윈치(25) 상에 질서 정연하게 감길 수 있도록 하고 로프(4)와 윈치(25)의 측면간의 미끄러짐 그리고 감긴 로프간의 미끄러짐을 방지하는 구동 모듈(26)을 각각의 윈치(25) 옆에 배치할 필요가 있다. 로프(4)의 구동 모듈(16)은 보관 시스템(23)의 윈치(25) 상에 로프(4)가 질서 정연하게 감기도록 하며 로프(4)와 윈치(25)의 측면간의 미끄러짐 그리고 로프간의 미끄러짐을 방지하는 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 구성 요소이다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에는, 예를 들어, 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 로프(4)를 구동하기 위한 동일한 구동 모듈(26)이 장착되며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

종합하면, 이들 구동 모듈(26)은 로프(4)를 보관하기 위한 대응하는 보관 시스템(23)의 윈치(25)의 회전축에 평행하게 배열되는 레일에 구속되는 슬라이더(27) 로 구성된다. 슬라이더(27)는 두 방향으로 병진 운동을 할 수 있으며, 그 위에 풀리(34)가 조립되어 있다. 특히, 그러한 슬라이더(27)는 윈치(25)의 피치마다 이동한다.

로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)에 있어서, 슬라이더(27)의 병진 운동은 그 동작이 연(2)을 구동하는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 전기 모터(30)에 의해 수행된다.

풍력 발전 시스템(1)에 있어서, 보관 시스템(23)의 각각의 윈치(25)에 대해 로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)이 제공된다.

로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)의 사용에 대한 대안으로서, 예를 들어, 대응하는 윈치(25)의 회전축에 평행하게 배치되는 안내 부재 상에서 병진 운동을 하는 트롤리 상에 로프(4)를 보관하는 보관 시스템(23)의 각각의 윈치(25)를 배치하는 것이 가능하다. 트롤리의 활주는 그 동작이 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 전기 모터에 의해 수행된다. 그러한 해결책이 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있다. 이러한 해결책을 채용함으로써, 윈치(25) 자체가 로프(4)가 질서 정연하게 감기는 것을 보장하기 위하여 병진 운동을 하기 때문에, 로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)은 더 이상 필요하지 않게 된다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에는 발전기로서 동작하는 전기 모터 및 모터로서 또한 동작하는 발전기(20 및/또는 21)가 장착되어 있다.

전기 모터는 로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)의 윈치(24, 25)를 작동시키는 구성 요소이다.

특히, 풍력 발전 시스템(1)에는 각각의 로프(4)에 대해서 세 개의 전기 모터가 장착되어 있다.

- 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 윈치(24)를 회전시키기 위한 모터(28)

- 로프(4)를 보관하기 위한 보관 시스템(23)의 윈치(25)를 회전시키기 위한 모터(29)

- 로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)의 슬라이더(27)를 (또는 로프(4)를 보관하기 위한 보관 시스템(23)의 윈치(25)가 조립되어 있는 트롤리를) 병진 운동시키기 위한 모터(30)

회수 시스템(8)의 단부 부분(10)을 이동시키기 위하여, 풍력 발전 시스템(1)의 각각의 모듈(5)에는 유압 실린더(32)를 작동시키는 유압 시스템 또는 리니어 전자기계 모듈이 또한 장착되어 있다.

모터(28, 29, 30) 각각은, 예를 들어 외 사이클로이드 형태의 감속기를 통해 대응하는 윈치(24, 25) 또는 로프(4)를 구동하는 구동 모듈(26)과 인터페이스 될 수 있다.

이들 모터(28, 29)는 발전기로서 또한 동작할 수 있기 때문에, 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 윈치(24) 상에서 연(2)에 인가된 견인력을 이용함으로써, 상기 윈치(24)에 연결된 모터(28)를 통해 전기를 생산하는 것이 가능하다. 전기 모터는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되며, 연(2)의 동일한 로프(4)에 대응하는 전기 모터는 동기적으로 동작하여야 한다.

연(2)에 의한 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 견인을 이용함으로써 전기를 생산하기 위하여 채용할 수 있는 해결책은 다양하며, 이들 해결책 또한 모듈(5)이 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 모드에 따라 결정된다.

전기의 생산은 전통적인 방식으로 구성되는 레일(6) 상에서 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 주행하도록 하는 바퀴(16)의 회전에 의해 직접적으로 작동되는 (또는 에너지 변환을 위해 사용되는 트롤리(11)의 바퀴(16)의 회전에 의해 작동되는) 발전기/모터(20)에 의해 이루어진다.

전술한 바와 같이, 전기의 생산은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 주행하는 전통적인 방식으로 구성되는 레일(6) 상에 배치되는 적어도 하나의 래크(15) 상에서 구름 운동을 하는 치상 돌기가 있는 바퀴(18)의 회전에 의해 작동되는 발전기(21)에 의해 또한 이루어질 수 있다.

마지막으로, 에너지 생산은, 가역 자기 리니어 모터를 발전기로서 사용함으로써, 이루어질 수 있다.

자기적인 공중 부양을 이용하는 철도 수송에 있어서, 자기적인 반발력 및 견인력은 수송 물체를 공중 부양시키는 것은 물론 이동 수단으로서 사용된다. 특히, 수송 물체를 이동시키고 그것을 제동하기 위하여, 자기적인 공중 부양 수송 장치 내에서, 고정자가 개방되고 레일을 따라 배치되는 전기 회전 모터로서 동작하는, 동기식 리니어 모터가 사용된다. 회전자와 고정자는 비틀림 모멘트를 생성하지 않고 선형적인 힘을 생성한다. 그러한 힘은 레일 상에 배치되는 전자석과 상호작용을 하며 활주 자계를 발생시키는 일련의 자석 또는 솔레노이드에 의해 생성된다. 수송 물체에서 나오는 자계는, 레일의 전자석 내의, 유도 자계를 밀어냄으로써 동작하는 전류를 유도한다. 이것은 자계의 활주 방향에 반대되는 방향으로 수송 물체를 밀어내는 힘을 발생시킨다.

풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5) 상에서의 연(2)의 견인 효과로부터 유도되는 기계적인 에너지를 전기 에너지로 자기적으로 변환하기 위하여 동일한 원리가 채용될 수 있다. 특히, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에는 (비교적 에너지를 거의 필요로 하지 않는) 초전도체 형태의 솔레노이드에 의한 도움을 받는 (따라서 전기 공급이 필요 없는) 영구 자석이 장착될 수 있으며, 레일(6) 상에 전자석으로서 동작하는 금속 권선을 배치할 수 있다. 그러한 권선은, 모듈(5)이 레일(6) 상에서 병진 운동을 할 때, 영구 자석이 이들 전자석 내에 전류를 유도하도록, 적절히 배열된다. 그러한 유도 전류는 유도 자계와 반대되는 자계를 부분적으로 발생시켜서, 모듈(5)의 공중 부양을 결정하며, 부분적으로는 기계적인 에너지의 전기 에너지로의 변환의 결과이다. 특히, 레일(6) 및 모듈(5) 상에서 마주보는 영구 자석 및 각각의 자기 회로의 모듈식 구성은 레일(6)에 대한 모듈(5)의 상대적인 병진 운동이 수행되는 동안 유도되는 흐름의 연속적인 변동을 야기한다. 자기 회로 내에서의 이러한 흐름의 변동은 권선과 바람직하게 결합함으로써 전기 에너지를 수집한다. 이들 권선은 제어 가능하고 신속한 방식으로 흡수를 변화시키는 파워 전자 장치에 연동될 수 있다. 이렇게 하여, 시스템은 과도 동력학에서의 힘을 조절함으로써 중재 역할을 할 수 있는 액추에이터가 된다. 이러한 특성으로 인하여, 공기 간격의 평면에 대한 법선 방향에서 영구 자석이 장착된 슬라이더의 요동 또는 진동 에너지 초과분을 흡수할 수 있는 가상 감쇄기를 구현할 수 있다.

모듈(5)에 장착되어야 하는 영구 자석은, 예를 들어 네오디뮴 철 보론 자석일 수 있다. 그러한 자석은 충분히 넓은 공기 간격과 강렬한 자기 흐름을 획득할 수 있는 최상의 것이다. 영구 자석이 장착된 슬라이더의 최대 용량은 마주보는 면적의 함수이며 거리의 제곱으로 변화하는 자기 반발력을 이용한다.

요약하면, 영구 자석을 통한 자기적인 공중 부양을 이용하는 경우, 단일 하위 시스템에서 세 가지 기능을 결합할 수 있다. 첫 번째 기능은 마찰이 적은 상태에서의 모듈(5)의 현수이고 (따라서, 모듈(5)의 활주는 극히 효과적이며, 부재의 마모 없이도 이루어질 수 있다), 두 번째 기능은 (레일(6) 내에서 직접적으로 이루어지는) 전기 발생이고, 세 번째 기능은 모듈(5)의 추력 하에서 영구 자석이 장착된 슬라이더의 (따라서 유연한 연신 구조(12)의) 진동 및 요동의 에너지 흡수이다.

영구 자석이 장착된 슬라이더가 드래프팅(drafting)되는 위험을 방지하기 위하여, 지지 연결 형태는 볼 형태의 관절로서 두 개의 자유도를 가지며 슬라이더의 무게 중심 지역에 접근한다. 이렇게 하여, 활주 방향을 따르는 응력만이, 즉 횡단하는 성분과 평탄한 성분 또는 공기 간격 평면과 직각을 이루는 성분만이, 전달된다.

에너지 변환과 관련하여서는, 본 발명의 풍력 발전 시스템(1)에서 채용할 수 있는 네 가지 구성이 존재한다.

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 그 회전이 발전기(2)을 직접적으로 작동하여 전류를 생산하는 바퀴(16, 17)에 의해 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레 일(6) 상에서 주행한다. 발전기(20)에 연결된 바퀴(16)는 모듈(5)의 무게가 놓이는 부분이다. 이러한 구성은 그러한 바퀴(16)의 구름 마찰이 발전기(20)을 작동할 정도로 충분한 경우에만 채용될 수 있다.

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 바퀴(16, 17)에 의해 전통적인 방식으로 구성되는 주된 레일(6) 상에서 주행한다. 그러나, 전류의 생산은 적어도 하나의 래크(15) 상에서 구름 운동을 하는 치상 돌기가 있는 바퀴(18)에 연결된 발전기(21)를 작동시킴으로써 주로 달성된다. 이러한 구성에서 매끄러운 바퀴(16)가 주로 지지 기능을 수행하더라도, 이하에서 설명되는 바와 같이 모듈(5)을 움직이기 위하여 풍력 발전 시스템(1)이 가동될 때에 작동하는 모터(11)에 연결된다. 그러한 모터(11)는, 풍력 발전 시스템(1)이 동작할 때, 발전기로서 사용되어서, 매끄러운 바퀴(16) 및 전통적인 방식으로 구성되는 레일(6) 사이의 구름 마찰을 이용한다.

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 지지 기능을 전용적으로 수행하는 바퀴(16, 17)에 의해 전통적인 방식으로 구성되는 레일과 자기 방식으로 구성되는 레일 사이의 조합인 레일(6) 상에서 주행한다. 전류의 생산은 가역 자기 리니어 모터를 발전기로서 사용함으로써 달성된다.

- 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 자기적인 공중 부양에 의해 전통적인 방식으로 구성되는 레일과 자기 방식으로 구성되는 레일 사이의 조합인 레일(6) 상에서 주행한다. 모듈(5)에는 공기 간격을 유지하기 위한 바퀴(16)가 또한 장착된다. 전류의 생산은 가역 자기 리니어 모터를 발전기로서 사용함으로써 달성된다.

상기한 네 가지의 구성 중에서, 가역 자기 리니어 모터를 사용하는 구성은 더 큰 전력을 전달할 수 있다.

전기 발전을 담당하는 장치는, 즉 회전 발전기/모터(20) 또는 가역 자기 리니어 모터는, 모듈(5)을 전진시키고 연(2)을 상승시키기 위해 회수 시스템(8)의 단부에서 가벼운 미풍을 발생시키기 위하여, 풍력 발전 시스템(1)이 동작하기 시작하면, 모터로서 사용된다. 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 유연한 연신 구조(12)를 통해 상호 연결되지 않는 경우, 발전기(20)가 모터로서 사용되는 또 다른 상황은, 풍력 발전 시스템(1)이 동작하는 동안, 연(2)의 견인 효과가 없어지는 때이다. 그러한 경우, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 초기에는 관성에 의해 전진한다. 스마트 제어 시스템이 견인 효과를 바로 회복하지 못하면, 발전기(20)는 모터로서 동작하며, 모듈(5)은 후속하는 모듈(5)의 그 주행 속도를 떨어뜨림이 없이 전진하게 된다.

스마트 제어 시스템은 연(2)을 자동적으로 구동하기 위한 시스템이다. 이 구성 요소의 주된 기능은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22) 및 보관 시스템(23)의 윈치(24, 25)에 연결되어 있는 모터(28, 29)를 구동하고, 연(2)의 회수 시스템(8)의, 배향되도록 구성된, 단부 부분(10)을 구동하도록 구성된 시스템을 제어하는 것이다. 명백한 바이지만, 연(2)의 대열(3) 각각은 상호 독립적으로 구동됨으로써 비행 도중 상호간에 간섭이 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)의 스마트 제어 시스템은 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 것과 같은 것이 바람직하며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

종합하면, 스마트 제어 시스템에 의해 수행되는 주된 기능들을 다음과 같다.

- 연(2)의 비행 중의 자동 제어

- 연(2)의 장비로서의 센서의 자기 교정

- 연(2)과 다른 비행 물체 간의 충돌 방지

- 로프(4)의 구동 모듈(26)의 작동과 보관 시스템(23)의 윈치(25)를 병진 운동시키기 위한 모터의 작동

- 모터의 작동

- 로프(4)의 부하 변동의 보상

공급 시스템은 전기 에너지를 축적하고 전달하기 위한 필수 구성 요소이다. 특히, 풍력 발전 시스템(1)에는 전원 장치, 변압기 및 축전기가 장착되어 있다. 이들을 통해 생산된 전기가 저장되고, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)의 가동 단계에서 모터에 전류가 전달된다. 또한, 이들은 연(2)을 회수하기 위하여, 모든 전자적인 구성 요소에 전류를 공급하기 위하여, 그리고 전력을 외부 사용자에게 공급하기 위하여 제공된다. 풍력 발전 시스템(1)의 모든 전자적인 구성 요소의 동작은 스마트 제어 시스템에 의해 제어된다.

본 발명은 앞서 설명한 풍력 발전 시스템(1)을 통해 전기 에너지를 생산하기 위한 방법을 또한 제공한다.

일반적으로, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)을 통해 수행되는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환 공정을 집대성하는 본 발명의 방법은 풍력 발전 시스템이 동작할 때 주기적으로 반복되는 네 단계로 이루어진다.

풍력 발전 시스템(1)의 단일 모듈(5)과 관련하여 설명하면, 바람(W)이 부는 방향이 일정하고 레일(6, 7)이 원형 경로를 한정한다고 가정하였을 때, 본 발명에 따른 방법의 앞에서부터 세 단계에서는, 모듈(5)의 병진 운동이 그러한 모듈(5)에 연결되어 있는 연(2)의 대열(3)에 의해 바람(W)으로부터 추출되는 풍속 에너지로 인해 달성된다. 따라서, 스마트 제어 시스템은, 전체 단계가 수행되는 동안 로프(4)가 가능한 한 레일(6)에 대해 접선 방향에 놓이는 상태로 유지되면서, 바람에서 추출될 수 있는 풍속 에너지가 최대가 되도록 연(2)의 대열(3)을 구동한다. 실제로, 로프(4)가 레일(6)에 대해 더욱 접선 방향에 놓이게 되면, 모듈(5)의 조정과 관련되는 견인력의 유용한 성분은 더욱 증가한다. 로프(4)가 레일(6)에 대해 접선 방향으로 놓이는 상태로 유지된다는 사실은 들어올리는 힘을, 즉 풍속에 수직하는 힘의 성분을, 주로 이용하기 위하여 제어 시스템이 연(2)의 대열(3)을 구동한다는 것을 의미한다. 이렇게 하여, 연(2)이 전진하여 바람의 전방 표면을 계속 지나가게 된다. 그러면, 바람이 연(2)을 전진시키게 되어, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 연결되어 있는 로프(4)를 인장시키게 된다. 이러한 견인 효과는 발전기(20 및/또는 21) 또는 가역 자기 리니어 모터에 의한 모듈(5)의 조정 및 전기 에너지의 생산을 결정한다.

본 발명의 방법의 네 번째이자 마지막 단계는 바람 불어가는 쪽의 영역에서 수행된다. 스마트 제어 시스템은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 대한 제동 효과를 발생시킴이 없이 그러한 영역을 신속히 가로지를 수 있도록 연(2)의 대열(3) 을 구동한다. 특히, 스마트 제어 시스템이 모듈(5)의 병진 운동을 추종할 수 있도록 연(2)의 대열(3)을 구동할 뿐만 아니라, 연(2)으로부터의 견인 효과가 (비록 거의 충분하지 않다 하더라도) 여전히 존재한다. 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)이 타이 로드(14)의 시스템을 통해 상호 연결되는 경우, 견인 효과가 여전히 존재하는 모듈(5)은 동작 사이클의 이 단계에 있는 모듈(5)의 전진에 기여한다. 모듈(5)이 타이 로드(14)의 시스템을 통해 상호 연결되지 않는 경우, 그러한 단계가 수행되는 동안 검사되는 모듈(5)의 전진은 무엇보다도 관성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법의 사이클이 수행되는 동안 연(2)에 의해 한정되는 잠재적인 경로를 보여주는 도면인 도 21을 참조하면, 풍속의 방향(W)과 모듈(5)의 화살표(R)로 나타낸 병진 운동 방향이 일정하게 유지된다고 가정하고, 풍력 발전 시스템(1)의 단일 모듈(5)에 초점을 맞추었을 때, 연(2)이 잠기게 되는 바람의 기류 방향(W)에 따라 연(2)이 존재하게 되는 다양한 공간 영역의 경계를 결정하는 점괘선으로 된 사각형(a, b, c, d)에 의해 각각 한정되는, 본 발명에 따른 방법의 네 가지 단계는 다음과 같다.

a) 이 단계가 수행되는 동안, 연(2)은 바람의 방향(W)을 가로질러 전진한다 (도 21의 사각형 a). 그러면 바람은 연(2)의 진행 방향을 가로질러 불게 된다. 연(2)은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)로부터 멀어지기 때문에, 로프(4)의 감기지 않은 부분의 길이가 증가한다. 이후에, 이 단계는 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시되어 있는 바와 유사하게 진행되며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

b) 이 단계가 수행되는 동안, 연(2)은 바람이 부는 방향과 동일한 방향(W)을 따라 전진한다 (도 21의 사각형 b). 이 단계에서, 연(2)의 상승을 이용하는 것이 저항력에 더해진다. 이로 인해 연(2)의 속도는 풍속(W)보다 더 커지게 되고, 견인 효과를 이용하기 위하여, 로프(4)를 부분적으로 다시 감을 필요가 있다. 이러한 회수에도 불구하고, 이 단계가 수행되는 동안에도, 에너지 균형은 긍정적이다. 이후에, 이 단계에서도 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 설명된 내용이 유효하며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

c) 가로지르는 바람의 상기한 첫 번째 단계 a)가 수행되는 동안 이루어지는 것과 유사하게, 이 단계에서는 연(2)이 바람의 방향(W)에 대해 가로질러 전진하며 (도 21의 사각형 c), 연(2)은 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)로부터 멀어지기 때문에, 로프(4)의 감기지 않은 부분의 길이가 증가한다. 이후에, 이 단계에서도 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 설명된 내용이 유효하며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

d) 이 단계가 수행되는 동안, 연(2)은 바람의 방향과 반대되는 방향으로 전진한다 (도 21의 사각형 d). 풍력 발전 시스템(1)의 모듈이 원호를 따라 이동할 때에 그러한 원호의 적어도 세 배에 해당하는 거리를 연(2)이 공중에서 움직이게 되는 두 가로축 사이의 신속한 변이를 이루는 "방위각 이동"으로 한정되는 갑작스러운 조정이 수행되기 때문에, 스마트 제어 시스템은 어떠한 제동 효과도 발생시키지 않도록 연(2)을 구동한다. 연(2)은 모듈(5)의 병진 운동에 대항함이 없이 그 높이를 잃어버리게 된다. 이 단계가 수행되는 동안, 비교적 짧은 시간에 감기지 않은 로프(4)의 긴 부분을 회수할 필요가 있다. 방위각 이동이 끝나는 시점에, 연(2)은 바람(W)에 의해 포획될 수 있도록 위치하고, 이 바람을 가로질러 전진한다. 이 단계에서도 앞서 언급한 바 있는 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 설명된 내용이 유효하며, 더욱 상세한 설명을 제공하기 위하여 개시된 내용이 참조될 수 있다.

e) 레일(6)을 따라 모듈(5)이 완전히 회전할 때마다 상기한 단계들이 주기적으로 반복된다.

그러나, 암과 회전 샤프트를 구비한 풍력 발전 시스템으로서 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22) 및 보관 시스템(23)의 윈치(24, 25)를 회전시킴이 없이 로프의 감기지 않은 부분의 길이를 증가시키거나 감소시킴으로써 에너지를 축적하는 시스템이 제공된 풍력 발전 시스템에 관한 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시된 바와는 대조적으로, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)에서는 상기 윈치(24, 25)에 의해 로프(4)의 감기지 않은 부분의 제어가 이루어진다는 것을 알 수 있다. 전체 동작 사이클이 수행되는 동안, 연(2)은 선택적으로 그 높이를 얻거나 잃도록 구동된다. 첫째로, 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)은 연(2)에 비해 더욱 느리게 병진 운동하기 때문에, 이러한 선택은 기술적인 필요에 의해 결정된다. 둘째로, 높이의 획득 및 손실 사이의 연속하는 선택적인 상황은 바람으로부터 추출될 수 있는 에너지를 최적화하는데 있어서 매우 유리하다. 실제로, 바람의 전방 표면을 지나감으로써, 연(2)이 발전시킬 수 있는 파워는 더 커진다.

더욱이, 이태리 특허 출원 제 TO2006A000491 호에 개시된 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템과 비교하여, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템(1)은 다음과 같은 개량이 이루어졌다.

- 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템은 중앙 안내 부재에 그 특징이 있고, 연에 의해 터빈의 암에서 발생되는 비틀림 모멘트를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 반면에, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템은 적어도 하나의 모듈이 적어도 하나의 레일 상에서 병진 운동을 하는 링 형상의 안내 부재에 그 특징이 있고, 에너지 변환은 연에 의한 모듈의 견인을 이용하여 달성한다.

- 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에서는 연의 구동이 전적으로 로프에 의해 달성되지만, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서는 연의 구동이 스포일러 또는 동일한 연 위에 배치된 스포일러를 통해 달성될 수 있다. 특히, 구동은, 스포일러에 의해 압력 변화를 야기하는 난류를 생성함으로써 달성된다. 이러한 구동 모드는 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에 의해 제공되는 구동 모드를 통합하거나 대체한다.

- 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에서는 로프를 보관하고 연을 구동하기 위하여 배치되는 구성 요소들이 터빈 중앙에 위치하지만 (따라서, 로프가 지면으로부터 연을 향해 멀어져 가는 지점에서 멀리 떨어져 위치하지만), 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서는 로프를 보관하는 보관 시스템이 연의 회수 시스템에 이웃하는 각각의 모듈 위에 배치된다. 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템에는 암이 제공되지 않기 때문에, 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에 의 해 획득될 수 있는 파워보다 높은 파워(예를 들어, 1 GW)를 발생시킬 수 있다. 실제로, 암을 제거하게 되면 풍력 발전 시스템의 관성이 줄어들고, 모듈에 의해 한정되는 경로의 길이가 증가하게 되며, 따라서, 하나의 모듈과 그에 후속하는 모듈 간의 거리가 동일할 때, 풍력 발전 시스템에 장착되는 모듈의 개수를 증가시킬 수 있다.

- 암과 회전 샤프트를 갖춘 풍력 발전 시스템에서는 연을 회수하기 위한 파이프가 고정되어 있지만, 본 발명에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서는 연 회수 시스템이 배향될 수 있는 단부 부분을 구비함으로써, 수평면 및 수직면에서 회전할 수가 있다. 이에 의해 연의 회수 및 발사 동작이 촉진된다.

본 발명에 따른 풍력 발전 시스템 및 방법에 의해 입증되는 높은 효율의 또 다른 증거로서, 단일 연(2)이 바람으로부터 추출할 수 있는 파워에 대해 몇 가지 고려할 사항을 제공하는 것이 가능하다.

그러한 목적을 달성하기 위하여, 특히 도 22에 도시한 바와 같이, 시스템 공기 역학을 먼저 강조하는 것이 바람직하다. 바람의 기류가 정지된 공기 역학 표면(AS)(에어포일)을 만나게 될 때, 그러한 기류는 두 가지 힘을 발생시킨다는 것이 알려져 있다. 한 가지 힘은 바람이 부는 방향(W)에 평행한 견인력(D)이고, 다른 한 가지 힘은 그러한 방향(W)에 수직하는 양력(L)이다. 바람의 기류가 층류인 경우, 공기 역학 표면(AS) 위를 지나는 바람의 기류(AF₁)는, 더 먼 거리를 가야 하기 때문에, 그 아래를 지나는 힘(AF₂)보다 빠르다. 이에 의해 연의 상부에서의 압력 감소가 일어나고, 따라서 양력(L)을 야기하는 압력 변화가 일어난다.

한편, 도 23을 참조하면, 연(AM)이 양력 방향(DT)을 따라 움직일 수 있다고 가정해볼 수 있다. 그러한 운동의 영향으로 인하여, 에어포일 부분(AM)의 하부 표면은 풍속에 대해 경사지게 된다. 그러한 경우, 양력과 견인력은 각각 연에 대한 풍속에 수직하거나 평행하다.

운동 방향에 평행한 힘을 S₁이라 하고, 그러한 방향에 수직한 힘을 S₂라고 하면, 운동 방향에 평행한 양력(L)의 성분은 에어포일 부분(AM)의 병진 운동과 동일한 방향을 갖는 반면에 견인력(D)의 평행 성분은 반대되는 방향을 갖는다.

이러한 이유로 인하여, 바람의 기류에 수직하는 방향으로 운동을 유지하는 경우에 있어서는, 견인력 성분(D)에 대한 연(AM)의 운동 방향(DT)에 따른 양력 성분(L)의 높은 비율을 획득하기 위하여 연(AM)을 경사지게 하는 것이 바람직하다.

이러한 고려 사항들은 풍력 발전 시스템(1)의 단일 연(2) 각각에 대해 또한 유효하다.

실제로 스마트 제어 시스템은 날개 연(2)에 의한 높은 견인 효과를 제공하는 것을 그 특징으로 하는 단계가 수행되는 동안 양력과 견인력간의 비율을 높게 유지하기 위하여 각각의 연(2)을 구동한다. 이렇게 하여, 연(2)은 바람의 전방을 쉽게 지나갈 수 있고, 끌어당겨진 로프(4)에 의해 파워를 발생시킬 수 있다.

단일 연(2)에 의해 발생되는 파워는 비풍력(Specific Wind Power)으로서 명시되는 비풍력에 연(즉 연의 면적)(A)에 의해 차단되는 전방 바람 면적 및 연의 속 도(V_k)와 풍속(V_w)간의 비율(V_k/V_w)과 두 계수(K_d, K₁)에 따라 결정되는 성능 계수인 연의 역률(KPF)을 곱함으로써 계산된다.

계수 K_d는 견인력, 즉 연이 바람을 따라 힘과 속도를 가지고 지상의 구속 물체를 잡아당기는 힘을 가리키는 반면에, 계수 K₁은 양력, 즉 연이 바람의 전방 표면을 지나갈 수 있도록 진동에 의해 지상의 구속 물체를 잡아당기는 힘을 가리킨다. 양력으로 인하여, 연의 속도는 풍속보다 더욱 높아진다. 연의 파워는 견인력에 대해 양력이 높은 만큼 높아진다.

일례로서, V_k/V_w = 10, K₁ = 1.2, K_d = 0.1이라 가정해 볼 수 있다. 이 경우에, KPF = 20이 얻어진다.

공기 밀도(ρ)가 일정하고 1.225 kg/m³이라 가정하면, 바람에 의해 발생되는 비풍력(Specific Wind Power)은 다음과 같이 구해진다.

연에 의해 발생되는 파워(KitePower)는 다음의 식으로 표현된다.

예를 들어, 6 m/s로 부는 바람에 의해 60 m/s의 속도로 추진되는 18 m²의 표면적을 갖는 연이 사용될 경우, 로프의 높이에서 발생될 수 있는 파워는 47628 W이다. 따라서, 그러한 파워는 연(2)이 발생시킬 수 있는 최대 파워에 대응한다.

KPF가 갖는 값은 연(2)의 효율에 의해 달라진다. KPF가 갖는 값을 20보다 크게 할 수 있다. 예를 들어, KPF가 40과 동일한 값을 가지는 경우, 면적이 18 m²인 연(2)으로부터 획득할 수 있는 최대 파워는 95256 W이다.

Claims (199)

1. 에너지를 변환하기 위한 풍력 발전 시스템(1)으로서,

   - 지면으로부터 구동될 수 있도록 구성되어 있고 적어도 하나의 바람의 기류(W)에 잠기게 되는 적어도 하나의 연(2)과,

   - 지면에 이웃하게 배치되는 적어도 하나의 레일(6; 7) 상에서 병진 운동할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 모듈(5)을 포함하여 구성되며, 상기 모듈(5)은 적어도 하나의 로프(4)를 통해 상기 연(2)에 연결되어 있고, 상기 연(2)은 상기 레일(6; 7) 상에서 상기 모듈(5)을 견인하고 상기 모듈(5) 및 상기 레일(6; 7)과 협력하는 적어도 하나의 발전 시스템을 통해 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위하여 상기 모듈(5)에 의해 구동될 수 있도록 구성되며, 상기 로프(4)는 상기 바람의 기류(W)로부터 연(2)에 기계적인 에너지를 전달하고 상기 연(2)의 비행 궤적을 제어할 수 있도록 구성된 풍력 발전 시스템(1)에 있어서,

   상기 발전 시스템은 레일(6; 7)에 대한 모듈(5)의 운동에 의해 풍속 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 발전기/모터(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연(2)은 폴리머를 포함하는 반강성 재료로 만들어지고, 상기 연(2)에 가벼운 프레임이 장착되어 있고, 상기 연(2)은 글라이더의 단단한 날개 형상으로 이루어져 있고, 상기 연(2)에 상기 폴리머로 만들어진 마름모꼴 무늬가 구비되어 있고, 상기 연(2)의 반강성은 연(2)을 회수하기에 유용한 측면 유연성을 유지하기 위하여 상기 연(2)의 마름모꼴의 두 크기에 대해 불균형인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연(2)의 적어도 두 개는 다층 구조로 순차적으로 연결되어서 상기 로프(4)의 적어도 하나를 통해 상기 모듈(5) 중 하나에 연결된 대열(3)을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 로프(4)의 단면은 가변적이고, 상기 로프(4)는 상기 연(2)에 이웃하는 위치에서는 더 작은 단면을 가지고 상기 모듈(5)에 이웃하는 위치에서는 더 큰 단면을 가지며, 상기 로프(4)의 단면은 연속적으로 변화하거나 오프셋을 가지고 단계적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
6. 제 1 항에 있어서, 상기 연(2)에 가장 가까이 위치하는 상기 로프의 길이의 일부는 상기 연(2)의 비대칭 양력을 제공할 수 있도록 공기 역학적으로 모델링 되고, 상기 로프(4)는 별 형상의 단면을 갖는 돌출 외장 부재로 피복된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
7. 제 1 항에 있어서, 상기 비행 궤적을 따라 상기 연(2)을 자동적으로 제어할 수 있도록 구성된 스마트 제어 시스템을 포함하고, 상기 풍력 발전 시스템(1)은 상기 스마트 제어 시스템과 협력하여 상기 전기 에너지를 축적하고 전달하는 공급 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
8. 제 7 항에 있어서, 상기 스마트 제어 시스템에는 상기 연(2) 위에 배치된 한 세트의 센서가 장착되어 있고, 상기 연(2) 위에 배치된 상기 센서는 자율 공급 기능을 갖추고 있으며, 상기 연(2) 위에 배치된 상기 센서는 정보를 무선 방식으로 상기 스마트 제어 시스템의, 지면에 배치된, 구성 요소로 전송하며, 상기 스마트 제어 시스템에는 한 세트의 지면 센서가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
9. 제 1 항에 있어서, 상기 연(2)에는 사이드슬립 조종을 위한 작동 및 안정화 시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
10. 제 9 항에 있어서, 상기 작동 및 안정화 시스템은 적어도 하나의 스포일러를 포함하고, 상기 스포일러는 자율 공급 기능을 갖춘 시스템을 통해 작동되거나 상기 모듈(5)로부터 상기 연(2)에 이르는 적어도 하나의 케이블에 의해 전기가 공급되는 시스템을 통해 작동되며, 상기 스포일러를 작동시키는 시스템은 압전 방식으로 구성되고 형상 기억 폴리머를 함유하거나 형상 기억 금속 합금으로 만들어진 섬유를 함유하며, 상기 스포일러를 작동시키는 시스템은 무선 방식으로 스마트 제어 시스템으로부터 명령을 수신하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
11. 제 9 항에 있어서, 상기 사이드슬립 조종을 위한 작동 및 안정화 시스템은 적어도 하나의 지향성 스폰손을 포함하며, 상기 지향성 스폰손은 상기 연(2) 위의 상기 바람의 기류(W)의 추력 방향을 가로지르며 상기 연(2)의 효율을 유지하도록 구부려져서 은신하게 되며, 상기 사이드슬립 조종이 수행되는 동안, 상기 지향성 스폰손은 흐름에 의해 작동 및 들어 올려지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
12. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5)에는 상기 레일(6; 7)을 따라 병진 운동하는 적어도 하나의 트롤리(11)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
13. 제 12 항에 있어서, 상기 트롤리(11)는 그 흐름 방향에 대하여 공기 역학적인 형상을 취하며, 상기 트롤리(11) 상에는 상기 연(2)을 구동하고 상기 로프(4)를 보관하기 위한 구성 요소 또는 에너지를 변환하기 위한 구성 요소가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
14. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6)은 서로 다른 높이에 배치되어 있고, 상기 레일(6, 7) 중 적어도 하나의 레일은 상기 레일(6, 7)의 적어도 하나의 가장 외측에 대해서 더 낮은 높이에 배치되고, 상기 레일(6, 7)의 적어도 하나의 가장 내측에 대해서 더 높은 높이에 배치되며, 상기 모듈(5) 각각에는 서로 다른 높이에 배치된 상기 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 트롤리(11)가 두 개 장착되어 있고, 더 낮은 높이에 배치되어 있는 상기 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 상기 트롤리(11) 상에 상기 연(2)을 구동하고 상기 로프(4)를 보관하기 위한 구성 요소가 배치되어 있고, 더 높은 높이에 배치되어 있는 상기 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 상기 트롤리(11) 상에 에너지를 변환하기 위한 상기 구성 요소가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
15. 제 1 항에 있어서, 상기 연(2)을 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 시스템(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
16. 제 15 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)은 지면에 대해 경사지며, 상기 회수 시스템(8)이 적어도 그 일단에 이웃하는 트롤리(11)에 구속되거나, 상기 회수 시스템(8)이 상기 로프(4)가 상기 연(2)을 향해 밖으로 나가는 상기 회수 시스템(8)의 일단에 이웃하는 더 높은 위치에서 병진 운동을 하는 상기 트롤리(11)에 구속되거나, 상기 회수 시스템(8)이 상기 로프(4)가 상기 연(2)을 향해 안으로 들어가는 상기 회수 시스템(8)의 일단에 이웃하는 더 낮은 위치에서 병진 운동을 하는 상기 트롤리(11)에 구속되며, 상기 회수 시스템(8)에는 적어도 하나의 레일(7) 상에서 병진 운동을 하는 쿠션이 달린 바퀴(17)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
17. 제 1 항에 있어서, 유연한 연신 구조(12)를 포함하며, 상기 유연한 연신 구조(12)는 회수 시스템(8)의 무게를 지지하고 상기 모듈(5) 중 적어도 두 개를 상호 연결하며, 상기 유연한 연신 구조(12)에 수직 격자형 구조물(13)이 장착되어 있거나, 상기 유연한 연신 구조(12)에 일단이 상기 회수 시스템(8)에 구속되어 있고 타단이 상기 수직 격자형 구조물(13)에 구속된 타이 로드(14)가 장착되어 있거나, 상기 유연한 연신 구조(12)에 상기 모듈(5)을 상호 연결하는 타이 로드(14)가 장착되어 있거나, 상기 유연한 연신 구조(12)에 상기 회수 시스템(8)을 상호 연결하는 타이 로드(14)가 장착되어 있거나, 상기 유연한 연신 구조(12)는 원기둥 대칭을 추종함으로써 전개되는 삼각형 단면을 가지며, 상기 유연한 연신 구조(12)는 상기 모듈(5)에 대해 인터페이스 된 거동을 추종하는 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
18. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6)은 폐쇄 경로를 그리며, 상기 폐쇄 경로는 원형 또는 타원형이며, 상기 타원형 경로는 상기 바람의 기류(W)가 부는 방향에 수직하는 장축을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
19. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6, 7)은 수평으로, 평행하게 또는 동심적으로 배치되어 있고, 상기 레일(6, 7)은 상기 모듈(5)의 병진 운동과 상기 연(2)의 견인으로 인한 방사상 원심력을 상쇄하기 위하여 경사지며, 상기 레일(6, 7)은 기둥에 의해 지면으로부터 들어 올려져 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
20. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6)에는 상기 모듈(5)의 트롤리(11)가 병진 운동을 하는 바퀴(16, 17)가 장착되어 있고, 상기 바퀴에 상기 바퀴에 키-인 되어(keyed-in) 전기를 발생시키는 교류 발전기가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
21. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6)에는 적어도 하나의 래크(15)가 장착되어 있고, 상기 래크(15)는 상기 레일(6) 상에 배치되며, 상기 레일(6)의 평면에 수직하고 상기 레일(6)에 의해 한정되는 폐쇄 경로의 중앙을 향하여 배향된 치상 돌기가 있는 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
22. 제 1 항에 있어서, 상기 레일(6)에는 가역적으로 사용되는 리니어 모터를 통한 자기적인 공중 부양 또는 에너지 변환을 수행하는 전자석이 장착되어 있고, 트롤리(11)는 영구 자석 또는 전자석에 의해, 자기적인 공중 부양 원리를 이용하여, 상기 레일(6) 상에서 병진 운동을 하며, 상기 트롤리(11)에 상기 트롤리(11)의 무게를 지지하기 위한 바퀴(16, 17)가 장착되어 있고, 상기 바퀴(16, 17)는 감쇄기에 평행하게 결합된 스프링을 통해 상기 모듈(5)과 인터페이스 된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
23. 제 20 항에 있어서, 상기 바퀴(16)는 트롤리(19) 내에 결합되어 있고, 상기 트롤리(19)는 상기 트롤리(11)에 구속되어 있고, 상기 트롤리(19)의 바퀴(16)는 상호 수직하도록 배열되어 있고, 상기 트롤리(19)의 바퀴(16) 중 적어도 하나는 상기 모듈(5)의 무게를 지지하기 위하여 상기 레일(6)의 수평면에 평행한 평면 상에서 구름 운동을 하거나, 상기 트롤리(19)의 바퀴(16) 중 적어도 하나는 상기 모듈(5)의 전복을 방지하기 위하여 상기 레일(6)의 수평면에 평행한 평면 상에서 구름 운동을 하거나, 상기 트롤리(19)의 바퀴(16) 중 적어도 하나는 상기 모듈(5) 상에 작용하는 방사상 힘을 상쇄하기 위하여 상기 레일(6)의 수평면에 수직한 평면 상에서 구름 운동을 하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
24. 제 20 항에 있어서, 상기 레일(6)의 단면은 오목한 부분이 이웃하는 두 개의 마주보는 "C" 형상을 취하며, 트롤리(19)가 상기 두 개의 마주보는 "C" 형상 중 하나의 오목한 부분 내측에서 상기 레일(6) 상에서 병진 운동을 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
25. 제 20 항에 있어서, 상기 레일(6)의 단면은 직사각형이며, 트롤리(19)가 상기 레일(6) 중 하나의 레일 상에서 병진 운동을 하고, 상기 바퀴(16)는 폐쇄 경로의 내측 또는 외측으로 배향된 상기 레일(6)의 측부를 둘러싸는 상기 직사각형 단면의 세 측부 상에서 구름 운동을 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
26. 삭제
27. 제 15 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)에는 부분적으로 또는 전적으로 배향될 수 있도록 적어도 하나의 관절 조인트(9)가 장착되어 있고, 상기 회수 시스템(8)의 배향 가능한 단부 부분(10)은 적어도 세 개의 로프(31)로 이루어진 시스템을 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
28. 제 27 항에 있어서, 상기 로프(31) 각각은 적어도 하나의 유압 실린더(32)에 구속되어 있고, 상기 유압 실린더(32)는 상기 관절 조인트(9)에 이웃하는 상기 회수 시스템(8)에 힌지 연결되어 있고, 상기 유압 실린더(32)는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 유압 시스템에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
29. 제 27 항에 있어서, 상기 배향 가능한 단부 부분(10)은 리니어 전자기계 모듈을 통해 구동되고, 상기 리니어 전자기계 모듈은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되며, 상기 배향 가능한 단부 부분(10)은 유연한 연신 구조(12)를 통해 구동되고, 상기 단부 부분(10)은 출구 가장자리를 향하여 점진적으로 커지는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
30. 제 15 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)은 지상에 배치되어 있고, 상기 회수 시스템(8)은 힌지 방식 덮개를 구비한 적어도 하나의 컨테이너를 포함하며, 상기 컨테이너는 상기 연(2)의 대열(3) 중 적어도 하나를 수용하기에 적합한 형상으로 구성되어 있고, 상기 회수 시스템(8)은 방사상으로 배치되거나, 폐쇄 경로의 내측에 배치되거나, 상기 폐쇄 경로의 외측에 배치되며, 상기 회수 시스템(8)은 상기 연(2)의 회수 및 이륙 동작이 수행되는 동안 위쪽으로 경사지고, 상기 회수 시스템(8)은 상기 연(2)의 회수 및 이륙 동작이 수행되지 않을 때 지면에 이웃하게 수평으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
31. 제 30 항에 있어서, 상기 회수 시스템은 적어도 하나의 리니어 액추에이터(37)에 의해 조정되며, 상기 리니어 액추에이터(37)는 상기 회수 시스템(8)의 양측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
32. 제 31 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)은 로드(36)에 의해 지면에 구속되어 있고, 상기 로드(36)는 단부가 이웃하는 상태로 지면 및 상기 회수 시스템(8)에 힌지 연결되어 있고, 상기 리니어 액추에이터(37)는 지면 및 상기 로드(36)에 힌지 연결되어 있고, 상기 로드(36) 및 상기 리니어 액추에이터(37)는 상기 리니어 액추에이터(37)를 작동함으로써 상기 레일(6)에 가장 가까운 상기 회수 시스템(8)의 일단이 상기 레일(6)의 높이와 동일한 높이로 들어 올려지고 상기 레일(6)에서 가장 멀리 있는 상기 회수 시스템(8)의 일단이 상기 레일(6)의 높이 보다 높은 높이로 들어 올려지도록, 상호 구속되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
33. 제 30 항에 있어서, 상기 힌지 방식 덮개를 구비한 컨테이너는 플랫폼으로서 개방될 수 있도록 구성되어 있고, 상기 힌지 방식 덮개를 구비한 컨테이너 각각은 적어도 두 부분(38, 39)으로 이루어지도록 길이방향으로 분할되어 있고, 상기 부분(38, 39) 중 적어도 하나의 부분(38)은 상기 컨테이너의 박스이고, 상기 박스(38)는 오목한 부분이 위쪽을 향하도록 배치되어 있고, 상기 부분(38, 39) 중 적어도 하나의 부분(39)은 상기 컨테이너의 덮개인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
34. 제 33 항에 있어서, 상기 힌지 방식 덮개를 구비한 컨테이너는 적어도 하나의 리니어 액추에이터를 통해 플랫폼으로서 개방될 수 있도록 구성되어 있고, 상기 리니어 액추에이터는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되고, 상기 리니어 액추에이터는 유압 시스템에 의해 작동되는 유압 실린더이고, 상기 리니어 액추에이터는 리니어 전자기계 모듈인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
35. 제 1 항에 있어서, 상기 로프(4)에는 상기 로프(4)를 가역적으로 상기 연(2)에 연결하거나 연(2)에서 분리시키기 위한 자동 연결 및 분리 시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
36. 제 30 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)은 상기 연(2)의 대열(3)을 연속적으로 회수하고 이륙시키고 상기 힌지 방식 덮개를 구비한 컨테이너 내측에서 상기 연(2)의 대열(3)을 순서 정연하게 배열할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 자동 보관 시스템을 포함하며, 상기 자동 보관 시스템은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되고, 상기 자동 보관 시스템에는 벨트에 의해 운반되는 병진 선반이 장착되어 있고, 상기 선반은 평행한 상태를 유지하면서 병진 운동을 하며 폐쇄 경로를 그리는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
37. 제 33 항에 있어서, 상기 회수 시스템(8)은 플랫폼으로서 개방된 상기 힌지 방식 덮개를 구비한 컨테이너 상에 상기 연(2)을 용이하게 착륙시키기 위한 적어도 하나의 은신 안내 시스템을 포함하며, 상기 은신 안내 시스템은 상기 힌지 구조의 덮개를 구비한 컨테이너 옆에 배치되어 있고, 상기 은신 안내 시스템은 상기 힌지 구조의 덮개를 구비한 컨테이너의 측부 상에 배치된 적어도 한 쌍의 로드를 포함하며, 상기 은신 안내 시스템은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
38. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 연(2)을 회수하고 발사하는 회수 및 발사 시스템을 포함하며, 상기 회수 및 발사 시스템은 회수 시스템(8) 내측에 배치되어 있고, 상기 회수 및 발사 시스템은 상기 회수 시스템(8) 내측에서 적어도 두 개의 레일을 따라 활주하는 적어도 하나의 트롤리를 포함하며, 상기 회수 및 발사 시스템에는 적어도 하나의 인공 바람 추력 장치가 장착되어 있고, 상기 인공 바람 추력 장치는 상기 회수 시스템(8)의 길이를 따라 다수 배치되어 있고, 상기 인공 바람 추력 장치는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
39. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템을 포함하며, 상기 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템에는 지면으로부터 들어 올려져 있고 수직으로 병진 운동을 하는 적어도 하나의 감쇄 평형추가 장착되어 있고, 상기 평형추는 상기 로프(4)의 인장의 결과로서 지면으로부터 들어 올려지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
40. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 로프(4)를 마찰하기 위한 마찰 시스템을 포함하며, 상기 마찰 시스템에는 리니어 안내 부내에 구속되어 있는 적어도 하나의 풀리와 일단의 옆에서는 상기 풀리에 구속되어 있고 타단의 옆에서는 트롤리(11)에 구속되어 있는 적어도 하나의 스프링이 장착되어 있고, 상기 스프링은 상기 로프(4)의 인장에 의하여 압축되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
41. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)을 포함하며, 상기 로프를 감고 풀기 위한 시스템(22)은 상기 로프(4) 각각에 대해서 두 가지 높이에서 배열되고 평행한 회전축을 갖는 적어도 네 개의 제 1 윈치(24)를 포함하며, 상기 제 1 윈치(24)는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 적어도 하나의 제 1 전기 모터(28)에 연결되어 있고, 상기 제 1 전기 모터(28)는 또한 전기 발전기인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
42. 제 41 항에 있어서, 상기 제 1 윈치(24)는 기어를 통해 그리고 적어도 하나의 외 사이클로이드 형태의 감속기를 사이에 두고 상기 제 1 전기 모터(28)에 연결되어 있고, 상기 제 1 윈치(24) 각각은 적어도 하나의 외 사이클로이드 형태의 감속기를 사이에 두고 상기 제 1 전기 모터(28) 중 하나의 모터에 연결되어 있고, 상기 제 1 윈치(24) 각각의 둘레에 상기 로프(4)가 3/4 바퀴 감겨 있고, 상기 제 1 윈치(24)의 표면은 상기 로프(4)를 수용하고 접촉 면적을 증가시킬 수 있는 형상을 취하며, 상기 제 1 윈치(24)는 서로 다른 표면 거칠기를 가지며, 상기 로프를 감고 풀기 위한 시스템(22)은 상기 로프 각각에 할당되는 윈치를 포함하며, 상기 윈치 둘레에 상기 로프(4)가 감기고 제한된 수의 회전을 수행함으로써 단일 권선 층이 형성되며, 상기 로프를 감고 풀기 위한 시스템(22)은 상기 로프(4) 각각에 있어서 피스톤에 의해 떠밀리는 적어도 두 쌍의 마주보는 트랙을 포함하며, 트랙 각각의 내측에 상기 로프(4)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
43. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 로프(4)를 보관하기 위한 보관 시스템(23)을 포함하며, 상기 보관 시스템(23)은 상기 로프(4) 각각에 할당되는 적어도 하나의 제 2 윈치(25)를 포함하며, 상기 제 2 윈치(25) 각각에 상기 로프(4)가 감기거나 풀리며, 상기 제 2 윈치(25)는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 제 2 전기 모터(29)에 연결되어 있고, 상기 제 2 윈치(25)는 적어도 하나의 외 사이클로이드 형태의 감속기를 사이에 두고 상기 제 2 전기 모터(29)에 연결되어 있고, 상기 제 2 윈치(25)에는 상기 제 2 윈치 상에 상기 로프(2)가 질서 정연하게 감기도록 하는 적어도 하나의 구동 모듈(26)이 장착되어 있고, 상기 제 2 윈치(25)는 상기 윈치(25)의 회전축에 평행하게 레일을 따라 활주하는 트롤리 상에 조립되어 있고, 상기 레일을 따라 이루어지는 상기 트롤리의 활주는 상기 제 2 윈치(25)의 회전과 함께 활주 메커니즘에 의해 제어되고, 상기 활주 메커니즘은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 제 3 전기 모터에 의해 작동되고, 상기 활주 메커니즘은 적어도 하나의 외 사이클로이드 형태의 감속기를 사이에 두고 상기 제 3 전기 모터에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
44. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 연(2)을 향하도록 상기 로프(4)를 안내하는 적어도 하나의 전달 시스템을 포함하며, 상기 전달 시스템은 (a) 상기 연(2)의 회수 및 발사 시스템의 트롤리 상에 조립되어 있는 적어도 하나의 풀리(35)와, (b) 상기 모듈(5)에 직접적으로 구속되어 있는 적어도 하나의 고정 풀리(33)와, (c) 상기 로프(4)의 힘의 피크치를 흡수하기 위한 시스템 각각에 할당되는 적어도 하나의 풀리와, (d) 상기 로프(4)를 마찰하기 위한 시스템 각각에 할당되는 적어도 하나의 풀리와, (e) 상기 로프(4)의 구동 모듈(26)의 슬라이더(27) 상에 조립되어 있는 적어도 하나의 풀리(34)를 포함하며, 상기 슬라이더(27)는 보관 시스템(23)의 윈치(25)의 회전축과 평행하게 레일을 따라 활주하고, 상기 레일을 따라 이루어지는 상기 슬라이더(27)의 활주는 상기 윈치(25)의 회전과 함께 활주 메커니즘에 의해 제어되고, 상기 활주 메커니즘은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 제 4 전기 모터에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
45. 제 7 항에 있어서, 상기 전기를 발생시키기 위한 발전 시스템은 모터로서 또한 동작하며, 상기 발전 시스템은, 발전기로서 동작할 때에는, 상기 레일(6) 상에서의 상기 모듈(5)의 병진 운동에 의해 작동되고, 모터로서 동작할 때에는, 상기 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
46. 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발전기/모터(20)는 상기 모듈(5)의 트롤리(11)의 바퀴(16) 중 적어도 하나의 회전에 의해 직접적으로 작동되고, 상기 풍력 발전 시스템(1)은 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 레일(6)의 래크(15)와 맞물리고 그 위에서 구름 운동을 하는 적어도 하나의 치상 돌기가 있는 바퀴(18)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 발전기/모터(20)는 상기 래크(15)의 치상 돌기가 있는 바퀴(18) 중 적어도 하나의 회전에 의해 직접 작동되며, 상기 모듈(5) 각각에 있어서 상기 발전 시스템은 발전기로서 또한 동작할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 가역 자기 리니어 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
47. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈(5) 각각에는 영구 자석이 장착되어 있고, 상기 영구 자석은 상기 레일에 장착되어 있는 전자석 내에 전류를 유도하며, 상기 전류는 상기 모듈(5)을 공중 부양시키는 유도 자계에 반대되는 자계를 부분적으로 발생시키고, 상기 영구 자석은 초전도체 솔레노이드의 도움을 받는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
48. 제 47 항에 있어서, 상기 레일(6)과 상기 모듈(5) 상에서 마주보는 상기 영구 자석과 상기 전자석의 모듈식 구성은 상기 레일(6)에 대한 상기 모듈(5)의 상대적인 병진 운동이 수행되는 동안 유도되는 흐름의 연속적인 변동을 야기하며, 상기 전자석 내에서의 흐름의 변동은 전기 에너지 수집 권선과 결합되어 있고, 상기 전기 에너지 수집 권선은 파워 전자 장치에 의해 제어되고, 상기 영구 자석은 네오디뮴 철 보론 자석이고, 상기 영구 자석과 트롤리(11)와의 연결은 볼 형태의 관절과 같은 두 개의 자유도를 가지고 수행되고, 상기 영구 자석과 상기 트롤리(11)와의 연결은 상기 영구 자석의 무게 중심 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템(1).
49. 제 41 항에 따른 풍력 발전 시스템(1)을 통해 전기 에너지를 생산하는 방법으로서, 상기 연(2) 각각에 있어서,

    a) 상기 연(2)이 상기 바람의 기류(W)의 방향을 가로질러 전진하도록 상기 연(2)의 비행 궤적을 제어하고, 상기 연(2)이 상기 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 연결된 상기 로프(4)를 인장하고, 견인 효과로 인하여 상기 레일(6) 상에서 상기 모듈(5)을 병진 운동시키고, 상기 제 1 전기 모터(28)에 의해 상기 제 1 윈치(24)를 통해 상기 로프(4)를 풀어서 상기 연을 상기 모듈(5)에서 멀어지게 하는 단계와,

    b) 상기 연(2)이 상기 바람의 기류(W)와 동일한 방향으로 전진하도록 상기 연(2)의 비행 궤적을 제어하고, 상기 연(2)이 상기 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 연결된 상기 로프(4)를 인장하고, 견인 효과로 인하여 상기 레일(6) 상에서 상기 모듈(5)을 병진 운동시키고, 상기 제 1 전기 모터(28)에 의해 상기 제 1 윈치(24)를 통해 상기 로프(4)를 다시 감아서 상기 연을 상기 모듈(5)에 가까워지게 하는 단계와,

    c) 상기 연(2)이 상기 바람의 기류(W)의 방향을 가로질러 전진하도록 상기 연(2)의 비행 궤적을 제어하고, 상기 연(2)이 상기 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)에 연결된 상기 로프(4)를 인장하고, 견인 효과로 인하여 상기 레일(6) 상에서 상기 모듈(5)을 주행시키고, 상기 제 1 전기 모터(28)에 의해 상기 제 1 윈치(24)를 통해 상기 로프(4)를 풀어서 상기 연을 상기 모듈(5)에서 멀어지게 하는 단계와,

    d) 상기 연(2)이 어떠한 제동 효과도 발생시킴이 없이 상기 바람의 기류(W)의 방향과 반대되는 방향으로 전진하도록 상기 연(2)의 비행 궤적을 제어하고, 상기 제 1 전기 모터(28)에 의해 상기 제 1 윈치(24)를 통해 상기 로프(4)를 다시 감아서 상기 풍력 발전 시스템(1)의 모듈(5)을 병진 운동시키는 단계와,

    e) 상기한 단계를 반복하는 단계를 포함하여 구성되며,

    상기 단계 a) 또는 b) 또는 c) 또는 d) 또는 e)는 상기 스마트 제어 시스템을 통해 자동적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
50. 제 41 항에 따른 풍력 발전 시스템(1)을 통해 전기 에너지를 생산하는 방법으로서, 상기 제 1 모터(28)가 발전기로서의 기능을 또한 구비함으로써 상기 제 1 윈치(24)의 회전을 통해 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 방법.
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