KR20150103033A - 레일 상에서 모듈을 견인하는 카이트를 구비한 풍력 에너지 변환 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 변환을 위한 풍력 시스템(1)을 제공하며, 이러한 풍력 시스템은: 그라운드로부터 구동되도록 적응되어 적어도 하나의 풍류(W)에 합류되는 적어도 하나의 카이트(2); 그라운드 옆에 배치된 적어도 하나의 레일(6; 7) 상에서 병진하도록 적응되는 적어도 하나의 모듈(5)을 포함하되, 모듈(5)은 로프(4)를 통해 카이트(2)에 접속되고, 카이트(2)는 레일(6; 7) 상의 모듈(5)을 끌고 모듈(5) 및 레일(6; 7)과 협력하는 전 시스템을 통해서 풍력 에너지로부터 전기 에너지로의 변환을 수행하기 위해 모듈(5)에 의해 구동되도록 적응되고, 로프(4)는 카이트(2)로/로부터 역학 에너지를 전달하고 카이트(2)의 비행 궤적을 제어하도록 적응되고, 발전 시스템은 레일(6; 7)에 대한 모듈(5)의 이동을 통해 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 적응되는 적어도 하나의 발전기/모터(20)를 포함하고, 모듈(5)에는 레일(6; 7)을 따라 병진하도록 적어도 하나의 트롤리(11)가 장착되며, 트롤리(11)는 트롤리(11)가 접속된 모놀리식 회전자(42)에 의해 레일(6; 7)상에서 병진하도록 적응되고, 직접 접촉하지 않고 자기 레일(54)을 따라 슬라이딩할 수 있는 복수의 자기 슬라이딩 요소(46)가 모놀리식 회전자(42)에 동작상 연결된다.

Description

레일 상에서 모듈을 견인하는 카이트를 구비한 풍력 에너지 변환 시스템{WIND ENERGY CONVERSION SYSTEM WITH KITES TOWING MODULES ON A RAIL}

본 발명은 카이트(kite)에 의해 끌려 레일 모듈 상에서 병진(translate)함으로써 에너지를 변환하는 풍력 시스템(wind system)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 시스템을 통해 전기 에너지를 생산하는 프로세스에 관한 것이다.

과거에, 재생가능한 에너지를 개척함으로써 저비용으로 전기를 생산하는 문제가 이미 다루어져 왔으며; 특히 아래에서 언급되는 일부 선행 특허에서, 파워 윙 프로파일(일반적으로 "카이트"이라는 단어로 지정됨)을 통해서 바람에 대해 풍력 에너지를 차감하는 몇몇 디바이스와 함께 풍력 에너지를 변환하기 위한 프로세스가 제안되어왔다.

특히, 미국 특허 US 4.124.182는 풍력 에너지를 포획하여 그러한 풍력 에너지를 발전기를 액추에이션하는 축의 회전 동작으로 변환하기 위한 "파라카이트(parakite)"(또는 "수정된 파라슈트(parachute)")가 장착된 디바이스를 개시한다. 이러한 디바이스는 카이트가 일렬로 배열되는 한 쌍의 "파라카이트들의 트레인들(trains of parakites)"에 의해 특징 지어진다. 각 트레인에는 파워 로프가 장착된다. 이러한 케이블은 지구 표면 레벨에서 부는 것과 비교하여 더욱 강하고 균일한 바람이 부는 높이에 파라카이트들의 트레인이 도달하는 것을 가능하게 하도록 충분히 길다. 모든 트레인은 로프를 다시 감거나 풍류(wind current) 궤적으로 인한 로프 풀기(unwinding)를 가능하게 하도록 회전 방향이 변경될 수 있는 상응하는 파워 로프를 통해 드럼 또는 권양기에 대해 제약된다. 모든 파라카이트의 트레인에는 각 트레인 카이트에 접속된 소위 "캡-타입"인 제2 로프가 장착되고, 이를 통해 되감기 절차를 용이하게 하도록 파라카이트를 선택적으로 접는 것이 가능하다. 리듀서를 통해서, 액추에이션되었을 때, 각 권양기의 회전 동작이 전기를 생산하는 발전기에 전달된다. 다른 파라카이트들의 트레인이 상승하는 동안 클러치 및 기어를 통해서 파라카이트들의 트레인이 복구되게 하는 도르래들의 단일 시스템이 존재한다. 포획된 풍력 에너지는 따라서 자신의 캡이 닫힌 파라카이트의 트레인을 복구하기 위해 부분적으로 즉시 소비되는 역학 에너지로 변환되며, 부분적으로는 전기 에너지로 변환된다. 각 트레인으로 제한되고 모든 동작 사이클에서 팽창 및 수축되는 공기역학적 벌룬을 통해서, 파라카이트가 원하는 높이에 유지되고 캡은 고정된 배향을 갖는다.

중국 특허 CN 1.052.723은 한 쌍의 카이트가 장착된 풍력 발전기를 개시하며, 이러한 한 쌍의 카이트를 통해서 풍류에 의한 궤적이 고-저항 로프를 통해 그라운드 레벨에 배치된 드럼의 회전으로 변환된다. 권양기는 풍류 생성을 발생시키는 유압 모터를 액추에이션한다.

영국 특허 GB 2.317.422는 바람 작용 영향으로 인해 전류를 생산하도록 발전기에 접속된 수직축을 회전시키는 복수의 카이트가 장착된 디바이스를 개시한다. 이러한 카이트는 수평 평면 내의 원형 경로를 이행하는 바람에 의해 푸시된다. 모든 카이트에는 비행 지속성을 보장하기 위해 바람 어택 앵글을 수정할 수 있는 디바이스가 장착된다.

미국 특허 US 6.072.245는 고리를 형성하는 로프에 접속된 다수의 카이트로 구성된 풍력 에너지를 활용하기 위한 디바이스를 개시한다. 카이트는 상승 경로를 하강하는 것으로 변경하도록 구동되며, 항상 동일한 방향에 따르는 고리의 회전 동작을 결정한다. 모든 카이트는 각 카이트의 바람 어택 앵글을 조정하기 위해 로프를 구동하는 시스템 및 역학 에너지를 전달하도록 파워에 접속된다. 파워 로프는 전기 생산이 발생하는 도르래의 회전을 결정한다. 구동 로프는 각각의 카이트가 바람에 의해 위로 끌리는 것을 가능하게 하는 상승 경로 내의 위치 및 더 낮은 바람 추진력를 겪도록 하강 경로 내의 제2 위치를 취하게 하도록 사용된다.

미국 특허 US 6.254.034는 풍력 에너지를 활용하기 위해 제어되는 높이에서 풍류에 의해 푸시되는 카이트가 장착된 디바이스("tethered aircraft")를 개시한다. 카이트는 전기 에너지를 생산하기 위한 발전기를 액추에이션하는 권양기에 로프를 통해 접속된다. 카이트 상에 구동 시스템이 조립되며, 이는 바람 어택 앵글을 검출 및 수정하고 가로막히는 바람 전면 영역을 수정한다. 이러한 시스템은 원격 제어 시스템을 통해 자동으로 또는 적절한 센서에 의해 전달되는 디스플레이 데이터 상에서 판독하는 오퍼레이터에 의해 접지로부터 제어된다. 카이트는 높은 어택 앵글을 가지고 바람을 타고 상승하도록 구동된다. 상승이 종료된 후에, 어택 앵글이 감소되고 풀기 위해서 카이트가 글라이딩한다. 카이트는 복구되며, 다시 바람을 타고 글라이딩하며 사이클이 반복된다.

미국 특허 US 6.523.781은 풍력 에너지가 날개골 카이트("airfoil kite")로 구성된 디바이스를 개시하며, 이는 인렛 에지, 아울렛 에지 및 2개의 사이드 에지를 구비한다. 이러한 카이트는 카이트 자신에 의해 지지되는 메커니즘을 통해 구동된다. 이러한 디바이스에는 카이트 에지에 접속된 로프가 장착되고 카이트는 이러한 로프를 통해 핀치 앵글을 수정함으로써 구동된다. 구동 메커니즘은 전기를 생산하기 위해 발전기를 액추에이션하는 권양기에 카이트를 접속하는 파워 로프 내부에 배치된 전기 케이블에 의해 공급된다. 카이트는 양력을 활용하고 풍속 방향에 직교하는 대부분의 경로를 기술하는 바람에 의해 푸시되어 상승한다. 상승이 종료된 후에, 카이트가 복구되어 이후에 바람을 다시 포획하도록 구동된다.

미국 특허출원 US2005046197은 로프에 의해서 발전기에 접속된 권양기를 액추에이션함으로써 전기를 발생시키는 풍력 에너지를 활용하기 위한 카이트가 장착된 디바이스를 개시한다. 카이트는 바람 어택 앵글이 수정되는 추가적인 로프를 통해 구동된다. 카이트는 높은 어택 앵글로 상승한다. 상승이 종료된 후에, 어택 앵글이 최소화되고 카이트가 사이클을 다시 시작하기 위해 복구된다.

어쨌든, 현존하는 이전 기술을 분석함으로써 인지될 수 있는 바와 같이, 카이트가 장착된 알려진 풍력 시스템은 일반적으로 아래의 공통적인 특징을 갖는다:

- 카이트에는 파워 로프 및 구동 로프 모두가 장착된다: 이것은 전기 생성을 발생하게 하는 로프 부하가 카이트 구동 메커니즘에는 전달되지 않지만 이러한 기능을 수행하기 위해 적절하게 사용되는 로프를 통해서 다른 풍력 시스템 구성요소에는 전달됨을 의미한다. 카이트를 구동하기 위한 파워 로프 사용의 부재는 풍력 시스템 구조물을 복잡하게 만들며, 모든 관련된 단점들을 갖는다;

- 카이트는 카이트 상에 직접 설치된 메커니즘에 의해 또는 보조(구동) 로프를 통해 구동된다. 이러한 로프의 풀기 및 되감기는 그라운드로부터 부유되거나 그라운드 레벨에 배치된 (즉 카이트 자신에 의해 지지되는) 이러한 목적만을 위해 사용되는 권양기에 의해 발생한다. 구동 로프를 사용하는 경우에, 그라운드 레벨에 권양기를 배치하는 것은 구동 메커니즘 무게를 지지하기 위해 풍류로부터 차감된 에너지의 일부를 소비하지 않는 것을 가능하게 한다;

- 카이트는 항력(drag force)(즉 풍속에 평행한 바람 추진력 성분)를 활용함으로써 상승할 때 전기를 발생시키도록 구동된다. 이러한 단계에 이후에 제동 효과를 최소화하기 위해 카이트를 깃발로서 배치함으로써 카이트의 복구가 이어진다. 제한된 수의 풍력 시스템에서, 카이트가 올라가게 만들기 위해서 끄는 힘에 추가로 양력(즉 풍속에 직교한 바람 추진력 성분)을 활용하도록 고안되었다. 이전의 것에 대해 더 이후의 구동 모드를 사용하는 것으로부터 파생하는 장점은 전기를 생산하기 위해 카이트 저항뿐 아니라 카이트 리프트가 활용된다는 것을 포함한다. 어쨌든 두 가지 모드에서, 전기의 생산이 발생하게 하는 카이트의 끌기 효과가 발생함이 암시된 간헐적 타입의 동작 사이클(복구 단계와 교대되는 상승 단계)은 카이트에 의해 기술되는 경로의 1/2 동안에만 존재한다(사실상, 이것은 복구 중에 존재하지 않는다);

- 에너지 변환은 파워 로프를 통해서, 아마도 리듀서를 삽입함으로써 발전기에 접속된 권양기의 회전을 도입함으로써 발생한다. 모터를 통해서 이러한 권양기를 액추에이션함으로써 카이트 복구가 발생하기 때문에, 동작 사이클 동안 연속적인 에너지 생산을 가능하게 하지 않는다. 이러한 방식으로, 전기 생성 방해가 발생하며 이전에 생산된 에너지가 소비된다. 외부 사용자로의 연속적인 전류 전달은 축적기를 사용함으로써 가능해진다;

- 오로지 순환 프로세스를 통한 전기의 생산에만 초점이 맞추어진다. 비행시에 변환된 에너지 비율을 최대화하기 위해 카이트가 기술해야만 하는 경로의 선택은 거의 완전히 도외시된다;

- 일렬로 접속된 다수의 카이트들로 구성된 트레인 또는 카이트의 제어 시스템에 관한 문제점이 극도로 감소된 수의 프로젝트 및 연구에서 자세하게 다루어진다. 이것 또한 새로운 에너지 생산 시스템의 개발 대신 이미 현존하는 시스템의 생산성의 증가에 주로 초점을 맞춘다.

위의 문제점들을 부분적으로 해결하기 위해서, Sequoia Automation S.r.l의 이름 하에서 유럽 특허출원 EP 1 672 214가 수직축 터빈을 이용하는 "카루셀(carousel)"-타입 시스템에 접속된 카이트의 비행의 예측성 및 적응성 검사를 통해 풍류의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 시스템을 개시한다.

본 발명과 동일한 출원인의 WO2008/120257은 청구항 제1항의 전제부에 따른 풍력 시스템을 제공함으로써 앞서 언급된 이전 기술의 문제점을 해결한다.

본 발명의 목적은 수동적인 자기 부상 및 시스템에 대한 에너지 발생 모두를 제공하는 자기 밴드를 갖는 장치를 제공하는 WO2008/120257의 풍력 시스템을 향상시키는, 카이트에 의해 끌려 레일 모듈 상에서 병진함으로써 에너지를 변환하기 위한 풍력 시스템을 제공함으로써 전술된 문제점 및 추가적인 이전 기술의 문제점을 해결하는 것이다. 이러한 풍력 시스템은 그것이 동작하는 플로팅 레일(floating rail)이 제공되는 깊은 연안의 애플리케이션에서 유용하게 적용된다.

더욱이 이러한 풍력 시스템은 특히 카이트가 구동되는 모드, 즉 비행시에 변환된 에너지의 비율을 최대화하기 위해 카이트에 의해 이동되는 경로 및 윈드 시스템 아키텍처로 인해 현재 기술과는 상이하며, 이러한 윈드 시스템 아키텍처에서 각 모듈이 바람에 의해 밀리고 적절하게 구동되며 모듈 레벨에서 견인력을 발생시키는 카이트들의 트레인에 적어도 하나의 로프를 통해 접속되고, 이로 인해 적어도 하나의 레일 상에서 병진되는 모듈이 닫힌 경로를 수행하고, 모듈 및 레일과 협력하는 발전 시스템을 통해 전기 에너지가 발생한다.

이러한 풍력 시스템에서 카이트는 카이트가 비행시에 바람으로부터 차감될 수 있는 풍력 에너지를 최적화하기 위한 최적 경로를 수행하게 하는 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다.

본 발명의 풍력 시스템을 구성하는 카이트는 에너지가 풍력 시스템 모듈로 전달되는 동일한 로프를 통해 구동된다.

이러한 풍력 시스템에서 카이트는 아마도 리듀서를 삽입함으로써 권양기에 접속되고, 그라운드 옆에 배치되며 풍력 시스템 모듈과 통합되는 모터를 액추에이션하는 스마트 제어 시스템에 의해 구동되며, 이러한 권양기는 감긴 로프를 풀고 되감음으로써 카이트를 구동할 때와 에너지 변환을 위해 로프 부하를 지지할 때 모두 동작한다.

이러한 풍력 시스템에서 카이트는 주로 양력을 활용함으로서 풍력 에너지를 변환하는 것을 가능하게 하고 동작 사이클의 전체 길이 대부분 동안 끌기 효과가 존재하는 경로를 수행하도록 구동된다.

이러한 풍력 시스템에서 에너지 변환은 권양기의 회전에 의해서가 아닌 풍력 시스템 모듈의 병진운동(translation)에 의해서 액추에이션되는 발전기를 통해 발생한다.

이러한 풍력 시스템은 적어도 하나의 레일 상에서 병진하고 모듈에 접속된 카이트에 의한 끌기 효과로 인한 모듈의 병진운동을 활용함으로써 에너지를 변환하는 적어도 하나의 모듈을 갖는 링 가이드를 포함한다.

시스템을 구성하는 카이트는 또한 동일한 카이트 상에 탑재된 스포일러를 통해서도 구동될 수 있으며 압력 경사가 발생하는 난기류를 생성한다.

로프를 저장하고 카이트들의 트레인을 구동하기 위해 제공된 구성요소는 카이트 복구 시스템 옆의 각 모듈에 탑재된다.

카이트 복구 시스템은 수평 및 수직 평면 모두에서 회전하는 기회를 가지고 배향되도록 적응된 단부를 갖는다.

아래의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같은 본 발명의 전술된 목적과 장점 및 다른 목적과 장점이 청구항 제1항에 청구된 것과 같이 카이트에 의해 끌려 레일 모듈 상에서 병진함으로써 에너지를 변환하기 위한 풍력 시스템이 획득된다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 사소한 변경들은 종속항의 청구사항이다.

본 발명은 비제한적인 예시로서 제공된 본 발명의 일부 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 참조함으로써 더욱 잘 기술될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 바람직한 실시예의 투시도;
도 2는 도 1의 풍력 시스템의 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 3은 도 1의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 4는 도 3의 구성요소의 다른 투시도;
도 5는 도 1의 풍력 시스템의 확대된 투시도;
도 6은 도 1의 풍력 시스템의 다른 확대된 투시도;
도 7은 도 1의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 8은 도 1의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 9는 도 8의 구성요소의 확대된 투시도;
도 10은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 바람직한 변화의 투시도;
도 11은 도 10의 풍력 시스템의 확대된 투시도;
도 12는 도 10의 풍력 시스템의 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 13은 도 12의 구성요소의 다른 투시도;
도 14는 도 10의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 15는 도 1 및 10의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 16은 도 1 및 10의 풍력 시스템의 다른 구성요소의 바람직한 실시예의 확대된 투시도;
도 17은 도 16의 구성요소의 다른 확대된 투시도;
도 18은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 다른 바람직한 변화의 개략도를 자신의 두 동작 단계로 도시한 도면;
도 19는 도 18의 시스템의 확대된 개략도;
도 20은 도 18의 풍력 시스템의 구성요소의 바람직한 실시예의 개략적인 전단면도를 자신의 두 동작 단계로 도시한 도면;
도 21은 본 발명에 따른 시스템의 개략도를 자신의 일부 동작 단계로 도시한 도면;
도 22는 풍류에 합류된 정상(stationary) 공기역학적 표면 및 그에 의해 발생한 관련된 힘의 개략도;
도 23은 풍속에 직교하는 방향을 따라 자유롭게 이동하는 공기역학적 표면 및 그에 의해 발생한 힘의 개략도;
도 24는 도 1의 풍력 시스템의 확대된 투시도;
도 25는 도 1의 풍력 시스템의 확대된 투시도;
도 26은 도 5의 풍력 시스템의 확대된 개략도;
도 27은 도 5의 풍력 시스템의 확대된 개략도; 및
도 28은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 바람직한 실시예의 투시도이다.

아래의 설명에서 더욱 자세하게 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 본 발명에 따른 풍력 시스템은 적어도 하나의 로프를 통해 접속되는 풍류에 합류되는(immersed into) 적어도 하나의 파워 카이트(power kite)의 추진력 하에서, 바람직하게는 고리형 닫힌 회로를 구성하도록 만들어진 레일을 따라 병진하도록 적응된 적어도 하나의 모듈을 포함하며, 이러한 모듈은 (지구 표면으로부터 대략 15km까지에 이르는) 대류권에서 포획된 풍력 에너지를 전류로 변환하는 자체 발전기와 같이 행동한다. 특히, 각 모듈 옆에서, 스마트 제어 시스템에 의해 자체적으로 제어되는 서보-지원되는 권양기(servo-assisted winch)에 의해 구동되는 직렬로 접속된 카이트들의 트레인(train of kites)을 통과하는 바람으로부터 에너지가 차감된다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따라 에너지를 변환하기 위한 풍력 시스템(1)이 적어도 하나의 풍류 W에 합류되고 적어도 하나의 로프(4)를 통해 전기를 발생시키기 위해 적어도 하나의 모듈(5)에 접속되는 적어도 하나의 파워 윙 프로파일(2)(아래에서는 간략하게 "카이트"라는 용어로도 지명됨)을 포함함을 인지하는 것이 가능하며, 이때 적어도 하나의 모듈(5)은 그라운드 옆에 배치되고 적어도 하나의 레일(6) 또는 레일(7)을 따라 병진하도록 적응된다. 카이트(2)는 자신이 접속된 모듈(5)을 끌기 위해 구동되고, 각 모듈(5)에 대해 아래에서 기술되는 적어도 하나의 발전기/모터(20) 및/또는 발전기/모터(21)를 포함하는 적어도 하나의 발전 시스템을 통해서 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것을 가능하게 한다. 로프(4)는 모듈(5)을 끌기 위해 카이트(2)로부터/카이트(2)로 역학 에너지를 전달하고, 카이트(2) 자신의 비행 궤적을 제어하도록 적응된다.

아래에서는, 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)의 바람직한 실시예가 기술될 것이다. 풍력 시스템(1)의 각 구성요소를 참조하면, 도달될 수 있는 성능을 손상하지 않고, 전체 시스템(1)의 비용 및 크기를 크게 감소시키는 일련의 다른 특징들 및 기능들이 추가로 포함될 것이다. 이러한 목적을 위해서, 디바이스 동작 및 생산성을 최적화하는 목적을 갖는 제어 기술뿐 아니라, 컴퓨터-지원 다중-기준 결정 기술이 최선의 구조적 아키텍처에 도달하기 위한 최적의 경로를 규정하는 것을 도울 수 있다.

설계는 연속적인 타입 또는 이산적인 타입 중 선택 가능하다. 연속적 기능은 솔루션에 적용되는 비용, 무게, 저항, 길이, 각도와 같은 속성을 변화시켜 획득될 수 있는 이익을 관련시킴으로써 쉽게 분석될 수 있다. 이산적 대안은 열거되어야만 하며, 아래에서는 풍력 시스템(1)의 각 구성요소를 참조하여 그의 주요 특징들이 기술된다.

따라서 본 발명의 풍력 시스템(1)은, 예를 들어 서핑 및 카트와 같은 소정의 스포츠 활동을 위한 특정한 돛을 제조하는 데에 흔히 사용되는 위빙 섬유(weaving fibre)에 의해 만들어진 카이트를 포함한다. 최근의 공기역학적 연구로 인해, 제어 및 구동가능성 측면의 소정의 필요성을 만족시킬 수 있는 카이트(2)가 시장에서 입수가능하다. 카이트(2)를 적절하게 구동함으로써, 바람으로부터의 에너지 전달을 조절하는 것이 가능하며: 카이트(2)는 풍류 W에 의해 가해지는 견인력(traction)이 최대인 동시에 레일(6) 상에서의 모듈(5)의 이동을 손상시키지 않도록 구동되어야 하기 때문에 이것은 필수적이다. 따라서 카이트(2)는 항상 동일한 방향에 따라 레일(6) 상에서 모듈(5)을 병진시키는 견인력을 생산하도록 구동되어야만 한다. 이러한 결과는, 이후에 더욱 자세하게 알 수 있는 바와 같이, 바람으로부터의 에너지 전달을 적절하게 조절함으로써 도달된다.

카이트(2)가 자신의 동작 속도로 상승하려는 경향을 가지고 날고 있을 때, 시스템(1) 베이스에 접속된 로프(4)의 공기역학적 저항은 카이트(2)의 어택 앵글(attack angle)을 수정하는 연쇄형(chain-type) 왜곡을 나타내며, 증가된 효율성을 갖는 글라이딩 위치를 취하게 한다. 미세하게 멈추거나 플랩되는(flapped) 것을 나타내기 위해 카이트(2)의 어택 앵글을 조정함으로써, 카이트(2)의 명확한 속도를 정착시키는 본질적으로 피드백-타입인 시스템이 획득된다.

카이트(2)가 바람으로부터 차감할 수 있는 풍력은 카이트(2)의 공기역학적 효율성 및 그 면적 모두의 함수이다. 특히, 이러한 풍력은 공기역학적 효율성의 제곱으로 그리고 면적과는 선형적으로 증가한다. 따라서 카이트(2)가 바람에 대해 차감할 수 있는 풍력을 최대화하는 최적의 솔루션을 찾기 위해, 두 인자에 대해 개입하는 것이 가능하다.

카이트 효율성은 카이트 형태에 의존한다. 따라서 최적의 형태를 선택하는 것이 우수한 공기역학적 효율성을 획득하기 위한 결정에 기여한다. 그러나 이러한 최적의 형태는 (아래에서 더욱 잘 설명되는 바와 같이) 카이트(2)가 항력(drag force) 및 양력(lift force)의 스트레스를 겪을 때에도 유지되어야만 한다. 이러한 목적을 위해, 반-경직성(semi-rigid) 카이트(2)를 사용하는 것이 가능하다. 완전히 가요성인 카이트(2)와는 상이하게, 반-경직성 카이트(2)에는, 예를 들어 극도로 가벼운 프레임이 장착되며, 이로 인해 카이트(2)는 예를 들어 경직성 글라이더 윙과 유사한 형태를 취할 수 있다. 카이트(2)는 예를 들어 폴리머로 제조된 마름모꼴로 구조화될 수 있다. 반-경직체의 이용은 더욱 우수한 공기역학적 효율성뿐만 아니라 더욱 우수한 구동 용이성으로 인한 성능의 큰 향상을 보장한다. 특히, 경직성은 아래에서 기술되는 상응하는 복구 시스템(8) 내에서 카이트(2)를 복구하는 데에 유용한 측면 가요성을 보장하기 위해 두 카이트(2) 크기에 대해 비대칭일 수 있다.

본 발명의 풍력 시스템(1)이 바람 W으로부터 차감할 수 있어야만 하는 풍력을 최대화하기 위해, 각 모듈(5)에 대해서 잡아당기는 로프(4)를 합산하도록 카이트(2)들의 트레인(3)을 형성하기 위해 직렬로 서로 접속되는 다수의 카이트(2)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 각 모듈(5)이 가로막을 수 있는 바람 전면 영역 W이 더 크다. 이것은 모듈(5)을 병진시키는 끌기 효과(dragging effect)의 증가를 발생시키며 결과적으로 모든 동작 사이클에서 발생될 수 있는 전기 에너지의 증가를 발생시킨다. 모든 카이트(2)들의 트레인(3)이 로프(4)의 단일 시스템을 통해 모듈(5)에 접속되고: 결과적으로, 풍력 시스템(1)의 운영 원리가 트레인(3)과 직렬로 접속된 카이트(2)의 수에 의존하지 않는다. 이러한 다층 구조는 가로막힌 바람 전면 영역 W을 증가시킬 뿐 아니라, 단일 객체 또는 적절하게 통합된 객체로서 만들어진다면, 공기역학적 효율성을 향상시키는 기회도 제공한다. 로프(4)는 사실 (도면에 도시되지 않은) 카이트(2)의 "벽(wall)"에 통합될 수 있거나 또는 카이트(2)의 벽 자체가 (도면에 도시되지 않은) 카이트(2)들 사이의 접속 요소일 수 있으며, 그 결과 윙골(airfoil) 섹션을 노출시키고 조립체를 기하학상 안정적으로 유지시킨다. 이것은 최대 시스템 속도 영역에서 로프(4)(및 그에 따라 로프(4)에 의해 상반되는 항력)를 제거하는 것을 가능하게 한다. 이러한 결과를 획득하기 위해서, 카이트(2)는 다른 카이트(2)와 접속하도록 단부 벽이 연장하는 아크(arc) 또는 하나 이상의 접속 벽을 갖는 비행기 윙에 근접한 경향을 갖는 형태를 취할 수 있다.

아래에서는, 완전성을 위해서, 풍력 시스템(1)이 각 모듈(5)에 대해 카이트(2)들의 트레인(3)을 구비하는 경우를 참조할 것이다. 오버랩된 카이트(2)의 수는 임의로 증가할 수 있다. 또한, 전반적인 면적 상수를 유지함으로써, 단일 트레인(3)을 구성하는 카이트(2)의 수가 증가하면 연의 크기가 감소한다. 이것은 연의 복구 및 방출(explusion) 조작을 더 쉽게 하며, 이는 이후에 더욱 자세하게 알게 될 것이다. 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)의 실시예는 모두가 동일한 크기를 갖는 것은 아닌 동일한 트레인(3)에 속한 카이트(2)를 제공한다. 트레인(3)의 상단부에 있는 카이트(2)는 하단부에 있는 카이트(2)와는 상이한 치수 관계 및 상대적인 공기역학적 효율성을 갖는다. 그에 따라 모듈(5)에 가장 가까운 카이트(2)는 더 넓은 면적에 의해 특징지어지며 트레인(3)의 상단부를 향해가면서 카이트 크기가 감소한다. 카이트(2)가 로프(4)를 통해 제한되는 모듈(5)로부터 멀어질수록 카이트(2)가 비행하는 동안 그의 속도가 더 커지기 때문에 이러한 구성이 적응된다. 따라서, 카이트(2)들의 트레인(3)의 하단부로부터 상단부로 가면서, 카이트들의 표면을 점진적으로 감소시킴으로써 카이트(2)의 비행 속도 증가를 보상하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 바람 W으로부터 차감되는 풍력은 동일한 트레인(3)의 각각의 카이트(2)에 대해 동일하다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 카이트(2)로/로부터 힘을 전달하도록 적응되고 에너지를 변환하기 위해서 모듈(5)을 끌고 카이트(2) 자신의 비행 궤적을 확인하도록 사용되는 견인 로프(4)를 포함한다. 견인 로프(4)는 가능한 오버사이징이 불가피하게 그의 공기역학적 저항의 증가를 야기할 수 있기 때문에 정확하게 크기가 정해져야만 하는 요소이다. 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)의 실시예는 (도면에 도시되지 않은) 가변적인 섹션을 갖는 로프(4)를 제공한다. 특히, 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 옆에 있는 로프 섹션(즉 지속적인 파워 조작을 겪고 이러한 조작을 수행하도록 적응되며 아래에 기술되는 시스템과 접촉하며 로프(4)의 섹션)은 카이트(2)들의 트레인(3) 옆에 있는 로프(4)의 섹션에 대해 더 큰 크기를 갖는다. 이것은 더 큰 마모 저항을 획득하는 것을 가능하게 한다. 섹션의 크기 변화는 연속적일 수 있거나 또는 오프셋으로 단계화될 수 있다. 더 큰 속도를 겪는 로프(4)의 섹션(즉 카이트(2)들의 트레인(3) 옆에 있는 로프(4)의 길이)의 항력을 추가로 감소시키기 위해서, 이러한 길이 옆에 있는 로프(4)의 섹션은 예를 들어 미세한 비대칭 양력을 발생시키는 카이트에 따라 공기역학적으로 모델링될 수 있으며, 이는 난기류 및 진동 현상을 방지한다. 이러한 결과는, 예를 들어 (도면에 도시되지 않은) 성형 섹션이 분출된 시스(star-section extruded sheath)로 로프(4)를 코팅함으로써 획득될 수 있으며: 이러한 방식으로 카이트 근사치가 인식될 때까지 시스의 성형 돌출부가 바람 W에 의해 방향이 바뀐다. 진동 결합의 경우에, 돌출부는 정상(stationary) 에너지를 흡수하기 위한 상호 마찰을 발생시키며, 그에 따라 진동을 약화시킨다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 적어도 하나의 레일(6) 상에서 병진하는 적어도 하나의 모듈(5)을 더 포함하며, 예를 들어 휠(16, 17) 또는 자기 부상에 의해서, 카이트(2)를 구동하고 풍류 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 적응된다. 모듈(5)은 그라운드 옆에 배치되고 각 모듈(5)은 카이트(2)로/로부터 힘을 전달하도록 적응되고 에너지를 변환하기 위해서 모듈(5)을 끌고 카이트(2) 자신의 비행 궤적을 제어하도록 사용되는 적어도 하나의 로프(4)를 통해 카이트(2)들의 트레인(3)에 접속된다.

도면을 참조하면, 풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)이 적어도 하나의 트롤리(11)를 포함하며, 이를 통해서 모듈(5)이 적어도 레일(6) 상에서 병진함을 인지하는 것이 가능하다. 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)의 형태는, 풍력 시스템(1) 동작 시에 공기에 반대되는 저항을 최소화하기 위해서 바람직하게는 공기역학적으로 모델링된다.

각 모듈(5)에는 카이트(2)의 자동 구동 및 전기 에너지 발생을 위해서 필요한 모든 구성요소가 장착된다. 역학 에너지로부터 전기 에너지로의 변환은, 예를 들어 전기 발전 시스템을 구성하는 레일(6) 상의 모듈(5)의 끌기 효과로 인해 회전되는 휠(16, 18)에 직접 접속된 발전기(20) 및/또는 발전기(21)를 통해 발생한다. 휠(16)에 의한 발전기(20) 및/또는 발전기(21)의 액추에이션에 대한 대안으로서, 역학 에너지로부터 전기 에너지로의 변환은 (도면에 도시되지 않은) 선형 자기 모터를 역추진으로 사용함으로써 발생할 수 있다. 따라서 모든 모듈(5)은 다른 모듈(5)로부터 독립적으로 파워를 전달할 수 있는 발전기로서 나타난다.

본 발명의 풍력 시스템(1)은 각 모듈(5) 상에서 동작하는 스마트 제어 시스템으로서, 이를 통해서 카이트(2)의 비행이 자동으로 제어되는 스마트 제어 시스템 및 로프(4)를 통해 접속되는 카이트(2)에 의한 끌기 효과 하에서 레일(6)을 따라 모듈(5)이 병진하는 동안 발전기(20) 및/또는 발전기(21)에 의해 생산되는 전기 에너지의 전달 및 축적을 관리하도록 이러한 스마트 제어 시스템과 협력하는 서플라이 시스템(supply system)을 더 포함한다.

모든 모듈(5)에 있어서, 스마트 제어 시스템은 모듈(5)이 닫힌 경로 상에서 이동하게 하도록 끌기 효과를 이용하기 위해서 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동한다. 특히, 스마트 제어 시스템은 스마트 시스템의 구성요소를 접지시키기 위해 바람직하게는 무선 모드로 정보를 전송하는 카이트(2) 상에 배치된 자체 서플라이를 갖는 센서들의 세트와 협력한다. 스마트 제어 시스템은 이러한 정보를 접지 센서들의 세트로부터 오는 다른 정보(예를 들어 아래에서 더욱 자세하게 언급되는 모터(28)들의 쌍을 판독함으로써 결정되는 로프(4) 부하의 값)와 통합하고 풍력 시스템(1)이 동작할 때 카이트(2)를 자동으로 구동하기 위한 프로세싱을 수행한다.

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

제1 모드는 파워 로프를 구동 로프로서 사용하는 것을 포함한다. 따라서 카이트(2)들의 트레인(3) 각각은 로프(4)들의 쌍을 통해 상응하는 모듈(5)에 접속된다. 이러한 로프(4)는 풍류 W로부터 차감되는 역학 에너지의 전달로 인해 먼저 모듈(5)을 끄는 것을(그리고 그에 따라 전기 에너지를 발생시키는 것을) 가능하게 한다. 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동하기 위해서 동일한 로프(4)가 적절한 권양기(24, 25) 상에서 추가로 풀리고 재감긴다.

제 2 구동 모드는 카이트(2)에 장착된 (도면에 도시되지 않은) 스포일러(spoiler)를 이용하는 것을 포함한다. 이러한 스포일러를 통해서, 카이트(2)가 구동되는 압력 경사를 발생시키는 난기류를 생성하는 것이 가능하다. 전술된 스포일러는 예를 들어 왜곡이 활발하게 확인되는 형태-메모리 금속 합금의 섬유, 형태-메모리 폴리머 및 또는 압전기 시스템을 통해서 액추에이션될 수 있다. 이러한 시스템은 자체 서플라이를 구비하거나 또는 모듈(5)로부터 카이트(2)로 도달하는 (도시되지 않은) 케이블을 통해서 공급될 수 있다. 스포일러를 액추에이션하기 위한 제어는 바람직하게는 스마트 제어 시스템에 의한 무선 모드에서 전송된다. 스포일러를 이용함으로써, 로프(4)를 반드시 사용해야 할 필요 없이 카이트(2)를 구동하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 즉 카이트(2)의 조작을 다루는 시스템이 그 위에 장착되며 카이트(2)들의 트레인(3)이 오로지 부하를 전송하기 위해서만 사용되고 모듈(5)의 끌기를 가능하게 하는 단일 로프(4)에 의해 상응하는 모듈(5)에 접속될 수 있다.

카이트(2)의 구동 또한 전술된 두 모드에 의해서도 발생할 수 있다.

요약하면, 카이트(2)를 구동하고 그로부터의 궤적을 획득하기 위해서, 하나 이상의 구동 로프(4)가 존재하는지 여부의 다른 접근이 존재한다. 단일 로프(4)는 궤적을 전송하는 것으로 제한된 카이트(2)에 장착된 시스템을 액추에이션하기 위한 조작을 수행할 기회를 요구하며; 두 개의 로프(4)는 대신 구동 함수를 궤적 함수에 오버랩한다. 로프(4)의 수를 증가시킴으로써, 카이트(2)의 어택 앵글의 보정으로서의 구동 기능, 안전 기능 및 신속한 스필링(spilling) 기능을 추가하는 것이 추가로 가능하다. 따라서, (스포일러의 지원이 있거나 또는 없는) 로프(4)를 통해 구동하는 경우에, 모든 카이트(2)들의 트레인(3)은 로프(4)들의 쌍을 통해 상응하는 모듈(5)에 접속되어야만 한다. 대신, 오로지 스포일러를 통해서만 구동하는 경우에, 카이트(2)들의 트레인(3)과 모듈(5) 사이의 접속 요소로서 동작하는 단일 로프(4)가 존재한다. 따라서 이러한 경우에, 로프(4)를 구동하거나 저장하는 모듈(5) 구성요소의 수가 감소되며, 이는 풍력 시스템(1) 구조를 크게 단순화한다.

아래에서는, 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에서, 카이트(2)의 구동이 로프(4)들의 쌍에 의해 발생하는 경우를 간단하게 참조할 것이다. 아래에서 자세하게 분석되는 풍력 시스템(1)의 각각의 구성요소에 있어서, 각 모듈(5)을 끌기 위한 단일 로프(4)를 사용하는 경우를 도입하는 것이 가능한 간소화가 지적될 것이다.

로프(4)의 수를 제한하는 것이 공기역학적 관점에서 바람직하다고 해도, 단지 구동 및 견인에 더하여, 두 로프(4)를 갖는 솔루션은 긴급 조작을 수행하는 기회도 제공한다. 방향성 구동은 전형적으로 적절한 로프(4)의 길이의 제한된 차등적인 변화로 획득되지만, 적절한 로프(4)의 차등적인 변화는 카이트(2)의 윙 개구를 초과하며, 아래에서 "윙 사이드슬립(wing sideslip)"으로 정의되는 리프트가 취소되는 상황이 발생한다. 이러한 조건 하에서, 신속한 반환의 발생이 필요하며, 에너지를 낭비하지 않고 로프(4)를 되감는 것이 가능하다. 이러한 빠른 하강 동안, 윙 사이드슬립의 영향으로 인해, 실질적인 제어 손실을 갖는 카이트(2)의 스피닝(spinning) 위험이 존재한다. 이러한 제어 손실을 방지하기 위해서, 원하는 높이에 도달하면 빠른 하강을 쉽게 중단하는 것을 가능하게 하고 규칙적이고 생산적인 비행 상태를 정확하게 복구하는 공기역학적 디바이스 및 배치가 카이트(2)에 제공되는 것이 가능하다. 윙 사이드슬립 단계에서, 카이트(2)의 사이드 에지는 어택 에지가 되고 3차원 공간에서 위치 추적 장비 및 (도면에 도시되지 않은) 사이드슬립 조작의 액추에이션 및 안정화 시스템 모두를 하우징한다. 이러한 액추에이션 및 안정화 시스템은, 예를 들어 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 방향성 돌출판(sponson) 및 스포일러에 의해 특징 지어진다.

규칙적인 비행 조건 하에서, 방향성 돌출판은 추진력(thrust)에 대해 가로놓이며 카이트(2) 효율성을 수정하지 않기 위해서 구부려서 사라진다. 윙 사이드슬립 시에, 방향성 돌출판이 리프트되며, 오른쪽 방향으로 나타나는 플로우에 의해 액추에이션된다. 따라서 방향성 돌출판이 조작 안정성을 소극적으로 향상시키는 윙 사이드슬립에서 부적절하게 사용될 때 카이트(2)의 침투(penetration)의 재균형화에 동의한다. 추가적인 안정화 배치는 (이미 앞서 언급된) 스피닝하려는 경향에 대해 대응하여 균형을 잡도록 적절하게 배치되고 직접 사용하는 로직에 의해 기하학상 액추에이션되는 스포일러들/스포일러, 또는 접지 제어를 통한 비행 추적 센서의 정보를 이용하여 적극적으로 획득된다.

사이드슬립 조작의 액추에이션 및 안정화 시스템은 하강할 때 카이트(2)의 즉각적인 높이 보정/감소를 가능하게 하고, 로프(4)의 원하는 높이 또는 연장에 도달하면, 정상 비행(normal flight)과 호환가능한 로프(4)의 차등적인 길이로 복귀함으로써 리프트를 회복시킨다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에서, 사이드슬립 조작의 액추에이션 및 안정화 시스템의 애플리케이션은 주로 공중 공간 내의 영역의 신속하고 제어되는 결합해제에 존재한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 카이트(2)에 대한 적어도 하나의 복구 시스템(8)을 추가로 포함하고: 아래의 설명에서, 풍력 시스템(1)이 비제한적인 예시로서 제시되는 두 개의 실시예에 따라 기술될 것이며: 이러한 실시예들은 대부분 카이트(2)의 복구 시스템(8)이 지원되는 모드로 인해 구별된다.

제1 실시예에 따르면, 본 발명의 풍력 시스템(1)은 카이트(2)를 구동하기 위한 시스템 구성요소 및 에너지 변환 발전기(20) 및/또는 발전기(21) 옆에 있는 단일 트롤리(11)를 포함하는 적어도 하나의 모듈(5)을 포함한다. 도 5 내지 9를 참조하면, 복구 시스템(8)이 단부 옆에 있는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)로 제한됨을 인지하는 것이 가능하다. 자신의 한 단부가 복구 시스템(8)에 대해 제한되고 자신의 다른 단부는 예를 들어 각 모듈(5)에 장착된 트렐리스(trellis)와 같은 수직 구조물(13)에 대해 제한되는 타이-로드(tie-rod)(14)로 구성된 스트레치된 가요성 구조물(12)을 통해 복구 시스템(8)의 무게가 지지된다. 스트레치된 가요성 구조물(12)은 적어도 두 개의 아마도 인접한 모듈(5)을 갖는 풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)을 추가로 접속시킨다. 서로 다른 모듈(5)을 서로 접속시킴으로써, 끌기 효과가 모듈(5) 상에 존재하지 않아야 하고, 이러한 모듈(5)은 끌기 효과가 존재하는 풍력 시스템(1)의 다른 모듈(5)에 의해 끌릴 수 있다. 이는 아래에서 더욱 자세하게 기술되는 모듈(5)의 발전을 가능하게 하도록 모터로서 전기를 생산하기 위해 사용되는 발전기(20) 및/또는 발전기(21)의 액추에이션을 방지(또는 어쩌면 지연)하는 것을 가능하게 한다.

이러한 실시예에 따르면, 복구 시스템(8)에는 예를 들어 쿠셔닝된 휠(17)도 장착될 수 있으며, 이를 통해 복구 시스템(8)이 2차 레일(7) 상에 기댄다. 이러한 방식으로, 복구 시스템(8)의 무게가 타이-로드(14)에 의해 완전히 지지되지 않지만 부분적으로 그라운드에 놓여진다.

견인 로프의 시스템과 압착하여 작동하는 요소들에 정확하게 연결되는 가요성 구조적 스트레치된 기술을 갖는 전체 풍력 시스템(1)의 실시예는, 전체 풍력 시스템(1) 상의 카이트(2)들의 트레인(3) 각각의 힘과 과도상태를 분할하고 희석하며, 이는 단일 모듈(5)들 사이의 협력을 도입하고 오버사이징의 필요성을 감소시킨다.

스트레치된 가요성 구조물(12)이 전체로서 취할 수 있는 형태는 신중한 시뮬레이션 분석의 주제이지만, 타입은 (도면에 도시되지 않은) 컵 또는 밀짚모자와 이상적으로 유사한, 원통형 대칭을 따름으로써 개발된 삼각형 단면의 경향으로 구성된다.

스트레치된 가요성 구조물(12)이 지지해야만 하는 스트레스들 중에서, 실질적으로 에너지를 생산하는 탄젠트 방향의 카이트(2)의 견인 성분이 존재한다. 전술된 바와 같이, 그러나 스트레치된 가요성 구조물(12)은 특히 풍력 시스템(1)의 중지 상황 하에서 2차 레일(7)이 존재하지 않을 때(시스템(8)이 카이트(2)의 당김의 수직 성분에 의해 지지되거나 가벼워지지 않을 때) 풍력 시스템(1)의 중단 상황 하에서 무엇보다도 심각한 성분인 복구 시스템(8)의 무게도 지지해야만 한다. 이러한 조건 하에서, 모든 시스템(8) 무게는 기하학적 구성이 풍력 시스템(1)의 닫힌 경로를 따르는 (도면에 도시되지 않은) 고리를 포함하는 스트레치된 가요성 구조(12)에 의해 고정적으로 지지된다. 이러한 고리는 다양한 모듈(5)에 대해 엇갈린(interlaced) 행동을 따를 수 있다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)의 제2 실시예는 예를 들어 서로 다른 높이에 배치된 병렬 레일들(6) 상에서 이동하는 적어도 두 개의 트롤리(11)가 장착된 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 도 10 내지 14를 참조하면, 이러한 실시예에 따라서, 각 모듈(5)에 대해 복구 시스템(8)이 두 트롤리(11)로 제한됨을 인지하는 것이 가능하다. 트롤리(11)는 로프(4)가 카이트(2)를 향해 나가는 복구 시스템(8)의 단부 옆에 배치되며, 에너지 변환이 발생하는 발전기(20) 및/또는 발전기(21)가 장착된다. 다른 트롤리(11)는 복구 시스템(8)의 다른 단부 옆에 배치되며 로프(4)를 저장하고 카이트(2)의 구동을 다루는 다른 구성요소가 장착된다. 이전 실시예에 대해서도 언급된 것과 같이, 복구 시스템(8)에는 예를 들어 쿠셔닝된 휠(17)이 장착될 수 있으며, 이를 통해 복구 시스템(8)이 (도면에 도시되지 않은) 복구 시스템(8)의 지지에 기여하는 2차 중간 레일(7) 상에 기댄다. 전기를 생산하기 위해 발전기(20) 및/또는 발전기(21)의 모듈(5)을 갖는 두 트롤리(11)를 제공하는 것이 가능하다. 아래에서는, 이전에 언급된 내용에 따라, 각 모듈(5)에 대해서 발전기(20) 및/또는 발전기(21)가 단일 트롤리(11) 상에 배치되는 경우를 참조할 것이다. 트롤리(11)가 상이한 높이에서 이동하는 레일(6)을 배치하는 것은 카이트(2)들의 트레인(3)을 향해 그라운드에 대해 복구 시스템(8)을 기울이는 것을 가능하게 하며, 그에 따라 풍력 시스템(1)이 동작할 때 로프(4)에 더 작은 저항을 제공한다. 또한 이러한 실시예는 적어도 두 인접한 모듈(5)을 갖는 풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)을 접속시키도록 스트레치된 가요성 구조(12)를 제공한다. 서로 다른 모듈(5)들을 서로 접속시킴으로써, 모듈(5) 상에 끌기 효과가 존재하지 않아야 하며, 이러한 모듈(5)은 끌기 효과가 존재하는 풍력 시스템(1)의 다른 모듈(5)에 의해 끌릴 수 있다.

전술된 실시예들 모두에서, 카이트(2)의 복구 시스템(8)은 이를 복구 및 방출하기 위한 (도면에 도시되지 않은) 시스템에 의해 통합된다. 카이트(2)들의 트레인(3)에 접속된 로프(4)의 쌍은 복구 시스템(8)을 가로지르고 로프(4)의 힘 피크(force peak)를 흡수하기 위한 (도면에 도시되지 않은) 적어도 하나의 시스템 및 로프(4)에 충돌을 제공하기 위한 (도면에 도시되지 않은) 적어도 하나의 시스템이 장착된 전송 시스템을 시작하며, 이는 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동하도록 4개의 권양기(24) 중 적어도 한 쌍을 포함하고 적어도 하나의 권양기 쌍(25)으로 구성된 로프(4)의 시스템(23)을 저장하는 감기 및 풀기 시스템(winding and unwinding system)(22)을 향해 로프(4)를 구동한다. 저장 시스템(23)의 각 권양기(23)에는 로프(4)가 개별 권양기(25) 상에 순서대로 감기게 하는 구동 모듈(26)이 장착된다.

로프(4)는 그 다음 풍력 시스템(1)의 카이트(2)와 모듈(5) 사이의 접속 및 힘-전달 요소이다. 카이트(2)들의 트레인(3)이 바람 W에 의해 리프트 되었을 때 끌림 효과가 발생되며, 이것은 모듈(5)의 병진을 발생시키고 결과적으로 발전기(20) 및/또는 발전기(21)를 통해 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 명백하게, 각각의 로프(4)의 길이 및 지름은 그것이 작동해야 하는 바람 조건 및 안정에 의존한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 카이트(1)에 의해 끌려 모듈(5)이 병진하는 적어도 하나의 레일(6)을 추가로 포함한다. 전술된 바와 같이, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 다수의 레일(6, 7) 상에서 병진하며, 그에 따라 카이트(2)의 복구 시스템(8)의 무게를 분산시킨다.

레일(6, 7)은 바람직하게는 닫힌 경로를 기술한다. 단방향 경로는 원형이지만, 이것은 풍력 에너지의 개발을 최적화하도록 경로를 선택하는 데에 적합하다. 예를 들어, 바람 W이 주로 한 방향을 따라 부는 영역에서 풍력 시스템(1)을 인식한다고 가정하면, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 타원형 경로를 기술하도록 하는 것이 편리하며, 이때 바람 W이 따라서 부는 방향에 직교하는 자신의 주축을 갖는다. 이러한 선택은 풍류가 카이트(2)를 만날 때 발생되는 양력 성분을 활용함으로써 카이트(2)에 의해 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 견인이 발생한다는 사실에 의해 지시되며, 이는 아래에서 더 구체적으로 명시된다.

만약 레일(6, 7)이 닫힌 경로라면, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 모듈(5)의 동작 및 카이트(2)들의 트레인(3)을 당기는 방사상 성분으로 인해 방사상 원심력을 겪는다. 이러한 힘에 대한 반작용을 위해서, (도면에 도시되지 않은) 풍력 시스템(1)의 레일(6)을 적절하게 기울이는 것이 편리할 수 있다. 레일(6)의 기울어짐은 모듈(5)의 휠(16) 상에서 동작하는 힘을 분해함으로써 쉽게 추론되고 크기가 정해질 수 있다. 명백하게, 만약 풍력 시스템(1) 모듈(5)이 다수의 레일(6, 7) 상에서 병진한다면, 이러한 레일(6, 7)은 평행하고 동일한 중심을 가져야만 한다.

바람직하게는, 레일(6, 7)이 그라운드 상에 배치되지 않지만, 필러(pillar)에 의해 리프트되도록 유지된다. 모듈(5)을 적절한 높이에 유지시킴으로써, 카이트(2)가 우연히 떨어지는 경우 그라운드 상에 카이트(2)가 슬라이딩하는 위험이 존재하지 않는다. 레일(6, 7)을 지지하는 구조는 큰 관성을 가져야만 하며, 그에 따라 높은 안정성을 보장하고 풍력 시스템(1)의 트롤리(11)에 의해 요구되는 기하학상 정확도 요구사항을 만족시킨다.

전술된 바와 같이, 만약 풍력 시스템(1)이 다수의 레일(6, 7)을 구비하면, 그라운드에 대해 기울어진 복구 시스템(8)이 카이트(3)의 트레인을 향해 유지하도록 상이한 높이에 레일(6)을 배치하는 것이 편리하다. 이것은 풍력 시스템(1)이 동작할 때 복구 시스템(8)에 의해 로프(4)에 반대되는 저항을 감소시킨다.

풍력 시스템(1)이 장착되는 레일(6, 7)은 두 가지 카테고리로 분할될 수 있다. 메인 레일(6) 및 2차 레일(7)을 위치시키는 것이 가능하다. 메인 레일(6)은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)가 병진하는 레일이다. 2차 레일(7)은 쿠셔닝된 휠(17)이 병진하고 카이트(2)의 복구 시스템(8)의 무게를 지지하는 데에 기여하는 가이드이다.

본 발명의 풍력 시스템(1)의 레일(6, 7)은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 오로지 휠(16, 17)에 의해서만 이동하는지 또는 자기 부상에 의해서 이동하는지의 사실에 의존하여 고전적이거나 자기적일 수 있다. 특히, 2차 레일(7)은 바람직하게는 고전적인 타입인 반면 메인 레일(6)은 자기적일 수 있다.

고전적 메인 레일(6)은 위에서 이동하는 트롤리(11)의 하부를 "포용(embrace)"하는 형태를 갖는다. 아래에서 더욱 잘 이해되는 바와 같이, 고전적 레일(6) 상에서 이동하는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)에는 세 그룹의 휠(16)들이 장착된다. 단일 모듈(5) 상에 초점을 맞춤으로써, 휠(16)들의 그룹이 수직 방향에 따른 모듈(5)의 무게의 대부분을 지지해야만 하고; 휠(16)들의 다른 두 그룹이 원심력 효과로 인해 모듈(5)이 오버터닝하는 것을 방지하는 데에 기여한다. 고전적 메인 레일(6)은 휠(16)이 수평 평면(하부 평면 및 상부 평면) 및 수직 평면 상에서 구르는 것을 가능하게 하도록 인식된다. 이러한 목적을 위해서, 레일(6)의 섹션은, 예를 들어 특히 도 12에 도시된 바와 같이 자신의 오목부 옆에 두 마주하는 "C"들의 모습을 취한다. 대신 이러한 구성은 이들이 오로지 고전적 타입이라면 카이트(2)의 복구 시스템(8)을 지지하는 데에 기여하는 것만을 포함하는 기능을 갖는 2차 레일(7) 옆에 있을 필요가 없다. 사실상 쿠셔닝된 휠(17)은 단일 평면에서 구르고 레일(7)은 공동 가이드로서 활용한다.

더블-"C" 구성에 대한 대안으로서, 예를 들어 직사각형 섹션을 갖는 고전적 메인 레일(6)을 만드는 것이 가능하며, 대신 (도면에 도시되지 않은) 레일(6)을 포용하는 방식으로 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)의 휠(16)들의 그룹을 배치한다.

다른 대안적인 실시예는 마지막으로 휠(16)에 대해 레일(6)의 고-저 센스 반전을 수행하는 것에 존재하며, 즉 (도면에 도시되지 않은) 휠 상에서 키된(keyed) 모든 교류 발전기를 고정부 상에 하우징하도록, 그라운드 및 카이트(2)에 의해 끌리는 레일과 통합된 휠을 갖는다. 이러한 실시예에 의해 제공되는 장점은 매니폴드(manifold) 또는 슬라이딩 콘택트를 필요로 하지 않는 간단한 전기 접속에 존재한다.

고전적 메인 레일(6)의 경우에, 아래에서 더욱 잘 기술되는 바와 같이, 예를 들어 휠(16)의 회전에 의해 직접 액추에이션되는 발전기(20)를 통해 에너지 변환이 발생할 수 있다. 그러나, 각 모듈(5)에 의해 높은 전력을 전달하는 경우에, 고전적 레일(6)은 휠(16)을 회전시킴으로써 발전기(20)의 액추에이션을 가능하게 하기에 적합하지 않을 수 있다. 발전기(20)로 전달될 토크는 사실 단순히 레일(6)과 휠(16) 사이의 구름 마찰(rolling friction)을 활용함으로써 발생되기에는 너무 높을 수 있으며, 구름 저항은 레일(6) 상에서 휠(16)의 슬라이딩을 시사하는 것과 같을 수 있다. 이러한 경우에, 소멸을 방지하고 역학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것을 가능하게 하도록 어떻게든 역으로 사용된 선형 모터를 회귀하지 않고 전류를 발생시켜야만 하며, 적어도 하나의 투스(toothed) 휠(18)이 맞물리고 직접 발전기(21)를 액추에이션하는 적어도 하나의 랙(rack)(15)을 고전적 레일(6)에 제공하는 것이 가능하다. 아래에서 더욱 잘 이해되는 바와 같이, 이러한 경우에, 트롤리(11)의 휠(16)은 주로 지지 기능을 수행한다. 랙(15)은 레일(6)의 표면에 대해 직교하는 자신의 투스 표면을 갖도록 고전적 레일(6) 상에 배치되고 레일(6)에 의해 기술되는 폐쇄 경로의 중심을 향해 배향된다. 랙(15)과 맞물리고 랙(15) 상에서 회전하는 투스 휠(18)은 수평으로 배치되며, 이러한 구성으로 인해, 원심력과 반대된다. 각 모듈(5)이 겪는 원심력은 랙(15) 상의 투스 휠(18)의 우수한 풀림을 보장하도록 이용된다(그리고 동시에 대조된다).

자기 부상이 사용되면, 메인 레일(6)에 전자석이 장착되고 아래에서 더욱 잘 기술되는 바와 같이 전기를 발생시키기 위해 역으로 사용되는 선형 모터를 통해 자기 부유 및/또는 에너지 변환을 가능하게 하도록 만들어진다. 자기 부상과 관련하여, 현재 세 가지 기술이 채택될 수 있음을 기억해야 한다:

- 전자기적 부유: 레일(6)의 측면 및 하부에 감기는 트롤리(11)의 구조들의 쌍의 단부에 배치된 종래의 전자석(자신의 초전도점까지 냉각됨)을 사용함으로써 부상이 획득된다. 자석은 레일(6)을 향해 당겨지며 이러한 방식으로 트롤리(11)를 지지한다;

- 전자동적 부유: 트롤리(11) 상에 배치된 자신의 초전도점에서 냉각된 전자석을 이용함으로써 부상이 획득된다. 레일(6)의 측벽 옆에, "8" 형태의 권선이 존재하며, 여기에서 트롤리(11) 상에 배치된 반도체 권선에 의해 발생된 자기장이 "8"의 각 절반 옆에 반대 자극이 생성된 효과로 인해 전류를 유도한다. 더 높은 레벨에 있는 자극은 트롤리(11)의 반도체의 자기장을 끌어당기며, 더 낮은 레벨에 있는 자극은 그것을 밀어낸다. 이러한 인력과 척력의 조합은 트롤리(11)가 부상하도록 한다;

- 영구 자석을 통한 부상: 트롤리(11) 상에 영구 자석을 배치하고 레일(6) 상에 공급되지 않은 전자석을 배치함으로써 획득된다. 트롤리가 동작할 때, 영구 자석은 영구 자석에 의해 생성된 것에 대한 반발 자기장을 생성하는 전자석 전류를 레일(6) 내에서 유도한다. 이러한 척력은 트롤리(11)가 부상하게 한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에서, 자기 부상을 사용하는 경우에, 사용된 기술은 바람직하게는 초전도 솔레노이드에 의해 발생된 흐름을 갖는 합산될 수 있는 영구 자석을 통한 자기 부유(magnetic suspension)를 제공하는 것이다. 레일(6) 및 모듈(5)의 트롤리(11) 상의 자석 및 전자석의 구성 및 자기 부상이 획득되는 원리가 아래에서 에너지 변환이 이용하는 모드와 함께 기술될 것이며, 따라서 전류 생산이 획득된다.

아래에 더욱 잘 언급되는 바와 같이, 자기 부상의 경우에서도, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 트롤리(11)에 모듈(5)의 자석과 레일(6) 사이의 에어 갭을 유지하도록 기여하는 휠(16)을 제공하는 것이 고안가능하다. 오로지 에어 갭 유지를 위해 사용되는 휠(16)은, 예를 들어 앞서 언급된 고전적 메인 레일(6) 상에서 이동하는 트롤리(11)의 휠(16)의 세 그룹과 유사하다. 자기 부상을 이용하는 경우, 메인 레일(6)은 (더블 "C" 구성 또는 다른 구성을 갖는) 전술된 고전적 레일 및 자기 레일 사이의 조합일 수 있다.

풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)에는 따라서 모듈(5)이 적어도 하나의 레일(6) 상에서 병진하는 적어도 하나의 트롤리(11)가 장착된다. 특히, 이미 전술된 바와 같이, 모듈(5)은 발전기(20) 및/또는 발전기(21) 및 카이트(2)를 구동하고 로프(4)를 저장하기 위한 구성요소가 배치된 단일 트롤리(11)가 장착될 수 있다. 제 2 실시예는 각 모듈(5)에 두 개의 트롤리(11)를 제공하는 것을 포함한다: 하나는 에너지 변환을 수행하는 구성요소가 장착된 더 높은 높이에 있고 하나는 권양기(24, 25)가 배치되고 로프(4)가 감긴 더 낮은 높이에 있다.

트롤리(11)가 레일(6) 상에서 이동할 수 있는 모드는 바람직하게는 두 가지이다:

- 고전적 레일(6)을 이용하는 경우, 트롤리(11)는 평활(smooth) 휠(16, 17)을 통해 레일(6) 상에서 병진한다;

- 자기 레일(6)을 이용하는 경우, 트롤리(11)는 자기 부상 원리를 탐색하는 영구 자석 및/또는 전자석을 통해 레일(6) 상에서 병진한다.

만약 트롤리(11)가 휠(16)에 의해서 레일(6) 상에서 병진한다면, 이러한 휠(16)은 예를 들어 완충 장치(dampener)와 병렬로 연결된 스프링을 통해서 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 나머지 부분에 인터페이스된다. 따라서 모듈(5)은 충격 흡수된다.

이미 전술된 바와 같이, 트롤리(11)가 장착된 휠(16)을 모듈(5)과 함께 3개의 그룹으로 분할하는 것이 가능하다. 서로 다른 그룹에 속한 휠(16)은 "T"형 구성에서 서로 직교하게 배치된다. 특히, 레일(6)이 수평 평면 상에 놓였다고 가정하면:

- 휠(16)이 트롤리(11) 무게의 대부분을 지지하는 수평 평면 상에서 구른다;

- 휠(16)이 트롤리(11)가 겪는 반지름 방향 힘에 반작용하는 수직 평면 상에서 구른다;

- 휠(16)이 트롤리(11)가 오버터닝하는 것을 방지하는 수평 평면 상에서 구른다.

휠(16)의 이러한 시스템의 존재로 인해, 트롤리(11)가 레일(6)의 베드 내에 유지되고, 이것은 어떠한 탈선 변화도 방지한다. 이러한 결과는 고전적 레일(6)에 적합한 형태를 부여함으로써 획득된다. 특히, 전술된 바와 같이, 레일(6)이 더블-C"C 섹션을 취하도록 만드는 것이 가능하며, 그에 따라 레일(6)이 트롤리(11)의 하부를 "포용"한다. 이와 달리, 예를 들어 직사각형 섹션을 갖는 공동 레일을 이용하는 것이 가능하며, 동일한 휠(16)이 레일(6)을 포용하도록 트롤리(11) 상에 휠(16)을 배치하는 것이 가능하다(도면에 도시되지 않음).

채택된 실시예로부터 독립적으로, 단일 휠(16)이 트롤리(11)의 플랫베드(flatbed)에 직접 제한되지 않지만 트롤리(19)에 연결되어 전술된 플랫베드로 제한된다. 이러한 솔루션 또한 선로 수송에서 채택되며, 시스템에 더 많은 안정성을 부여한다.

자기 레일(6)을 이용하는 경우에, 모듈(5)의 자석과 레일(6)의 전자석 사이의 에어 갭은 극도로 감소되며 모듈(5)과 레일(6)이 접촉하는 높은 위험이 존재한다. 이는 본 발명의 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 높은 무게 및 이러한 모듈(5)이 겪는 스트레스의 타입 및 크기로 인한 것이다. 에어 갭 유지를 보장하기 위해서, 전기 에너지를 발생시키는 것을 반복하지 않고 오로지 모듈(5)의 지원 기능만을 수행하는 휠(16)을 자기 부상 트롤리(11)에 제공하는 것이 제안가능하다. 이러한 휠(16)은, 예를 들어, 고전적 레일(6) 상에서 트롤리(11)가 병진하는 것과 동일할 수 있다. 전술된 바와 같이, 자기 부상을 이용하는 경우에서, 모듈(5)이 병진하는 레일(6)은 따라서 고전적 레일과 자기 레일 사이의 조합일 수 있다.

에어 갭을 유지하는 것에 더하여, 휠(16)의 지지를 이용하는 것이 자기 부유 기술과 같은 영구 자석에 대한 부유를 이용하는 경우에서 필요할 수 있다. 이러한 기술을 채택함으로써, 반발 자기장이 모션 조건 하에서만 발생될 수 있으며, 따라서 이러한 가정 하에서, 이동하지 않는 모듈(5)을 이용한 부상이 가능하지 않을 것이다. 지지 휠(16)의 존재는, 부상이 존재하지 않을 때에도, 모듈(5) 및 레일(6)이 접촉하지 않는 것을 보장한다. 자기 부상 없는 모듈(5)의 가능한 강제 이동에 대한 조건은 더 우수하다.

복구 시스템(8)은 휴식 중인 카이트(2)를 복구하기 위해 사용되는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소이다. 풍력 시스템(1)에는 각 모듈(5)에 대해 하나의 복구 시스템(8)이 장착된다. 복구 시스템은 바람직하게는 카이트(2)의 전체 트레인(3)을 하우징하기 위한 적어도 하나의 원통형 파이프로서 만들어진다. 이러한 이유로, 복구 시스템(8)은 풍력 시스템(1)의 가장 부담되고 더 무거운 구성요소 사이에 있다. 복구 시스템(8)은 카이트(2)의 수직 견인 성분에 대해 자신의 무게를 이용하여 중력으로 반작용하도록 설계될 수 있다. 카이트(2)의 수직 당김 성분이 복구 시스템(8)의 무게를 지지하는 데에 기여하지만, 복구 시스템(8)의 무게가 모듈(5)이 오버턴하게 만드는 것을 방지하도록 풍력 시스템(1)의 모듈(5)을 설계하도록 고안가능하다. 이것은 풍력 시스템(1)이 동작할 때에만 카이트(2)의 수직 당김 성분이 존재한다는 사실에 의해 필요해진다. 대신, 풍력 시스템(1)이 휴식 중일 때, 복구 시스템(8)의 전체 무게가 레일(6) 상에 놓인다.

각 모듈(5)에 대해 단일 트롤리(11)를 사용하는 경우에, 복구 시스템(8)은 카이트(2)를 향한 진행에 진입하는 단부 옆의 트롤리(11)로 제한된다. 복구 시스템(8)이 모듈(5)을 오버턴하게 만드는 것을 방지하도록, 이러한 시스템의 무게는 따라서 스트레치된 가요성 구조(12) 및 2차 레일(7) 상에서 이동하는 복구 시스템(8)에 접속된 쿠셔닝된 휠(17)을 통해 지지된다.

만약 풍력 시스템(1)의 모듈(5)에 각 모듈(5)에 대한 두 개의 트롤리(11)가 장착되면, 복구 시스템(8)은 단부 옆의 이러한 트롤리(11)로 제한된다. 따라서 가장 내부의 레일(6)은 풍력 시스템(1)이 동작할 때 로프(4)에 반대되는 저항을 최소화하기 위해, 복구 시스템(8)이 적절하게 기울어지도록 더 낮은 높이에 배치된다. 특히, 복구 시스템(8)은 (특히 도 6 및 11에 도시된 바와 같이) 수평 평면 윗방향에 대해 기울어진다. 이러한 기울어짐은, 예를 들어 복구 시스템(8)을 지지하는 쿠셔닝된 휠(17)이 이동하는 2차 레일(7)을 감소하는 높이에 배치함으로써, 각 모듈(5)에 대해 단일 트롤리(11)를 사용하는 경우에도 인식된다.

각 모듈(5)에 대해 하나 이상의 트롤리(11)를 사용하는 것과 독립적으로, 복구 시스템(8)의 단부(10)는 수평 평면 및 수직 평면 모두에서 배향될 수 있도록 인식된다. 이것은 카이트(2)의 복구 및 축출 동작을 용이하게 하고 힘 과도상태를 부분적으로 흡수한다. 특히, 카이트(2)의 축출 동작 동안 수평 평면에 대한 복구 시스템(8)의 단부(10)의 기울어짐을 증가시킴으로써, 비행시에 카이트(2)가 더 높은 높이로부터 시작하는 것을 정착시키도록 카이트(2)에 필요한 시간을 늘임으로써 크게 수정하는 높이에 시스템(8)의 상단부를 배치하는 것이 가능하다. 카이트(2) 복구 동작 동안에, 복구 시스템(8)의 단부(10)는 이러한 동작을 실행하는 것을 용이하게 하도록 시스템(8)의 남은 부분에 정렬된다.

복구 시스템(8)의 단부(10)가 배향되는 능력은, 예를 들어 시스템(8)의 상단부 옆에 적어도 하나의 연접식 조인트(9)를 만들고 연접식 조인트(9) 옆의 복구 시스템(8)에 힌지되는(hinged) 적어도 하나의 수압 실린더(32)에 각각 제한되는 3개의 로프(31)의 시스템을 통해 연접식 조인트(9) 상의 단부(10)를 구동함으로써 획득된다. 이러한 수압 실린더(32)는 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 수압 시스템에 의해 액추에이션된다. 수업 실린더(32)에 대한 대안으로서, (도면에 도시되지 않은) 선형 전자기계적 모듈을 사용하는 것이 가능하다.

만약 풍력 시스템(1)의 모듈(5)에 각 모듈(5)에 대한 두 개의 트롤리(11)가 장착되면, 복구 시스템(8)의 아웃렛 에지 옆에 있는 트롤리(11)는 연접식 조인트(9)의 업스트림인, 시스템(8)의 배향될 수 없는 부분으로 제한된다.

만약 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에 각 모듈(5)에 대한 하나의 트롤리(11)가 장착되면, 풍력 시스템(1)의 가능한 실시예(도시되지 않음)는 반드시 복구 시스템(8)의 단부(10)만이 배향될 수 있는 것은 아니라는 것을 제공한다. 배향을 가능하게 하는 연접식 조인트(9)는 복구 시스템(8)의 임의의 포인트 또는 시스템(8) 오리진 내에 배치될 수 있으며, 전체 시스템(8)이 배향될 수 있게 한다. 이러한 실시예에서, 복구 시스템(8)의 단부(10)는 예를 들어 로프 및 수압식 실린더를 갖는 시스템을 통해 구동될 수 있다. 만약 전체 복구 시스템(8)이 배향될 수 있다면, 조작이 이를 지지하는 스트레치된 가요성 구성(12)을 통해 발생할 수 있다.

복구 및 론칭 동안 카이트(2)들의 트레인(3)을 통과하는 것을 용이하게 하기 위해서, 복구 시스템(8)의 아울렛 에지는 바람직하게는 돔-형태이며, 이러한 아울렛 에지 옆에 있고, 복구 시스템(8)의 단부(10)는 아울렛 에지를 향해 진행하는 증가하는 섹션을 구비한다.

카이트(2)를 보존하는 기능은 복구 시스템(8)의 리세스가 가능한 유지보수를 수행하기 위한 오퍼레이터에 접근가능함을 도입한다.

복구 시스템(8)의 형태는 단순히 실린더형일 수 있지만, 만약 공기역학적 회전 저항 및 구조적 저항에 대한 평가가 서로 다른 접근을 제안해야만 한다면, 복구 시스템(8)은 (도면에 도시되지 않은) 트렐리스 구조(trellis structure)로 만들어질 수 있으며, 이때 카이트(2)의 접근가능성 및 봉쇄는 트렐리스 벽을 패딩(padding)하기 위한 네트워크를 통해 획득된다. 최소 트렐리스 섹션은 삼각형이며, 카이트(2)를 보존하기 위한 적절한 공간을 유지하고 로프(4)를 통과시킨다. 패딩 네트워크의 특정한 관계는 카이트(2)들의 트레인(3)이 방출 및 복구 단계 동안 슬라이딩할 때 가능한 재밍(jamming)을 방지한다.

각 시스템(8) 내부에서, 시스템은 로프(4)와 함께 카이트(2)의 방출 및 복구가 발생하는 수단에 의해 배치된다.

복구 및 방출을 위한 시스템(2)은 복구 시스템(8) 내부에 배치된 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소이며 이를 통해서 개별적으로 풍력 시스템(1)이 중단되고 시작될 때 카이트(2)의 복구 및 론칭이 발생한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에는 예를 들어 복구 및 방출 시스템이 장착될 수 있으며, 이를 이용하여 암 및 회전축을 갖는 풍력 시스템이 장착된다.

종합적으로, 이러한 복구 및 방출 시스템에는 이러한 시스템(8)의 축과 평행하고 상응하는 복구 시스템(8) 내에서 병진하게 하는 두 레일 상에서 병진하는 트롤리가 장착된다. 로프(4)들의 출력 도르래(35)의 시스템들의 쌍은 트롤리 상에 조립된다. 풍력 시스템(1)의 모듈(5)과 카이트(2)들의 트레인(3) 사이의 상호접속부로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우에, 이러한 트롤리 상에서 조립되는 로프(4)의 출력 도르래(35)의 단일 시스템이 존재한다.

카이트(2)들의 트레인(3)과 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 사이의 상호접속 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우에서, 이러한 트롤리 상에 조립된 로프(4)의 출력 도르래(35)의 단일 시스템이 존재한다.

카이트(2)들의 트레인(3)을 복구함에 따라, 카이트(2)가 복구 시스템(8) 옆에 있을 때, 카이트(2)는 이러한 시스템(8) 내의 진입을 용이하게 하도록 (로프(4)들의 쌍 및/또는 스포일러를 통해) 복구 시스템(8)의 축과 평행하게 배치된다.

카이트(2)의 론칭 및 복구를 더 쉽게 만드는 것은 접촉을 필요로 하지 않고 카이트(2)의 방출 및 핸들링에 적합하게 불어오는 압축 공기 제트를 이용하여 획득될 수 있다. 이러한 (도면에 도시되지 않은) 인공 바람 추진력을 획득하기 위한 디바이스가 복구 시스템(8)의 길이 상에 그리고 단부(10) 내에 배치될 수 있다. 조작은 상당한 정도의 자유도를 가능하게 해야만 하는 기하학상 위치를 갖는 다수의 블로잉 포인트(blowing point)를 통해 생성되며, 이것은 정확하고 민첩한 핸들링 디바이스를 인식하도록 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다.

동일한 인공 바람 추진력 디바이스는 카이트(2)들의 트레인(3)을 복구하는 것을 도울 수 있다. 이러한 디바이스를 통해서 사실상 카이트(2)가 복구 시스템(8) 옆에 있을 때 카이트(2)의 구동가능성이 보장되게 하는 인공 공기 흐름을 생성하는 것이 가능하다.

카이트(2)의 론칭은 적어도 그라운드 레벨에서 미세한 미풍의 존재를 요구한다. 낮은 높이에서 바람이 부족한 경우에, 아래에서 언급되는 모터(20)가 카이트(2)가 상승하게 하는 미풍을 인공으로 생성하기 위해서 풍력 시스템(1)의 모듈(5)을 시작하도록 액추에이션된다.

풍력 시스템(1)에는 각 모듈(5) 옆에 있는 카이트(2)의 복구 및 방출 시스템이 장착된다.

카이트(2)의 복구와 관련된 다른 솔루션은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)을 탑재하는 대신 그라운드 상에 복구 시스템(8)을 배치하는 것을 포함한다. 이러한 솔루션은 큰 장점을 나타낸다. 무엇보다도, (복구 시스템(8)을 지지하도록 적응된 외부의 것이 더 이상 필요하지 않기 때문에) 풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)에는 단일 트롤리(11)가 장착되며 풍력 시스템(1)은 따라서 단일 레일(6)을 구비할 것이다. 다른 장점은 각 모듈(5)의 관성이 모듈(5)과 통합된 복구 시스템(8)을 이용한 솔루션에 대해 크게 감소되고 따라서 풍력 시스템(1)이 시작함에 따라 전송되어야 할 에너지가 낮아진다. 마지막으로, 복구 시스템(8)으로 인한 공기역학적 마찰이 더 이상 존재하지 않기 때문에 풍력 시스템(1)의 트롤리의 공기역학 특성이 더 우수해진다. 이것은 카이트(2)에 의해 포획된 동일한 바람 에너지를 이용한 에너지 변환 효율성을 증가시키는 것을 가능하게 한다.

그라운드 상의 복구 시스템(8)은, 예를 들어, 그라운드 옆에 배치된 힌지된 커버를 갖는 컨테이너일 수 있다. 이러한 컨테이너는 카이트(2)의 적어도 하나의 트레인(3)을 하우징하도록 적응되는 형태를 갖는다. 수평 평면 내에서 복구 시스템(8)은 방사상으로 배치되고 레일(6)에 의해 위치된 폐쇄 경로 안팎에 배치될 수 있다. 그라운드에 대한 복구 시스템(8)의 기울어짐과 관련하여, 카이트(2)의 복구 및 이륙 동작 동안에, 복구 시스템(8)이 (이러한 동작을 용이하게 하기 위해서) 윗방향으로 기울어지는 반면, 남은 기간 동안 복구 시스템(8)이 거의 수평으로 배치된다. 특히, 각 복구 시스템(8)은 회전-병진 이동 및 하우징 이동의 두 가지 이동을 수행할 수 있다.

회전-병진 이동은 복구 시스템(8)을 적절하게 윗방향으로 기울임으로써 이를 들어올리는 것을 포함한다. 각 복구 시스템(8)은 가로-배치된 선형 액추에이터(37)를 통해 핸들링된다. 이러한 액추에이터(37)는 복구 시스템(8)의 양 측면 상에 배치되고 (도 18 및 19에 도시된 바와 같이) 로드(36)를 통해 도식화될 수 있고 그 결과 그라운드 단부 및 복구 시스템(8)의 박스(38) 옆에 힌지될 수 있는 구조에 대해서와 그라운드 상에서 힌지된다. 액추에이터(37)를 액추에이션함으로써, 레일(6)이 있는 것과 동일한 높이에 레일(6)에 대해 가장 가까운 단부를 가져가고 더 높은 높이에 다른 단부를 가져가는 복구 시스템(8)을 리프트하고 기울이는 것이 가능하다. 선형 액추에이터(37)는 예를 들어 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 수압 시스템에 의해 액추에이션되는 수압 실린더이다. 수압 실린더에 대한 대안으로서, 전자기계적 선형 모듈을 사용하는 것이 가능하다. 회전-병진 이동은 카이트(2)의 이륙 및 복구 동작을 각각 용이하게 하기 위해 풍력 시스템(1)을 시작 및 중단할 때 발생한다.

하우징 이동은 이러한 시스템(8)이 카이트(2)의 적어도 하나의 트레인(3)을 하우징하기에 적합한 플랫폼이 되도록 복구 시스템(8)을 개방하는 것을 포함한다. 이미 이전에 언급된 바와 같이, 그라운드 상의 복구 시스템(8)은 예를 들어 힌지된 커버를 갖는 컨테이너일 수 있으며 따라서 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 상의 복구 시시스템(8)을 이용한 솔루션에 대해 상이한 구조를 갖는다. 먼저, 복구 시스템(8)이 플랫폼과 같이 개방되어야만 하기 때문에, 이러한 복구 시스템(8)에 수여되는 최선의 형태는 더 이상 하나의 실린더형 파이프가 아니다. 또한, 그라운드 복구 시스템은 더 이상 배향될 수 있는 단부(10)를 갖지 않으며 그 안에는 복구 및 방출 시스템의 트롤리가 존재하지 않는다. 각 복구 시스템(8)은 예를 들어 세 개의 파트(38, 39)로 구성되도록 세로로 섹션화된다. 도 20에서 특히 도시된 바와 같이, 두 부분(39)은 개방될 수 있는 복구 시스템(8)의 커버를 구성하며, 제 3 파트(38)는 복구 시스템(8)의 컨테이너의 박스이다. 복구 시스템(8)의 박스(38)는 윗방향으로 배향된 오목한 형태로 배치되며 다른 두 부분들(39)은 개방되거나 폐쇄되어 복구 시스템(8)이 플랫폼의 외형을 취하게 만드는 구조물을 생성하도록 그에 힌지된다(38). 컨테이너(8)를 플랫폼으로서 개방하는 것은 풍력 시스템(1)의 시작 및 중단에 따라 발생하며, 즉 개별적으로 카이트(2)를 이륙 및 재커버하도록 발생한다. 이륙 또는 복구 동작이 종료된 후에, 복구 시스템(8)은 다시 폐쇄된다.

회전-병진 이동과 같이, 하우징 이동 또한 예를 들어 (도면에 도시되지 않은) 액추에이터를 통해 발생한다. 이러한 액추에이터는 스마트 제어 시스템에 의해 구동되는 수압 시스템(또는 선형 전자기계적 모듈)에 의해 액추에이션되는 수압 실린더일 수 있다.

다시 복구 시스템(8)이 그라운드 상에 배치되는 풍력 시스템(1) 버전을 참조하면, 두 솔루션이 적응될 수 있다. 제 1 솔루션은 각 모듈(5)에 대한 (그리고 따라서 카이트(2)들의 트레인(3) 각각에 대한) 두 개의 복구 시스템(8)을 갖는 풍력 시스템(1)을 제공하는 것을 포함하고; 제 2 솔루션은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 수보다 더 적은 수의 복구 시스템(8)을 사용하는 것을 포함한다.

만약 풍력 시스템(1)에 각 모듈(5)에 대한 두 개의 복구 시스템(8)이 장착되면, 모든 카이트(2)들의 트레인(3)은 그것이 복구될 수 있는 이용가능한 두 컨테이너를 구비하며: 하나는 카이트(2)들의 트레인(3) 각각은 레일(6)에 의해 기술되는 폐쇄된 경로 내에 배치되고, 다른 하나는 이러한 경우 외부에 배치된다. 이러한 솔루션을 적응시킴으로써, 카이트(2)들의 트레인(3)은 복구 시스템(8) 또는 바람 W이 허용하는 것에 따라 다른 곳에서 복구될 수 있다.

만약에 대신 풍력 시스템(1)에 모듈(5)보다 적은 수의 복구 시스템(8)이 장착된다면, 복구 시스템(8)은 레일(6)에 의해 기술되는 닫힌 경로의 내부 또는 외부에 무관하게 배치될 수 있으며, 각 복구 시스템(8)은 하나의 카이트(2)들의 트레인(3)보다 많은 수의 트레인(3)을 하우징하고자 한다. 이러한 이유로, 이러한 경우에서, 카이트(2)를 구동하기 위한 로프(4)에는 로프(4)가 카이트(2)들의 트레인(3)과/으로부터 가역적으로 연결 및 연결해제될 수 있는 (도면에 도시되지 않은) 자동 연결 및 연결해제 시스템이 장착된다. 이러한 자동 시스템으로 인해, 카이트(2)들의 트레인(3)은 오직 이것이 복구 시스템(8) 옆에 있고 바람 상태가 좋은 경우에만 복구된다. 복구가 종료되면, 모듈(5)을 카이트(2)의 상응하는 트레인(3)에 접속시키는 로프(4)는 모듈(5)을 전진시키고 따라오는 모듈(5)의 카이트(2)들의 트레인(3)을 복구하는 것을 가능하게 하도록 카이트(2)들의 트레인(3)으로부터 연결해제된다. 유사하게, 동일한 자동 연결 및 연결해제 시스템을 통해, 로프(4)는 카이트(2)가 이륙할 때 풍력 시스템(1)을 시작함에 따라 카이트(2)들의 트레인(3)에 다시 연결된다. 명백하게, 만약 풍력 시스템(1)에 모든 모듈(5)에 대한 두 개의 복구 시스템(8)이 장착되면 로프(4)를 연결 및 연결해제하기 위한 자동 시스템이 더 이상 필요하지 않으며, 이는 이러한 경우에 풍력 시스템(1)의 모든 트롤리(11)가 풍력 시스템(1)이 휴식하는 중에도 카이트(2)의 상응하는 트레인(3)으로 한정되도록 남아있기 때문이다. 복구 시스템(8)이 다수의 카이트(2)들의 트레인(3)을 하우징하는 것을 가능하게 하도록, 각 복구 시스템(8)에 복구 시스템(8) 내부의 카이트(2)들의 트레인(3)을 순서대로 배치하고 다수의 카이트(2)들의 트레인(3)을 연속적으로 복구 또는 이륙하는 것을 가능하게 하는 (도면에 도시되지 않은) 자동 저장 시스템이 제공되는 것이 추가로 필요하다. 이러한 자동 저장 시스템은, 예를 들어 벨트에 의해 핸들링되는 병진하는 선반들(shelves)로 구성되고 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다. 선반들은 카이트(2)들의 트레인(3)의 연속적인 착륙, 저장 및 이륙을 가능하게 하도록 폐쇄된 경로를 기술하고 평행하게 유지되어 병진한다.

풍력 시스템(1)의 모듈(5) 상에 복구 시스템(8)을 배치함으로써 특징지어지는 솔루션과 유사하게, 카이트(2)의 이륙 및 복구를 더 쉽게 만드는 것은 접촉을 필요로 하지 않고 카이트(2)를 방출 및 핸들링하도록 적절하게 불어오는 압축 공기의 제트를 이용하여 획득될 수 있다. 이러한 인공 바람 추진력을 획득하기 위한 디바이스는 복구 시스템(8)의 길이 상에 배치되며 정확하고 민첩한 핸들링 디바이스를 인식하도록 조작이 스마트 제어 시스템에 의해 제어된다. 동일한 인공 바람 추진력 디바이스가 카이트(2)들의 트레인(3)을 복구하는 것을 도울 수 있다. 이러한 디바이스를 통해서, 사실상 카이트(2)가 복구 시스템(8) 옆에 있을 때 카이트(2)의 구동가능성을 보장하는 인공 공기 흐름을 생성하는 것이 가능하다.

그라운드 복구 시스템(8)의 경우에, 카이트(2)들의 트레인(3)이 플랫폼 상에서 쉴 수 있도록 통과하는 복구 시스템(8)의 단부 옆에 (도면에 도시되지 않은) 사라지는(disappearing) 가이딩 시스템을 배치하는 것이 가능하다. 이러한 사라지는 가이딩 시스템은 카이트(2)들의 트레인(3)이 복구 시스템(8) 상에 착륙하는 것을 용이하게 해야만 하며, 예를 들어 복구 시스템(8)의 측면 및 그 앞에 배치된 로드의 쌍으로 구성된다. 로드는 플랫폼으로서 개방되는 복구 시스템(8)을 향해 어드레스하고 카이트(2)들의 트레인(3)의 가능한 플래깅(flagging)을 포함하도록 착륙 단계를 진행하는 경우에서 거의 수직 위치로 리프트된다. 또한 이러한 사라지는 가이딩 시스템은 스마트 제어 시스템에 의해 구동된다.

요약하면, 카이트(2)의 복구 시스템(8)을 그라운드 상에 배치함으로써, 풍력 시스템(1)에 카이트(2)들의 트레인(3) 각각에 대한 두 개의 복구 시스템(8)이 장착된다고 가정하며, 카이트(2) 복구 동작은 아래의 방식으로 발생한다:

- 풍력 시스템(1)의 트롤리(11)에 카이트(2)들의 트레인(3)을 접속시키는 로프(4)는 트롤리(11) 옆에 카이트(2)들의 트레인(3)을 획득하기 위해 되감기고;

- 사라지는 가이딩 시스템은 액추에이션되고, 회전-병진 및 하우징 이동을 통해 복구 시스템(8)이 리프트되고, 윗방향으로 기울어지며 플랫폼으로서 개방된다;

- 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 스트로크가 중단되고, 인공 바람 추진력 디바이스의 도움을 통해, 카이트(2)들의 트레인(3)이 레일(6)에 의해 기술되는 폐쇄된 경로 내부 또는 외부의 상응하는 플랫폼 상에 동시에 기대며;

- 복구 시스템(8)이 다시 폐쇄되어 그라운드 옆에 배치되도록 회전-병진하게 된다.

만약 각 복구 시스템(8)이 다수의 카이트(2)들의 트레인(3)을 하우징하고자 한다면, 복구 동작은 모든 카이트(2)들의 트레인(3)에 대해 동시에 발생하지 않을 것이다. 풍력 시스템 스트로크는 복구 시스템(8)과 동일한 수의 카이트(2)들의 트레인이 착륙하는 것을 가능하게 하도록 중단된다. 이제, 자동 연결 및 연결해제 시스템을 통해서, 로프(4)가 착륙된 카이트(2)들의 트레인(3)으로부터 연결해제되고 자동 저장 시스템이 카이트(2)들의 트레인(3)을 복구하여 다른 카이트(2)를 착륙시키기 위한 프리 플랫베드를 이용가능하게 한다. 풍력 시스템(1)은 다시 시작하며 카이트(2)들의 트레인(3)으로부터 연결해제된 모듈(5)은 이어지는 모듈(5)의 카이트(2)들의 트레인(3)을 복구하는 것을 가능하게 하도록 레일(6) 상에서 계속 이동한다. 모든 카이트(2)들의 트레인(3)이 상응하는 컨테이너 내에서 복구된 후에, 복구 시스템(8)은 다시 폐쇄되고 그라운드 옆에 배치되도록 낮아진다.

카이트 이륙은 동일한 동작들의 시퀀스를 통해 발생하지만, 역순으로 수행된다. 각 복구 시스템(8)이 카이트(2)의 단일 트레인(3)을 하우징하고자 하는 경우를 다시 참조하면, 복구 시스템(8)이 리프트되고, 윗방향으로 기울어지며 플랫폼으로서 개방된다. 인공 바람 추진력 디바이스는 카이트(2)들의 트레인(3)을 방출하도록 액추에이션되며, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 스마트 제어 시스템에 의해 제어되는 모터(20)로 인해 레일(6) 상에서 진행하고, 카이트(2)가 상승되는 것을 가능하게 하는 미세한 미풍을 카이트(2)들의 트레인(3)의 레벨에서 생성한다.

만약에 대신 각 복구 시스템(8)이 카이트(2)의 다수의 트레인(3)을 하우징하면, 착륙 단계와 유사하게, 모든 카이트(2)들의 트레인(3)에 대해 동시에 착륙 단계가 발생한다. 이러한 경우에, 복구 시스템(8)이 리프트되고, 윗방향으로 기울어지고 플랫폼으로 개방된 후에, 자동 연결 및 연결해제 시스템을 통해서, 로프(4)가 이륙되어야만 하는 카이트(2)들의 트레인(3)과 연결된다. 카이트(2)가 이륙한 후에, 카이트(2)들의 트레인(3)과 연결된 모듈(5)은 따라오는 모듈(5)에 의해 카이트(2)들의 트레인(3)을 연결하는 것을 가능하게 하도록 레일(6) 상에서 진행한다. 모든 카이트(2)들의 트레인(3)이 착륙한 후에, 복구 시스템(8)은 다시 폐쇄되고 그라운드 옆에 배치되도록 낮춰진다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 적어도 하나의 전송 시스템을 추가로 포함한다.

전송 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 카이트(2) 사이에서 로프(4)를 구동하는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소이다. 전송 시스템은 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 상에서 조립되는 도르래들로 구성된다.

풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)에는 바람직하게는 두 행(row)의 도르래가 존재하는 전송 시스템이 장착되며, 카이트(2)가 구동되는 두 개의 로프(4) 각각에 대한 것이다. 풍력 시스템(1)의 모듈(5)과 카이트(2) 사이에서 상호접속 부재로서 단일 로프(4)를 사용하는 경우에, 각 모듈(5)에는 단일 행의 도르래가 장착된다.

각 전송 시스템 내에 존재하는 도르래는 4개의 카테고리로 분할될 수 있다:

- 카이트(2)의 복구 및 방출 시스템의 트롤리 상에 조립된 도르래(35);

- 풍력 시스템(1)의 모듈(5)로 직접 제한된 고정된 도르래(33);

- 아래에서 언급되는 로프(4)의 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템의 일부인 도르래;

- 아래에서 언급된 로프(4)와 마찰하기 위한 시스템의 일부인 도르래;

- (각 슬라이더(27)에 대한) 로프(4)의 구동 모듈(26)의 슬라이더 상에 조립된 도르래(34).

풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)에 대해 두 개의 트롤리(11)를 사용하는 경우에, 카이트(2)의 복구 및 방출 시스템이 장착되는 도르래를 제외하고, 다른 도르래(33)가 더 낮은 높이에서 모듈(5)의 트롤리(11) 상에 배치된다. 전송 시스템을 구성하는 도르래의 전체 개수는 명백하게 트롤리(11) 크기에 의존한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 (도시되지 않은) 로프(4)의 힘 피크를 흡수하기 위한 적어도 하나의 시스템을 더 포함한다.

로프(4)의 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템은 로프(4)가 흡수에 성공하지 않은 작은 엔티티의 갑작스러운 부하 변화를 보상하는 풍력 시스템(1)의 구성요소이다. 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 복구 시스템(8) 사이에 배치된다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에는 예를 들어 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템이 장착될 수 있다.

종합하면, 힘 피크를 흡수하기 위한 각 시스템은 그라운드로부터 리프트되고 적절한 가이드에 의해 제한되어 수직으로 병진할 수 있는 약화된 균형추(counterweight)에 접속된 도르래로 구성된다. 도르래 상에서 로프(4)가 감기며, 이를 이용하여 카이트(2)들의 트레인(3)이 리프트된 균형추를 유지하는 로프(4) 텐션이 존재하도록 구동된다. 본 발명의 풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)에는 각 견인 로프(4)에 대해 힘 피크를 흡수하기 위한 적어도 하나의 시스템이 장착되어야만 하며, 이를 이용하여 카이트(2) 구동이 발생한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 (도시되지 않은) 로프(4)와 마찰하기 위한 적어도 하나의 시스템을 더 포함한다.

로프(4)를 마찰하기 위한 시스템은 부하가 존재하지 않을 때 로프(4)를 차단하는 풍력 시스템(1)의 구성요소이며 로프(4)가 흡수할 수 없는 작은 엔티티의 갑작스런 부하 변화를 보상하는 데에 기여한다. 마찰을 위한 시스템은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)과 복구 시스템(8) 사이에 배치된다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)이 구성되는 마찰을 위한 시스템은, 예를 들어 선형 가이드로 제한된 도르래를 포함한다. 선형 가이드에 의해 노출되는 병진 방향에 병행하게, 약화된 스프링이 배치되며, 즉 도르래에 대한 단부 옆에 그리고 트롤리(11)에 대한 다른 단부 옆으로 제한된다. 도르래 상에서 로프(4)가 감기고, 이를 이용하여 카이트(2)들의 트레인(3)이 구동되어, 로프(4) 텐션으로 인해 스프링이 압축된다. 로프(4) 상에서 갑작스런 부하 증가가 발생할 때, 이러한 부하 증가는 부분적으로 스프링 압축에 의해 감쇠된다. 그러나 마찰을 위한 이러한 시스템에 의해 수행되는 주요 기능은 부하가 없을 때 로프(4)를 차단하는 것을 포함한다. 스프링은 사실 로프(4) 상에 부하가 존재하지 않을 때 로프(4) 자신이 당겨지는 마찰 시스템과 제 2 도르래 사이의 스프링에 의해 압축되도록 사전설치될 수 있다.

본 발명의 풍력 시스템(1)의 각 모듈(5)에는 카이트(2) 구동이 발생하는 각 견인 로프(4)에 대한 적어도 하나의 마찰 시스템이 장착되어야만 한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 (도시되지 않은) 로프(4)의 적어도 하나의 감기 및 풀기 시스템(22)을 더 포함한다.

로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)은 아래에서 언급되는 로프(4)의 시스템(23)을 마찰 및 저장하기 위한 시스템들(또는 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템들) 사이에 배치된 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소이다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에는, 예를 들어 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)이 장착될 수 있다.

종합적으로, 풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)에는 상응하는 카이트(2)들의 트레인(3)의 로프(4)들의 쌍이 감기는 4개의 권양기(24)의 두 쌍을 포함하는 감기 및 풀기 시스템(22)이 장착된다. 마찰 시스템을 나가는 각 로프(4)는 감기 및 풀기 시스템(22)의 4개의 상응하는 위치(24) 주변에 감기며, 그 후에 이는 저장 시스템(23)을 향해 진행한다. 감기 및 풀기 시스템(22)은 전체 로프(4)가 당기는 것을 지지한다.

각 로프가 감기는 4개의 권양기(24)는 두 레벨 상에 배치되며(더 높은 레벨에 두 개 그리고 더 낮은 레벨에 두 개) 평행한 회전축을 갖는다. 평균적으로 모든 로프(4)는 이러한 권양기(24) 각각에서 원주의 대략 3/4에 대해 감긴다. 모든 로프(4)에 대해 4개의 권양기(24)가 존재하기 때문에, 본 시스템의 권양기(24) 상의 로프(4)의 전반적인 감김은 단일 권양기 상의 로프(4)의 3개의 완전한 감김과 동등하다. 동일한 로프(4)가 감기는 4개의 권양기(24)들이, 예를 들어 기어를 통해 (아마도 리듀서를 삽입함으로써) 모터(28)에 접속되며, 이것의 액추에이션은 스마트 제어 시스템에 의해 조정된다. 이러한 권양기(24)에 의해 카이트(2) 구동이 발생한다. (도면에 도시되지 않은) 대안적 솔루션은 각 권양기(24)에 대한 모터를 이용하는 것을 포함한다. 단순화를 위해서, 아래에서는 로프(4)의 감기 및 풀기를 위한 시스템에 단일 로프(4)가 감기는 모든 4개의 권양기(24)에 대한 단일 모터(28)가 장착되는 경우를 참조할 것이다.

각 권양기(24)와 로프(4) 사이의 마찰은 로프(4)와 권양기(24) 사이의 접촉 표면을 증가시키는 로프(4)를 하우징하도록 권양기(24)의 표면을 적절하게 형성함으로써 증가될 수 있다.

항상 단일 로프(4) 상에 초점을 맞춰서, 로프(4)와 저장 시스템(23)을 향해 나아가는 권양기(24) 사이의 마찰을 점진적으로 증가시키도록 4개의 권양기(24)의 표면의 거칠기를 상이하게 하는 것이 가능하다.

풍력 시스템(1)의 모듈(5)과 카이트(2) 사이의 상호접속 부재로서 단일 로프(4)를 이용하는 경우에, 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)에 4개의 권양기(24)만이 장착된다. 이것은 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 부담 및 시스템이 시작할 때 낮은 에너지 소비를 갖는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 관성을 감소시킨다.

로프(4)에 대한 구동 시스템(22) 및 저장 시스템(23) 사이의 구별은 카이트(2)에 접속된 로프(4)의 섹션들의 큰 길이에 의해 필요하게 된다는 것을 기억해야만 한다. 사실 각 로프(4)에 대해 단일 권양기가 존재해야 하며(그에 따라 구동 시스템 및 저장 시스템 모두로서 동작함), 로프(4)가 권양기 드럼 둘레를 완전히 감을 수 있고, 다수의 층을 형성하는 동시에 높은 부하를 지지한다. 이러한 상황은 서로 다른 로프(4) 권선들 사이의 슬라이딩으로 인해 생성될 수 있는 마찰이 그의 기계적 속성을 손상시키는 정도까지 로프(4)를 마모시킬 수 있기 때문에 방지되어야만 한다.

"4 권양기" 타입의 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)에 대한 대안으로서, 예를 들어, 각 로프(4)에 대한 단일 권양기가 사용되는 것이 가능하다. 이러한 경우에서, 로프(4)는 제한된 수(단일 층의 권선이 존재하도록 하는 수)의 레볼루션만을 수행함으로써 이러한 권양기 둘레에 감기며, 그 후에 저장 시스템(23)을 향해 나아간다. 제 2 대안은 로프(4)가 삽입되는 대면한 트랙들의 쌍이 장착된 디바이스를 이용하는 것을 포함한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 (도시되지 않은) 로프(4)의 적어도 하나의 저장 시스템(23)을 더 포함한다.

로프(4)의 저장 시스템(23)은 카이트(2)의 로프(4)를 저장하는 것을 돌보는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소이다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에는 로프(4)의 저장 시스템(23)이 장착된다.

종합적으로, 풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)에는 권양기(25)의 쌍을 포함하는 로프(4)의 저장 시스템(23)이 장착되며, 이 둘레에 상응하는 카이트(2)들의 트레인(3)의 로프(4)들의 쌍이 감긴다. 이러한 권양기(25)는 리듀서의 쌍을 통해 모터(29)의 쌍에 접속되며, 이것은 스마트 제어 시스템에 의해 조정된다. 전술된 것과 유사하게, 단일 로프(4)를 풍력 시스템(1)의 모듈(5)과 카이트(2)의 상응하는 트레인(3) 사이의 상호접속 부재로서 이용하는 경우에서, 로프(4)의 저장 시스템(23)에는 리듀서를 통해 단일 모터(29)에 접속된 단일 권양기(25)가 장착된다. 이것은 시스템을 시작할 때 더 낮은 에너지 소비를 가지고, 로프(4)의 저장 시스템(23)의 부담 및 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 관성을 감소시킨다.

저장 시스템(23)은 또한 카이트(2)의 구동을 신경쓰지 않는다. 이러한 방식으로, 저장 시스템(23)의 권양기(25) 둘레에 감긴 로프(4)의 텐션은 감기 및 풀기 시스템(22)의 권양기(24) 상에 감긴 로프(4)의 섹션 내에서 검출될 수 있는 텐션보다 훨씬 낮다. 따라서, 로프(4) 부하가 더 클 때, 권양기(24) 상의 권선의 수는 로프(4)가 절대 둘 이상의 층 상에 배치되지 않도록 하는 수이다. 역으로, 저장 시스템(23)의 권양기(25) 상에서, 로프(4)는 다수의 층 상에서 감기지만 텐션은 최소이다. 권선 층의 양을 어떻게든 최소화하기 위해서, 저장 시스템(23)을 구성하는 권양기(25)의 지름은 감기 및 풀기 시스템(22)의 권양기(24)의 지름보다 더 크다. 따라서 스마트 제어 시스템은 로프(4)의 감기 및 풀기 시스템(22) 및 동일한 로프(4)가 감긴 제어 시스템(23)의 권양기(24, 25)의 회전을 동기화하기 위한 목적을 갖는다. 이것은 무엇보다도 풍력 시스템(1)을 시작 및 중단하는 단계 동안 두 시스템(22, 23) 사이에 포함된 로프(4)의 섹션 상의 부하를 관리하는 데에 필수적이다.

로프(4)의 저장 시스템(23)의 권양기(25) 상에 권선이 다수의 층 상에 있기 때문에, 각 권양기(25) 옆에 로프(4)가 권양기(25) 상에 순서대로 감기도록 하고 로프(4)와 권양기(25)의 측면 사이 및 권선들 사이에서 슬라이딩하는 것을 방지하는 구동 모듈(26)을 배치하는 것이 필요하다. 로프(4)의 구동 모듈(26)은 각 권양기(25) 옆에 로프(4)가 권양기(25) 상에 순서대로 감기도록 하고 로프(4)와 권양기(25)의 측면 사이 및 권선들 사이에서 슬라이딩하는 것을 방지하는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 구성요소들이다.

본 발명에 따른 풍력 시스템(1)에는, 예를 들어 로프(4)의 구동 모듈(26)이 장착된다.

종합적으로, 이러한 구동 모듈(26)은 로프(4)의 상응하는 저장 시스템(23)의 권양기(25)의 회전축과 평행하게 배치된 레일로 제한된 슬라이더(27)로 구성된다. 슬라이더(27)는 두 방향으로 병진할 수 있으며 도르래(34)는 그 위에 조립된다. 특히, 이러한 트롤리(27)는 권양기(25)의 모든 핏치에서 이동한다.

로프(4)의 구동 모듈(26)에서, 슬라이더(27)의 병진은 카이트(2)를 구동하는 스마트 제어 시스템에 의해 동작이 조정되는 전자 모터(30)에 의해 발생한다.

각 전기 모터(30)는 바람직하게는 직접 구동으로 동작하는 토크 모터이다.

풍력 시스템(1)에서 저장 시스템(23)의 모든 권양기(25)에 대한 로프(4)의 구동 모듈(26)이 존재한다.

로프(4)의 구동 모듈(26)의 사용에 대한 대안으로서, 예를 들어, 상응하는 권양기(25)의 회전축과 평행하게 배치된 가이드 상에서 병진하는 트롤리 상에 로프(4)의 저장 시스템(23)의 각 권양기(25)를 배치하는 것이 가능하다. 트롤리의 슬라이딩은 스마트 제어 시스템에 의해 동작이 조정되는 전기 모터에 의해 발생한다. 이러한 솔루션을 도입함으로써, 로프(4)의 정연한 권선을 보장하기 위해 권양기(25) 자신이 병진하기 때문에 로프(4)의 구동 모듈(26)이 더 이상 필요하지 않다.

풍력 시스템(1)의 모듈(5)에는 발전기로서 동작하는 전기 모터가 장착되고 모터로서도 동작하는 발전기(20) 및/또는 발전기(21)가 장착된다.

전기 모터를 통해 로프(4)의 권양기(24, 25) 및 구동 모듈(26)의 액추에이션이 발생한다.

특히, 각 로프(4)에 대해 풍력 시스템(1)에 3개의 전기 모터가 장착된다:

- 로프(4)의 감기 및 풀기 시스템(22)의 권양기(24)를 회전시키는 것을 담당하는 모터(28);

- 로프(4)의 저장 시스템(23)의 권양기(25)를 회전시키는 것을 담당하는 모터(29);

- 로프(4)의 구동 모듈(26)의 슬라이더(27)를 담당하는 모터(30)(또는 로프(4)의 저장 시스템(23)의 권양기(25)가 조립되는 트롤리).

복구 시스템(8)의 단부(10)를 이동시킴으로써, 풍력 시스템(1)의 모든 모듈(5)에 수압 실린더(32)를 액추에이션하는 수압 시스템 또는 선형 전자기계적 모듈이 추가로 장착된다.

각각의 모터(28, 29, 30)는 예를 들어 에피사이클로이드(epicycloid)-타입의 리듀서를 통해 로프(4)의 구동 모듈(26) 또는 상응하는 권양기(24, 25)와 인터페이스될 수 있다.

이러한 모터(28, 29) 또한 발전기로서 동작할 수 있기 때문에, 권양기(24) 상의 카이트(2)에 의한 견인력을 활용함으로써, 로프(4)를 감고 풀기 위한 시스템(22)의 권양기(24)에 접속된 모터(28)를 통해 전기를 생산하는 것이 가능하다. 전기 모터는 스마트 제어 시스템에 의해 제어되며 카이트(2)의 동일한 로프(4)와 상응하는 것이 동시적으로 동작해야만 한다.

카이트(2)에 의해 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 견인력을 활용함으로써 전기를 생산하기 위해서, 적응될 수 있는 솔루션이 다수이며 또한 레일(6) 상에서 모듈(5)이 병진하는 모드에 의존한다.

전기의 생산은 고전적 레일(6) 상에서 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 이동하는 휠(16)의 회전에 의해 직접 액추에이션되는(또는 에너지 보존을 위해 사용되는 트롤리(11)의 휠(16)의 회전에 의해 액츄에이션되는) 발전기/모터(20)에 의해 발생할 수 있다.

전술된 바와 같이, 전기의 생산은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 이동하는 고전적 레일(6) 상에 배치된 적어도 하나의 랙(15) 상에서 구르는 투스 휠(18)의회전에 의해 액추에이션되는 발전기(21)에 의해서도 발생할 수 있다.

에너지 생산은 최종적으로 가역 자기 선형 모터를 이용함으로써 발생할 수 있으며, 그에 따라 이것이 발전기로서 동작한다.

자기 부상을 이용한 선로 수송에서, 자기적 척력 및 인력이 수송선단을 부상시키는 데뿐만 아니라 운동(locomotion)의 수단으로서도 사용된다. 특히, 수송선단을 이동시키고 제동하기 위해서, 자기 부상 수송에서 동기식 선형 모터가 사용되며, 이것은 고정자가 개방되고 레일을 따라 놓이는 전기 회로 모터로서 동작한다. 회전자 및 고정자는 비틀림 모멘트(torsion moment)를 생산하지 않지만, 선형 힘을 생산한다. 이러한 힘은 레일 상에 배치된 전자석과 상호작용하는 슬라이딩 자기장을 발생시키는 일련의 자석들 또는 솔레노이드들에 의해 생성된다. 수송선단으로부터 오는 자기장은, 레일 전자석에서 유도장으로부터 밀어냄으로써 동작하는 전류를 유도한다. 이것은 자기장 슬라이딩 방향과 반대 방향으로 수송선단을 푸시하는 힘을 발생시킨다.

동일한 원리가 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 상의 카이트(2)의 끌기 효과로부터 파생하는 역학 에너지를 자기적으로 전기 에너지를 변환하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)에는 (상대적으로 낮은 에너지를 필요로 하는) 아마도 초전도-타입 솔레노이드에 의해 도움받는 영구 자석들이 장착될 수 있으며(따라서 공급될 필요가 없다) 전자석으로서 동작하는 금속 권선을 레일(6) 상에 배치하는 것이 가능하다. 이러한 권선은, 모듈(5)이 레일(6) 상에서 병진할 때, 영구 자석이 이러한 전자석에서 전류를 유도하도록 적절하게 배치된다. 이러한 유도된 전류는 부분적으로 유도하는 것에 반대되는 자기장을 발생시키고, 모듈(5)의 부상을 결정하며, 부분적으로 역학 에너지를 전기 에너지로 변환한 결과물이다. 특히, 영구 자석의 모듈식 구성 및 레일(6) 및 모듈(5) 상에서 대면하는 각각의 자기 회로는 레일(6)과 관련된 모듈(5)의 상대적인 병진 동안 유도된 흐름의 연속적인 변화를 취한다. 이러한 자기 회로에서의 흐름 변화는 전기 에너지를 수집하기 위한 권선과 바람직하게 연결된다. 이러한 권선은 흡수를 제어가능하고 신속한 방식으로 변경시키는 파워 전자기기로 인터록될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 과도 동적으로 힘을 변조함으로써 개입할 수 있는 액츄에이터가 된다. 이러한 특징은 에어 갭의 평면에 대해 수직인 방향에서 영구 자석이 장착된 슬라이더들의 가능한 변동하는 또는 진동하는 에너지 초과를 흡수할 수 있는 가상 완충 장치를 인식하는 것을 가능하게 한다.

모듈(5)에 장착되어야만 하는 영구 자석은, 예를 들어 네오디뮴 철 붕소 자석일 수 있다. 이러한 자석은 넓은 충분한 에어 갭과 집중적인 자석 흐름을 획득하기 위한 최선의 후보이다. 영구 자석이 장착된 슬라이더의 최대 용량은 대면된 영역의 함수이며 거리의 제곱으로 변하는 자기적 척력으로부터 장점을 취한다.

요약하면, 영구 자석을 통한 자기 부상의 이용은 단일 서브시스템 내에서: 낮은 마찰을 갖는 모듈(5)의 부유(따라서 모듈(5)의 슬라이딩은 극도로 효율적이며 부재를 마모시키지 않고 발생할 수 있다), (레일(6)에서 직접 발생하는) 전기 발생 및 모듈(5)의 (그리고 따라서 스트레치된 가요성 구조물(12)의) 추진력 하의 영구 자석이 장착된 슬라이더의 가능한 진동 및 변동의 에너지 흡수와 같은 세 가지 기능들이 연결하는 것을 가능하게 한다.

영구 자석이 장착된 슬라이더의 드래프팅 위험을 방지하기 위해서, 지지 접속의 타입은 슬라이더의 볼-타입 관절(articulation) 및 무게중심 영역 내의 푸시로서 두 자유도를 갖는다. 이러한 방식으로, 오직 슬라이딩 방향에 따른 스트레스만이 전달되며, 에어 갭 평면에 대해 가로지르고 편평하거나 또는 수직이다.

에너지 변환과 관련하여, 본 발명의 풍력 시스템(1)에 대해 적용되는 것이 가능한 4가지 구성이 존재한다:

-전류를 생성하기 위해 회전이 직접 발전기(20)를 액츄에이션하는 휠(16, 17)을 통해 고전적 메인 레일(6) 상에서 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 이동한다. 발전기(20)에 접속된 휠(16) 상에서 모듈(5) 무게가 휴식한다. 이러한 구성은 이러한 휠(16)의 구름 마찰이 발전기(20)를 액츄에이션하기 충분할 때에만 적용될 수 있다;

- 휠(16, 17)에 의한 고전적 메인 레일(6) 상에서 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 이동하지만, 전류의 생성은 적어도 하나의 랙(15) 상에서 구르는 투스 휠(18)에 접속된 발전기(21)를 주로 액츄에이션함으로써 발생한다. 이러한 구성에서 평활 휠(16)이 거의 지지 기능을 수행한다고 해도, 아래에서 기술되는 바와 같이, 모듈(5)의 스타트-업을 위해 풍력 시스템(1)을 시작함에 따라 액츄에이션되는 모터(11)에 접속된다. 이러한 모터(11)는 풍력 시스템(1)이 동작할 때 발전기로서 사용될 수 있으며, 스무드 휠(16) 및 고전적 레일(6) 사이의 구름 마찰을 활용한다;

- 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 오로지 지지 기능만을 수행하는 휠(16, 17)을 통해 고전적 레일 및 자기 레일 사이의 조합인 레일(6) 상에서 이동한다. 전류의 생산은 가역 자기 선형 모터를 이용함으로써 발생하며, 그에 따라 이들이 발전기로서 동작한다;

- 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 자기 부상을 통해 고전적 레일과 자기 레일 사이의 조합인 레일(6) 상에서 이동한다. 모듈(5)에는 에어 갭을 유지하는 것을 보장하는 휠(16)이 장착된다. 전류의 생성은 가역 자기 선형 모터를 이용함으로써 발생하며, 그에 따라 이들이 발전기로서 동작한다.

전술된 4개의 구성에서, 가역 자기 선형 모터의 사용을 위해 제공하는 것은 높은 순서의 규모를 갖는 전력의 전달을 보장한다.

회전식 발전기/모터(20) 또는 가역 선형 모터인, 전기의 발생을 처리하는 디바이스가 풍력 시스템(1)을 시작함에 따라 모터로서 사용되며, 그에 따라 모듈(5)을 진행하고 카이트(2) 상승을 지지하도록 복구 시스템(8)의 단부에서 가벼운 미풍을 발생시킨다. 만약 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 스트레치된 가요성 구조물(12)을 통해 서로 접속되지 않으면, 발전기(20)가 모터로서 사용되는 다른 환경은, 풍력 시스템(1)이 동작하는 동안, 카이트(2)의 끌기 효과가 손실될 때이다. 이러한 경우에서, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)은 초기에 관성에 의한 진행을 겪는다. 만약 스마트 제어 시스템이 끌기 효과를 금방 복구하도록 관리하지 않는다면, 발전기(20)는 모터로서 동작하도록 액츄에이션되고 모터(5)는 따라오는 모듈(5)이 자신의 이동의 속도를 낮추게 하지 않고 진행을 계속한다.

스마트 제어 시스템은 카이트(2)가 자동으로 구동되는 시스템이다. 이러한 구성요소의 메인 태스크는 로프(4)의 복구 시스템(23) 및 감기 및 풀기 시스템(22)의 권양기(24, 25)에 접속된 모터(28, 29)의 동작을 구동하는 것과 카이트(2)의 복구 시스템(8)의 배향되도록 적응된 단부(10)를 구동하도록 적응된 시스템을 제어하는 것을 포함한다. 명백하게, 카이트(2)들의 트레인(3) 각각이 서로로부터 독립적으로 구동되고, 비행 간섭이 발생할 수 있는 것을 방지한다.

종합적으로, 스마트 제어 시스템에 의해 수행되는 주요 기능은 아래와 같다:

- 카이트(2)의 비행의 자동 제어;

- 카이트(2)의 장비로서 센서의 자가-캘리브레이션;

- 카이트(2)와 다른 비행 객체 사이의 충돌 방지;

- 저장 시스템(23)의 권양기(25)를 병진시키기 위한 모터의 로프(4)의 구동 모듈(26)의 액추에이션;

- 모터의 액추에이션;

- 로프(4)의 부하 변경의 보상.

공급 시스템은 전기 에너지를 축적 및 전달하기 위해 필요한 모든 구성요소를 포함한다. 특히, 카이트(2)를 복구하고, 모든 전자 구성요소를 공급하며, 외부 사용자에게 전력을 제공하기 위해 풍력 시스템(1)에 생산된 전기가 저장되고, 풍력 시스템(1)의 모듈(5)의 시작 단계 동안 전류가 모터에 전달되는 파워 서플라이, 트랜스포머 및 축적기가 장착된다. 풍력 시스템(1)의 모든 전자 구성요소의 동작조차도 스마트 제어 시스템에 의해 제어된다.

일반적으로, 본 발명의 풍력 시스템(1)을 통해 풍력 에너지로부터 수행되었던 전기 에너지로의 에너지 변환 프로세스를 통합하는 본 발명의 풍력 시스템에 의해 수행되는 프로세스는, 풍력 시스템이 동작할 때 순환적으로 반복되는 4개의 단계들을 포함한다.

풍력 시스템(1)의 단일 모듈(5)을 참조하고 바람 W이 부는 방향이 일정하고 레일(6, 7)이 순환 경로를 기술한다는 것을 가설로 가정하여, 본 발명에 따라 프로세스의 처음 3개의 단계들 동안, 모듈(5)의 병진은 이러한 모듈(5)에 접속된 카이트(2)들의 트레인(3)을 통해 바람 W으로부터 차감되는 풍력 에너지로 인한 것이다. 따라서 스마트 제어 시스템은, 바람에서 차감하는 것이 가능한 풍력 에너지가 최대이고, 전체 단계 동안 로프(4)가 레일(6)에 대해 가능한 한 관계가 없도록 유지할 필요성과 호환가능하도록, 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동한다. 사실, 로프(4)가 레일(6)에 대해 관계가 없을수록 모듈(5)을 다루는 것과 관련한 견인력의 유용한 구성요소가 더 커진다. 로프(4)가 레일(6)에 대해 관계가 없게 유지된다는 것은 양력, 즉 풍속에 수직인 힘 성분을 주로 활용하도록 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동하는 것을 시사한다. 이러한 방식으로, 카이트(2)는 계속 바람 전면을 휩쓸면서 진행한다. 그 다음 바람이 카이트(2)를 진행시켜 풍력 시스템(1)의 모듈(5)에 접속된 로프(4)를 팽팽하게 한다: 이러한 끌기 효과는 모듈(5)의 핸들링을 결정하고 발전기(20) 및/또는 발전기(21)에 의한 또는 가역 자기 선형 모터의 전기 에너지의 생성을 결정한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템에 의해 수행되는 프로세스의 4번째 그리고 마지막 단계는 대신 바람을 타는 영역에서 발생한다. 스마트 제어 시스템은 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동하여 풍력 시스템(1)의 모듈(5) 상에 어떠한 제동 효과도 생성하지 않고 이러한 영역을 신속하게 가로지르도록 한다. 특히, 스마트 제어 시스템이 모듈(5)의 병진을 따르기 위해 카이트(2)들의 트레인(3)을 구동할 뿐만 아니라, (거의 효율적이지 않다고 할지라도) 카이트(2)로부터의 끌기 효과 역시 존재한다. 만약 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 타이-로드(14)의 시스템을 통해 서로 접속되면, 끌기 효과가 여전히 존재하는 모듈(5)은 이러한 단계에서 운영 사이클인 모듈(5)의 진행에 대한 기여를 제공한다. 만약 모듈(5)이 타이-로드(14)의 시스템을 통해 서로 접속되지 않는 대신, 검사된 모듈(5)의 이러한 진행 단계 동안 관성에 의해 전술된 것들이 모두 발생한다.

본 발명에 따른 풍력 시스템에 의해 수행되는 프로세스의 사이클 동안 카이트(2)에 의해 기술되는 가능한 경로를 나타내는 도 21을 참조하여 모듈(5)의 화살표 R에 의해서 지정된 병진 방향 및 바람의 속도 방향 W이 일정하게 유지된다고 가정하면, 풍력 시스템(1)의 단일 모듈(5) 상에 집중하여, 본 발명에 따른 풍력 시스템에 의해 수행되는 프로세서를 구성하는 4개의 단계들이 카이트(2)가 합류되는 바람의 현재 방향 W에 의존하여 카이트(2)가 있는 다양한 공간 영역의 범위를 정하는 점선으로 된 사각형 a, b, c 및 d에 의해 각각 지정되며, 이는 아래와 같다:

a) 이러한 단계 동안에, 카이트(2)는 바람의 방향 W에 대해 가로방향으로 진행한다(도 21의 사각형 a). 그 다음 카이트(1)의 진행 방향을 가로질러 바람이 분다. 카이트(2)가 풍력 시스템(1)의 모듈(5)로부터 이동하기 때문에 로프(4)의 풀린 섹션의 길이는 증가한다.

b) 이러한 단계 동안에, 카이트(2)는 바람이 부는 동일한 방향 W을 따라 진행한다(도 21의 사각형 b). 이러한 단계에서, 카이트(1)의 리프트의 활용은 저항에 합산된다. 이것은 끌기 효과를 활용하기 위해서 카이트(2) 속도를 풍속 W보다 더 크게 만들고, 로프(4)를 부분적으로 되감기하는 데에 필요하다. 이러한 복구에도 불구하고, 이러한 동작 동안에, 에너지 균형은 포지티브이다;

c) 가로방향 바람의 앞서 참조된 제 1 단계 a) 동안에 발생하는 것과 유사하게, 이 단계에서 카이트(2)는 바람 방향 W(도 21의 사각형 c)에 대해 가로방향으로 진행하도록 취해지며 로프(4)의 풀기 섹션의 길이는 카이트(2)가 풍력 시스템(1)의 모듈(5)로부터 멀리 이동하기 때문에 증가한다.

d) 이러한 단계 동안에, 카이트(1)는 바람에 대해 반대 방향을 따라 진행한다(도 21에서 사각형 d). 두 가로방향 사이의 신속한 트랜지션을 포함하는 "방위각 자이브(azimuth jibe)"로서 정의되는 갑작스러운 조작을 수행하기 때문에 어떠한 제동 효과도 발생시키지 않기 위해서 스마트 제어 시스템이 카이트(2)를 구동하며, 그 동안 카이트(2)는 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 이러한 아크를 따라 이동하는 시간에서 원주의 영향을 받은 아크의 적어도 3배와 동일한 거리 동안 공기 내에서 이동한다. 이러한 방식에 어떠한 방식으로도 반대하지 않고 카이트(2)는 모듈(5)의 병진 높이를 잃는다. 이러한 단계 동안, 비교적 짧은 시간에, 풀린 로프(4)의 긴 섹션을 복구하는 것이 필요하다. 방위각 자이브의 단부에서, 카이트(2)는 바람 W에 의해 포획되고 이러한 후자에 대해 가로 방향으로 진행하도록 배치된다; 그리고

e) 레일(6)에 따른 모듈(5)의 모든 완전한 회전을 위해 이전의 단계를 순환적으로 반복한다.

그러나 알 수 있는 바와 같이, 암 및 회전축을 갖는 풍력 시스템과 관련된 이전 기술에서 개시된 것과 반대로, 로프(4)의 저장 시스템(23) 및 감기 및 풀기 시스템(22)의 권양기(24, 25)를 회전시키지 않고 로프(4)의 풀기 섹션의 길이가 증가 또는 감소되는 에너지를 축적시키기 위한 시스템이 존재하며, 본 발명에 따른 풍력 시스템(1) 내에서 로프(4)의 풀린 섹션의 조절이 권양기(24, 25)를 통해 발생한다. 전체 운영 사이클 동안, 카이트(2)는 이와 다르게 높이를 획득 및 손실하도록 구동된다. 이러한 선택은 풍력 시스템(1)의 모듈(5)이 카이트(2)에 대해 더욱 느리게 병진하기 때문에 기계적 필요성에 의해 먼저 지시된다. 다음으로, 높이 이득과 손실 사이의 연속적인 대체 상황 또한 바람으로부터 차감될 수 있는 에너지를 최적화하는 것과 관련하여 매우 바람직하다. 사실, 바람의 전면을 휩쓸어서 카이트(2)가 개발할 수 있는 전력은 더욱 크다.

또한, 이전 기술의 암과 회전축을 갖는 풍력 시스템과 관련하여, 본 발명에 따른 풍력 시스템(1)은 아래의 양태들에서 개선된다:

- 암과 회전축을 갖는 풍력 시스템이 중앙 가이드에 의해 특징화되고 전기 에너지의 생성이 카이트에 의해 터빈의 암 상에서 발생된 트위스팅 모멘트를 활용함으로써 발생할 때, 본 발명의 풍력 시스템은 적어도 하나의 레일 상에서 병진하는 적어도 하나의 모듈을 이용하는 링-타입 가이드에 의해 특징지어지며, 에너지 변환은 카이트에 의해 모듈의 끌기를 활용함으로써 발생한다;

- 카이트의 암 및 회전축 구동을 갖는 풍력 시스템에서 카이트의 구동이 오로지 로프를 통해서만 발생하는 반면, 본 발명의 풍력 시스템에서는 카이트의 구동이 동일한 카이트 상에 배치된 스포일러 또는 스포일러들을 통해서도 수행될 수 있다. 특히, 스포일러들에 의해, 압력 경사를 발생시키는 난기류를 생성함으로써 구동이 발생한다. 이러한 구동 모드는 암 및 회전축을 갖는 풍력 시스템에 의해 제공되는 것을 통합하거나 대체한다;

- 암 및 회전축을 구비하는 풍력 시스템에서, 로프는 저장하고 카이트를 구동하도록 배치된 구성요소는 중앙 터빈 내에 존재하고(따라서 로프가 카이트를 향해 그라운드로부터 멀리 이동하는 포인트로부터 멀리 떨어지고), 본 발명의 풍력 시스템에서 로프를 위한 저장 시스템은 카이트의 복구 시스템 옆에 있는 각 모듈 상에 존재한다. 본 발명의 풍력 시스템에서 암이 존재하지 않는 구성으로 인해 암 및 회전축을 갖는 풍력 시스템에 의해 획득될 수 있는 파워에 대해 훨씬 더 높은 크기(예를 들어 1GW)의 전력을 발생시키는 것이 가능하다. 사실, 암의 제거는 풍력 시스템의 관성을 감소시키고 모듈에 의해 기술되는 경로의 길이를 증가시키는 것을 가능하게 하며, 결과적으로 모듈과 이어지는 모듈 사이의 동일한 거리를 이용하여, 풍력 시스템에 장착된 모듈의 수를 증가시키는 것을 가능하게 한다;

- 암 및 회전축을 구비하는 풍력 시스템에서 카이트를 복구하기 위해 파이프가 고정되지만, 본 발명의 풍력 시스템에서 시스템을 복구하는 카이트는 배향될 수 있는 단부를 구비하며, 이때 수평 평면 및 수직 평면 모두에서 회전할 기회를 갖는다. 이것은 카이트 복구 및 론칭 동작을 용이하게 한다.

풍력 시스템에 의해 나타나는 높은 효율성의 추가적인 증명 및 본 발명에 따른 프로세스로서, 단일 카이트(1)가 바람에 대해 차감될 수 있는 파워와 관련된 일부 고려사항을 제공하는 것이 가능하다.

이러한 목적을 위해서, 특히 도 22를 참조하여, 먼저 시스템 공기역학을 강조하는 것이 제안가능하다. 풍류가 고정 공기역학적 표면 AS(영어로는 "날개골(airfoil)")을 만날 때, 이러한 흐름이 두 가지 힘: 바람이 부는 방향 W에 평행한 항력 D 및 이러한 방향 W에 수직한 양력 L을 발생시킨다는 것이 알려져 있다. 바람 층류(laminar flow)의 경우에서, 공기역학적 표면 AS 위에서 지나는 풍류 AF₁이 더 긴 거리를 이동해야만 하기 때문에 아래를 지나는 힘 AF₂보다 더 빠르다. 이것은 카이트의 상부에서의 압력 감소를 발생시키고 따라서 양력 L을 일으키는 압력 경사를 발생시킨다.

대신, 도 23을 참조하면, 양력 방향 DT를 따라 카이트 AM이 이동할 수 있다고 가정한다. 이러한 모션의 효과로 인해서, 날개골 섹션 AM의 하부 표면이 풍속에 대해서 기울어진다. 이러한 경우에, 양력 및 항력은 각각 카이트에 대한 상대적인 풍속에 대해 수직 및 평행하다.

S₁을 동작 방향에 평행한 힘으로 지정하고 S₂를 이러한 방향에 수직인 힘으로 지정하여, 동작 방향에 평행한 양력 L의 성분이 날개골 섹션 AM의 병진과 동일한 방식을 갖는 반면 항력 D의 평행 성분은 반대의 방식을 갖는다.

이러한 이유로, 풍류에 대해 수직하는 방향으로 계속 동작하는 것과 관련하여, 항력 성분 D와 관련된 카이트 AM의 동작 방향 DT에 따라 양력 성분 L 사이의 높은 비율을 획득하기 위해서 카이트 AM을 기울이는 것이 제안가능하다.

이러한 고려사항은 또한 풍력 시스템(1)의 모든 단일 카이트(2)에 대해서도 유효하다.

사실 스마트 제어 시스템은 윙 카이트(2)에 의한 높은 끌기 효과에 의해 특징지어지는 단계들 동안 양력과 항력 사이의 비율을 유지하기 위해서 각 카이트(2)를 구동한다. 이러한 방식으로, 카이트(2)가 진동하여 바람 전면을 휩쓸고 로프(4) 당김으로 인해 파워를 발생시킨다.

단일 카이트(2)에 의해 발생되는 파워는 카이트에 의해 가로막히는 전면 바람 영역(즉 카이트 영역) A 및 카이트 속도 V_k와 풍속 V_w 사이의 비율 V_k/V_w 및 두 계수 K_d 및 K_l에 의존하는 수행 계수인 KPF(Kite Power Factor)를 Specific Wind Power로서 지정되는 특정한 풍력에 곱함으로써 계산된다.

계수 K_d는 끌기, 즉 카이트가 바람에 따른 힘과 속도로 제한되는 그라운드를 당길 때를 지칭하는 반면 계수 K_l은 리프트, 즉 바람 전면을 휩쓸기 위해 진동함으로써 카이트가 그라운드 제한을 당길 때를 지칭한다. 리프트로 인해서, 카이트 속도는 풍속보다 훨씬 높다. 카이트 파워는 리프트가 끌기와 더 높이 관련될 수록 더 높다.

예시로서, 우리는 V_k/V_w = 10, K_l = 1.2 및 K_d = 0.1로 가정할 수 있다. 이러한 경우에, KPF = 20이 획득될 수 있다.

공기 밀도 ρ가 일정하고 1.225㎏/㎥이라고 가정하면, 바람에 의해 발생되는 특정한 파워(Specific Wind Power)는:

일 수 있다.

카이트에 의해 발생될 수 있는 파워(KitePower)는 아래의 식에 의해 표현된다:

만약, 예를 들어, 카이트에 6m/s에서 부는 바람에 의해 60m/s의 속도로 푸시되는 18㎡의 표면이 이용되면, 로프 레벨에서 발생시키는 것이 가능한 파워는 47628W일 수 있다. 따라서 이러한 파워는 카이트(2)가 발생시킬 수 있는 최대 파워에 상응할 수 있다.

KPF에 의해 가정되는 값은 카이트(2) 효율성에 의존한다. KPF가 20보다 큰 값을 가정하는 것이 가능하다. 만약, 예를 들어, KPF가 40과 동일한 값으로 가정되면, 18㎡의 영역을 갖는 카이트(2)로부터 획득될 수 있는 최대 파워는 95256W이다.

도 24 및 25는 도 1의 풍력 시스템의 확대된 투시도를 나타낸다.

각각의 모듈(11)은, 예를 들어, 로프(4)가 통과하는 암(8)을 구비한다.

연안의 애플리케이션의 경우에서, 풍력 시스템(1)은 바다(4) 상에 떠있는 파운데이션(41) 상에 놓인다. 필러(43)가 레일 및 트롤리(11)를 지탱하도록 사용될 수 있다.

슬라이딩 트롤리(11)는 회전자(42)의 관성을 증가시키도록 바람직하게는 콘크리트 매스로 충전된 저-가요성의 모놀리식 회전자(42)에 의해 서로 접속된다. 이러한 경우에 회전자(42)는 큰 크기의 운동 에너지를 갖는 큰 플라이휠이 된다.

도 26 및 27을 참조하면, 자기 슬라이더(46)가 커넥터(49) 및 적응성 서스펜션(47)을 통해 모듈(5)의 다른 구성요소에 접속된다.

저 가요성의 경우에서, 모놀리식 회전자(42)가 사용되고, 이러한 회전자(42)는 적어도 하나의 힌지에 의해 적응성 서스펜션(47)에 접속된다. 동적 서스펜션은 적어도 하나의 커넥터(49)에 의해 자기 슬라이더(46)로 접속된다. 회전자(42), 적응성 서스펜션(47) 및 자기 슬라이더(46)가 자기 레일(54) 상에서 병진한다. 감긴 선형 고정자(45)는 회전자(42)에 그리고 회전자(42)로부터 에너지를 전송 및 수신하도록 가역적으로 사용될 수 있다.

도 27을 참조하면, 자기 레일(54)은 자기 레일(54)과 자기 슬라이더(46) 사이의 직접 접촉 없이 자기 슬라이더(46)의 병진 동작을 가능하게 하는 기능을 갖는다.

도 27의 자기 레일은 기울어졌다.

에어 갭(33)은 슬라이더(46) 및 자석(46) 및 레일(6) 상의 자석(52)을 통해 유지된다. 이러한 자석(51, 52)은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다.

도 28은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 바람직한 실시예의 투시도를 도시한다.

도 1 및 28을 참조하면, 적어도 두 개의 풍력 시스템(1)이 바람으로부터 에너지를 차감하기 위해서 협력하는 다중-카루셀 구조(48)를 정의하는 것이 가능하다. 이러한 다중-카루셀(48)은 카이트(2) 사이의 또는 카이트(2)의 트레인 사이의 최소 거리 제한과 관련된 동시에 단일 풍력 시스템(1)보다 더 큰 파워의 크기를 차감하는 장점을 갖는다. 이것은 또한 지면 차지에 대해 더 큰 출력 밀도를 발생시킨다.

요약하면, 본 발명의 풍력 시스템(1)은 트롤리(11)가 접속된 모놀리식 회전자(42)를 통해 레일(6, 7) 상에서 병진하도록 적응된 트롤리(11)를 구비하며, 이러한 모놀리식 회전자(42)는 직접적인 접촉 없이 자기 레일(54)을 따라 슬라이딩할 수 있는 복수의 자기 슬라이딩 요소(46)와 동작상 연결된다.

각각의 자기 슬라이딩 요소(46)는 커넥터(49) 및 적응성 서스펜션(47)을 통해 모놀리식 회전자(42)에 접속되며: 이러한 회전자(42), 적응성 서스펜션(47) 및 자기 슬라이딩 요소(46)는 자기 레일(54) 상에서 병진하도록 적응되며, 감긴 선형 고정자(45)는 회전자(42)로/로부터 에너지를 전송 및 수신하도록 사용된다.

또한, 자기 슬라이딩 요소(46)는 자기 슬라이딩 요소(46) 상에 배치된 자석(51) 및 자기 레일(54) 상에 상응하게 배치된 자석(52)을 통해 유지되는 에어 갭(44)에 의해 자기 레일(54)과 직접 접촉하지 않고 분리된 채로 유지되며; 이들 자석(51, 52)은 전자석이고, 이러한 전자석은 카이트(2)로부터 오는 파워로부터 공급된다.

이와 달리, 자석(51, 52)은 영구 자석일 수 있다.

모놀리식 회전자(42)는 회전자(42) 자신의 보다 규칙적인 병진 동작을 획득하기 위해서 바람직하게는 콘크리트로 채워지며, 낮은 가요성을 제공하고 회전자(42)의 관성을 증가시킨다.

따라서 본 발명의 풍력 시스템(1)에는 일반적으로 트롤리(11)의 동작 방향을 따라서 다이렉팅되는, 수동 자기 부상 및 에너지 발생 모두를 위해 유용한 적어도 하나의 자기 대역이 구비된다.

이와 달리, 수동 자기 부상 및 에너지 발생을 위한 이러한 자기 대역은 트롤리(11)의 동작의 방향에 대해 직교하게 다이렉팅될 수 있다.

본 발명의 풍력 시스템(1)은 각각의 모듈(5)에 대해서, 로프(4)의 힘 피크 를 흡수하기 위한 (도시되지 않은) 시스템을 더 포함할 수 있으며, 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템은 로프(4) 상의 적어도 하나의 힘을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액추에이터로 구성된다.

또한, 각각의 모듈(5)에 의해 생성되는 파워는 각 모듈(5)과 레일(6) 사이의 에어 갭(44)을 보장하기 위해 또는 풍력 시스템(1)의 관성 진동을 완화하기 위해 계속해서 변화될 수 있다.

이러한 새로운 구성으로 동작하기 위해서, 모듈(5)의 휠은 레일(6)을 포용하는 두 개의 대면한 "C"와 같은 형태를 갖는다.

유사하게, 자석(51, 52)이 존재할 때, 모듈(5)의 자석(51, 52)은 레일(6)을 포용하는 두 개의 대면한 "C"와 같이 배치된다.

레일(6)은 바람직하게는 수평이거나, 평행하거나 동일한 중심을 가지거나, 또는 본 출원에 따른 임의의 적합한 형태 및 배치를 가지며; 레일(6)은 또한 모듈(5)의 병진 및 카이트(2)의 잡아당김으로 인한 원심력에 반작용하도록 바람직하게는 기울어지며, 레일(6)은 바람직하게는 필러(43)에 의해 그라운드로부터 리프트된다.

모듈(5)로부터 카이트(2)에 도달하는 케이블(4)은 이러한 케이블(4)의 피로 스트레스를 감소시키도록 (도시되지 않은) 적어도 하나의 도르래를 통과한다.

모듈(5)로부터 카이트(2)에 도달하는 케이블(4)은 이러한 케이블(4)을 제동하기 위한 (도시되지 않은) 안전 디바이스를 구비할 수 있으며, 이러한 안전 디바이스는 바람직하게는 무선으로 액추에이션된다.

전술된 구성에서, 본 발명의 풍력 시스템은 깊은 연안의 애플리케이션을 위해 플로팅 레일(42) 상에 설계되는 자신의 가장 유용한 애플리케이션들 중 하나를 발견하며; 이러한 경우에, 플로팅 레일(42)은 바람직하게는 원형, 타원형 또는 직선형인 형태, 또는 이러한 목적을 위한 다른 적합한 형태를 갖는다.

도 28에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전술된 바와 같은 복수의 풍력 시스템(1)으로 구성된 포괄적인 풍력 시스템도 다루며, 이러한 풍력 시스템(1) 각각은 총 지면 차지를 최소화하거나 출력 밀도를 최대화시키는 방식으로 배치되고; 도시된 바와 같이, 이러한 목적을 위해 고안될 수 있는 최선의 구성은 복수의 풍력 시스템(1)(이 경우에는 3개)이 서로 동일한 중심을 가지고 배치되는 것이다.

Claims (17)

1. 에너지 변환을 위한 풍력 시스템(1)으로서,
   그라운드로부터 구동되도록 적응되어 적어도 하나의 풍류(W)에 합류되는 적어도 하나의 카이트(kite)(2);
   그라운드 옆에 배치된 적어도 하나의 레일(6; 7) 상에서 병진하도록 적응되는 적어도 하나의 모듈(5)을 포함하되,
   상기 모듈(5)은 적어도 하나의 로프(4)를 통해 상기 카이트(2)에 접속되고, 상기 카이트(2)는 상기 레일(6; 7) 상의 상기 모듈(5)을 끌고(drag) 상기 모듈(5) 및 상기 레일(6; 7)과 협력하는 적어도 하나의 발전 시스템을 통해서 풍력 에너지로부터 전기 에너지로의 상기 변환을 수행하기 위해 상기 모듈(5)에 의해 구동되도록 적응되고, 상기 로프(4)는 상기 카이트(2)로/로부터 역학 에너지를 전달하고 상기 카이트(2)의 비행 궤적을 제어하도록 적응되고, 상기 발전 시스템은 상기 레일(6; 7)에 대한 상기 모듈(5)의 이동을 통해 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 적응되는 적어도 하나의 발전기/모터(20)를 포함하고, 상기 모듈(5)에는 상기 레일(6; 7)을 따라 병진하도록 적어도 하나의 트롤리(trolley)(11)가 장착되며,
   상기 트롤리(11)는 상기 트롤리(11)가 접속된 모놀리식 회전자(monolithic rotor)(42)에 의해 상기 레일(6; 7)상에서 병진하도록 적응되고, 직접 접촉하지 않고 자기 레일(magnetic rail)(54)을 따라 슬라이딩할 수 있는 복수의 자기 슬라이딩 요소(46)가 상기 모놀리식 회전자(42)에 동작상 연결되는 것을 특징으로 하는,
   풍력 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 자기 슬라이딩 요소(46)가 커넥터(49) 및 적응성 서스펜션(47)에 의해 모놀리식 회전자에 접속되고, 상기 회전자(42), 상기 적응성 서스펜션(47) 및 상기 자기 슬라이딩 요소(46)가 상기 자기 레일(54) 상에서 병진하도록 적응되며, 감긴 선형 고정자(wound linear stator)(45)는 상기 회전자(42)로/로부터 에너지를 전송 및 수신하도록 사용되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 자기 슬라이딩 요소(46)는 상기 자기 슬라이딩 요소(46) 상에 배치된 자석(51) 및 상기 자기 레일(54) 상에 상응하게 배치된 자석(52)을 통해 유지되는 에어 갭(44)에 의해 상기 자기 레일(54)과의 직접적인 접촉 없이 상기 자기 레일(54)로부터 분리된 채로 유지되고, 상기 자석(51, 52)은 상기 카이트(2)로부터의 파워로부터 공급되는 전자석인 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 자기 슬라이딩 요소(46)는 상기 자기 슬라이딩 요소(46) 상에 배치된 자석(51) 및 상기 자기 레일(54) 상에 상응하게 배치된 자석(52)을 통해 유지되는 에어 갭(44)에 의해 상기 자기 레일(54)과의 직접적인 접촉 없이 상기 자기 레일(54)로부터 분리된 채로 유지되고, 상기 자석(51, 52)은 영구 자석인 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전자(42)의 더욱 규칙적인 병진 운동을 획득하기 위해 상기 모놀리식 회전자(42)가 콘크리트로 충전되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 트롤리(11)의 운동 방향을 따라 다이렉트되는 수동적인 자기 부상 및 에너지 발생을 위해 적어도 하나의 자기 밴드가 구비되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 트롤리(11)의 운동 방향에 직교하게 다이렉트되는 수동적인 자기 부상 및 에너지 발생을 위해 적어도 하나의 자기 밴드가 구비되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상기 모듈(5)에 있어서, 상기 로프(4)의 힘 피크(force peak)를 흡수하기 위한 시스템을 더 포함하되, 상기 힘 피크를 흡수하기 위한 시스템은 상기 로프(4) 상에 적어도 하나의 힘을 발생시키기 위한 적어도 하나의 액추에이터에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상기 모듈(5)에 의해 생산되는 파워는 상기 시스템(1)의 내부 진동을 약화시키기 위해 또는 이러한 모듈(5)과 상기 레일(6) 사이의 에어 갭(44)을 보장하기 위해 지속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈(5)의 휠이 상기 레일(6)을 포용하는 두 마주하는 "C"로서의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
11. 제 3 항에 있어서,
    상기 모듈(5)의 상기 자석(51, 52)이 상기 레일(6)을 포용하는 두 마주하는 "C"로서 위치되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일(6)들은 수평이고, 평행하거나 중심이 같으며, 상기 레일(6)들은 상기 모듈(5)의 병진 및 상기 카이트(2)의 당김으로 인한 방사상 원심력에 반작용하도록 바람직하게는 기울어지며, 상기 레일(6)들은 바람직하게는 필러(pillar)(43)에 의해 상기 그라운드로부터 리프트되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈(5)로부터 상기 카이트(2)에 도달하는 상기 케이블(4)이 이러한 케이블(4)의 피로 스트레스(fatigue stress)를 감소시키기 위해 적어도 하나의 도르래를 통과하는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 모듈(5)로부터 상기 카이트(2)에 도달하는 상기 케이블(4)이 이러한 케이블(4)을 제동하기 위한 안전 디바이스를 구비하며, 상기 안전 디바이스는 바람직하게는 무선으로 액추에이션되는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
15. 제 1 항에 있어서,
    깊은 연안의 애플리케이션을 위해 플로팅 레일(floating rail)(42)을 구축하며, 상기 플로팅 레일(42)이 바람직하게는 원형, 타원형 또는 직선형인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 풍력 시스템.
    
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 풍력 시스템(1)으로 구성된 포괄적 풍력 시스템으로서,
    각각의 상기 풍력 시스템(1)은 총 토지 점유를 최소화하거나 출력 밀도를 최대화하기 위한 방식으로 배치되는, 포괄적 풍력 시스템.
17. 제 17 항에 있어서,
    서로 동심으로(concentrically) 배치된 복수의 풍력 시스템(1)으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 포괄적 풍력 시스템.

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