TWI619880B - 用於控制一繫繩的轉動及扭轉之驅動機構 - Google Patents

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TWI619880B
TWI619880B TW104120992A TW104120992A TWI619880B TW I619880 B TWI619880 B TW I619880B TW 104120992 A TW104120992 A TW 104120992A TW 104120992 A TW104120992 A TW 104120992A TW I619880 B TWI619880 B TW I619880B
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布萊恩 克里斯多福 吉兒羅伊史密斯
布萊恩 哈特曼
愛利亞斯 沃夫剛 派特恩
戴蒙 汎徳 琳得
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Ｘ開發有限責任公司
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Abstract

本發明揭示一種系統，其可包含一繫繩、一繫繩環架總成、一驅動機構及一控制系統。該繫繩可包含一遠端、一近端及至少一導體。該繫繩環架總成可連接至該繫繩。該驅動機構可耦合至該繫繩環架總成且可包含一外殼、一心軸及一馬達。該外殼可固定至該繫繩環架總成。該心軸可轉動地耦合至該外殼，且該繫繩可耦合至該心軸且與該心軸一起轉動。該馬達可耦合至該心軸且經結構設計以使該心軸及該繫繩轉動。此外，該控制系統可經結構設計以操作該驅動機構來控制該繫繩之扭轉。

Description

用於控制一繫繩的轉動及扭轉之驅動機構 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2014年12月30日申請之美國專利申請案第14/586,947號之優先權，且主張2014年6月30日申請之美國臨時申請案第62/019,273號之優先權。美國專利申請案第14/586,947號及美國臨時申請案第62/019,273號之全文以引用的方式併入至本申請案中。
若本文中無另外指示，則本章節中所描述之材料並非為本申請案中之申請專利範圍之先前技術且不許藉由包含於本章節中而成為先前技術。
發電系統可將化學能及/或機械能(例如動能)轉換成用於各種應用(諸如公用系統)之電能。作為一實例，一風能系統可將風力動能轉換成電能。
本文中描述用於控制一繫繩之轉動及扭轉的驅動機構。更明確言之，實例性實施例大體上係關於併入用於繫栓飛行器之一地面站的系統。在某些飛行模式期間，將該飛行器連接至該地面站之該繫繩可隨著該飛行器相對於該地面站環繞一軸而扭轉。有益地，本文中所描述之實施例可控制該繫繩之轉動及扭轉以便避免破壞該繫繩之組件及/或改良該繫繩之一疲勞壽命。
在一態樣中，揭示一種系統。該系統可包含一繫繩，其包含一繫繩遠端、一繫繩近端及至少一絕緣電導體。進一步言之，該系統可包含一繫繩環架總成。該繫繩環架總成可耦合至該繫繩。進一步言之，該系統可包含耦合至該繫繩環架總成之一驅動機構。該驅動機構可包含：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一心軸，其可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該心軸且經結構設計以使該心軸及該繫繩轉動。進一步言之，該系統可包含一控制系統，其經結構設計以操作該驅動機構來控制該繫繩之扭轉。
在另一態樣中，揭示一種系統。該系統可包含一繫繩，其包含一繫繩遠端、一繫繩近端及至少一絕緣電導體。進一步言之，該系統可包含一繫繩環架總成。該繫繩環架總成可耦合至該繫繩。進一步言之，該系統可包含耦合至該繫繩環架總成之一驅動機構。該驅動機構可包含：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一球形推力滾子軸承；一心軸，其至少經由該球形推力滾子軸承而可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該外殼且經結構設計以經由一鏈條及鏈輪總成而使該心軸及該繫繩轉動。進一步言之，該系統可包含一控制系統，其經結構設計以操作該驅動機構來控制該繫繩之扭轉。
在另一態樣中，揭示一種方法。該方法可包含：發射耦合至一繫繩之一飛行器。進一步言之，該方法可包含：使該飛行器轉變至側風飛行。進一步言之，該方法可包含：由耦合至一驅動機構之一控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之扭轉量。
在又一態樣中，揭示一種系統。該系統可包含用於發射耦合至一繫繩之一飛行器的構件。進一步言之，該系統可包含用於使該飛行器轉變至側風飛行之構件。進一步言之，該系統可包含用於控制該繫 繩在側風飛行期間之扭轉量的構件。
一般技術者將藉由適當參考附圖來閱讀[實施方式]而明白此等以及其他態樣、優點及替代。
100‧‧‧空中風力渦輪機(AWT)
110‧‧‧地面站
120‧‧‧繫繩
130‧‧‧飛行器
150‧‧‧閉合路徑
200‧‧‧空中風力渦輪機(AWT)
210‧‧‧地面站
212‧‧‧處理器
214‧‧‧資料儲存器
216‧‧‧程式指令
218‧‧‧通信系統
220‧‧‧繫繩
222‧‧‧傳輸組件
224‧‧‧通信鏈路
230‧‧‧飛行器
232‧‧‧感測器
234‧‧‧電力系統
236‧‧‧電力產生/轉換組件
238‧‧‧通信系統
242‧‧‧處理器
244‧‧‧資料儲存器
246‧‧‧程式指令
248‧‧‧控制系統
330‧‧‧飛行器
331‧‧‧主翼
332a‧‧‧掛架
332b‧‧‧掛架
334a‧‧‧轉子
334b‧‧‧轉子
334c‧‧‧轉子
334d‧‧‧轉子
335‧‧‧尾桁架
336‧‧‧尾翼總成
336a‧‧‧尾翼
336b‧‧‧垂直穩定翼
420‧‧‧繫繩
422‧‧‧繫繩近端
424‧‧‧繫繩遠端
426‧‧‧長軸
428‧‧‧參考線
510‧‧‧地面站
512‧‧‧絞車卷筒
514‧‧‧平台
542‧‧‧繫繩環架總成
544‧‧‧轉動組件
544a‧‧‧固定部分
544b‧‧‧可轉動部分
600‧‧‧系統
650‧‧‧驅動機構
660‧‧‧控制系統
662‧‧‧連接
700‧‧‧系統
710‧‧‧地面站
712‧‧‧絞車卷筒
720‧‧‧繫繩
720'‧‧‧部件
722‧‧‧長軸
730‧‧‧繫繩環架總成
732‧‧‧海拔高度軸
734‧‧‧方位軸
740‧‧‧滑環
750‧‧‧驅動機構
760‧‧‧控制系統
762‧‧‧連接
770‧‧‧繫繩終端/繫繩終端座架
772‧‧‧第二孔
774‧‧‧連接
800‧‧‧驅動機構
810‧‧‧軸承
812‧‧‧固定部分
814‧‧‧可轉動部分
820‧‧‧心軸
830‧‧‧馬達
832‧‧‧組件
900‧‧‧驅動機構
902‧‧‧引導管
904‧‧‧外殼
906‧‧‧板片
908a‧‧‧第一心軸螺母
908b‧‧‧第二心軸螺母
910‧‧‧軸承
912‧‧‧固定部分
914‧‧‧可轉動部分
920‧‧‧心軸
922‧‧‧第一孔
924‧‧‧噴嘴
930‧‧‧馬達
940‧‧‧驅動組件
942‧‧‧軸
950‧‧‧耦合組件
960‧‧‧從動組件
1000‧‧‧驅動機構
1004‧‧‧外殼
1010‧‧‧鏈條及鏈輪總成
1012‧‧‧驅動鏈輪
1014‧‧‧從動鏈輪
1016‧‧‧鏈條
1016b‧‧‧鬆邊
1018‧‧‧張力器
1042‧‧‧軸
1100‧‧‧驅動機構
1110‧‧‧軸承
1112‧‧‧固定部分
1114‧‧‧可轉動部分
1120‧‧‧心軸
1130‧‧‧馬達
1140‧‧‧從動組件
1200‧‧‧方法
1202‧‧‧區塊
1204‧‧‧區塊
1206‧‧‧區塊
α‧‧‧點
α'‧‧‧點
T‧‧‧扭轉量
圖1根據一實例性實施例描繪一空中風力渦輪機(AWT)。
圖2係根據一實例性實施例繪示一AWT之組件的一簡化方塊圖。
圖3根據一實例性實施例描繪一飛行器。
圖4a至圖4c根據一實例性實施例繪示一繫繩之扭轉。
圖5根據一實例性實施例描繪經由一繫繩而耦合至一地面站之一飛行器。
圖6a根據一實例性實施例描繪用於控制一繫繩之轉動及扭轉的一系統。
圖6b根據一實例性實施例描繪一繫繩區段之一按透視法縮短視圖。
圖7根據一實例性實施例描繪用於控制一繫繩之轉動及扭轉的一系統。
圖8根據一實例性實施例描繪一驅動機構。
圖9a根據一實例性實施例描繪耦合至一繫繩環架總成及一繫繩終端之一驅動機構。
圖9b根據一實例性實施例描繪耦合至一繫繩終端之一驅動機構之橫截面。
圖10根據一實例性實施例描繪一驅動機構之態樣。
圖11根據一實例性實施例描繪一驅動機構。
圖12係根據一實例性實施例繪示一方法的一流程圖。
本文中描述例示性系統及方法。應瞭解，用語「例示性」在本 文中用於意指「充當一實例、例項或繪示」。本文中描述為「例示性」或「繪示性」之任何實施例或特徵未必被解釋為比其他實施例或特徵更佳或更有利。更一般而言，本文中所描述之實施例並非意指限制。應易於瞭解，可依本文中考量之所有各種不同組態配置及組合所揭示系統及方法之某些態樣。
I.概述
繪示性實施例係關於可用於一風能系統(諸如一空中風力渦輪機(AWT))中之飛行器。特定言之，繪示性實施例可與用於控制將一飛行器連接至一地面站之一繫繩之轉動及扭轉的系統相關或呈該系統之形式。
藉由[先前技術]，一AWT可包含一飛行器，其在一閉合路徑(諸如一實質上呈圓形之路徑)中飛行以將風力動能轉換成電能。在一繪示性實施方案中，該飛行器可經由一繫繩而連接至一地面站。雖然被繫栓，但該飛行器可：(i)在一高度範圍內且實質上沿該路徑飛行，且返回至地面；及(ii)經由該繫繩而將電能傳輸至該地面站。(在一些實施方案中，該地面站可將電力傳輸至待起飛及/或降落之該飛行器。)
在一AWT中，當風力不利於發電時，一飛行器可停置於一地面站中及/或停置於一地面站上(或棲息)。當風力有利於發電時(諸如，當一風速在200米(m)之一海拔高度處可達3.5米/秒(m/s)時)，該地面站可部署(或發射)該飛行器。另外，當已部署該飛行器且風力不利於發電時，該飛行器可返回至該地面站。
再者，在一AWT中，一飛行器可經結構設計以盤旋飛行及側風飛行。側風飛行可用於在一運動(諸如一實質上圓形運動)中行進，且因此可為用於產生電能之主要技術。繼而可由該飛行器使用盤旋飛行來使自身準備用於側風飛行及自我定位。特定言之，該飛行器可上升至一位置以進行至少部分基於盤旋飛行之側風飛行。進一步言之，該 飛行器可經由盤旋飛行而起飛及/或降落。
在盤旋飛行中，該飛行器之一主翼之一翼展可定向成實質上平行於地面，且該飛行器之一或多個螺旋槳可引起該飛行器在地面上方盤旋。在一些實施方案中，該飛行器可在盤旋飛行中垂直地上升或下降。再者，在側風飛行中，該飛行器可經定向使得可實質上藉由風力而沿一閉合路徑推進該飛行器，如上文所提及，其可將風力動能轉換成電能。在一些實施方案中，該飛行器之一或多個轉子可藉由使吹入風力減速而產生電能。
在側風飛行期間，將該飛行器連接至該地面站之該繫繩可隨著該飛行器相對於該地面站環繞一軸而扭轉。在一些實施方案中，該繫繩之地面站端與該繫繩之飛行器端之間之扭轉量可基於側風飛行期間之數個參數而變動。該繫繩之扭轉可根據系統設計及操作參數而對該系統產生有利或有害效應。
本文中所描述之實施例可允許利益最大化地控制該繫繩之轉動及扭轉。在一繪示性實施方案中，當該繫繩在該飛行器之側風飛行期間繞軌飛行時，一系統可控制該繫繩之轉動及扭轉量。就具有(若干)電導體之一繫繩而言，可期望使該繫繩之扭轉維持於某一範圍內以減小該等導體之一應變。有益地，該應變之此一減小可避免破壞該等導體及/或可改良該繫繩之一疲勞壽命。
在實例性實施例中，一系統可包含一繫繩、一繫繩環架總成、一驅動機構及一控制系統。在一實例性實施例中，該控制系統可經結構設計以操作該驅動機構來使該繫繩轉動以控制該繫繩之扭轉量。就此配置而言，可主動地控制該繫繩在飛行器之側風飛行期間之扭轉量。
在一些實施方案中，該驅動機構可包含：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一心軸，其可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合 至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該心軸。該馬達可經結構設計以使該心軸及該繫繩轉動。
再者，在一些實施方案中，該驅動機構可包含：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一球形推力滾子軸承；一心軸，其至少經由該球形推力滾子軸承而可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該外殼。該馬達可經結構設計以經由一鏈條及鏈輪總成而使該心軸及該繫繩轉動。
其他實施例可與用於控制一繫繩之轉動及扭轉之方法相關。例如，在一些實施方案中，一方法可涉及：發射連接至該繫繩之一飛行器；使該飛行器轉變至側風飛行；及由耦合至一驅動機構之一控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之扭轉量。
II.繪示性系統
A.空中風力渦輪機(AWT)
圖1根據一實例性實施例描繪一AWT 100。特定言之，AWT 100包含一地面站110、一繫繩120及一飛行器130。如圖1中所展示，繫繩120之一第一端可連接至飛行器且其之一第二端可連接至地面站110。在此實例中，繫繩120可在地面站110上之一個位置處附接至地面站110，且在飛行器130上之三個位置處附接至飛行器130。然而，在其他實例中，繫繩120可在多個位置處附接至地面站110及/或飛行器130之任何部分。
地面站110可用於固持及/或支撐飛行器130，直至飛行器130處於一操作模式中為止。地面站110亦可經結構設計以允許重新定位飛行器130，使得可部署裝置。進一步言之，地面站110可進一步經結構設計以在一降落期間接收飛行器130。地面站110可由可使飛行器130在處於盤旋飛行模式、側風飛行模式及其他飛行模式(諸如向前飛行(其可指稱飛機式飛行))中時適當地保持附接及/或錨定至地面之任何材料 形成。在一些實施方案中，一地面站110可經結構設計用於陸地上。然而，亦可將一地面站110實施於一片水域(諸如湖泊、河流、大海或大洋)上。例如，除此之外，一地面站亦可包含一浮動離岸平台或一船或配置於一浮動離岸平台或一船上。進一步言之，一地面站110可經結構設計以保持固定或相對於地面或一片水域之表面而移動。
另外，地面站110可包含一或多個組件(圖中未展示)(諸如一絞車)，其可變動繫繩120之一長度。例如，當部署飛行器130時，該一或多個組件可經結構設計以放出及/或抽出繫繩120。在一些實施方案中，該一或多個組件可經結構設計以放出及/或抽出繫繩120達一預定長度。作為實例，該預定長度可等於或小於繫繩120之一最大長度。進一步言之，當飛行器130降落於地面站110上時，該一或多個組件可經結構設計以捲收繫繩120。
繫繩120可將由飛行器130產生之電能傳輸至地面站110。另外，繫繩120可將電力傳輸至飛行器130以供能給待起飛、降落、盤旋飛行及/或向前飛行之飛行器130。可依任何形式且使用任何材料來建構繫繩120，該材料可允許傳輸、輸送及/或利用由飛行器130產生之電能及/或將電力傳輸至飛行器130。繫繩120亦可經結構設計以當飛行器130處於一操作模式中時承受飛行器130之一或多個力。例如，繫繩120可包含一芯體，其經結構設計以當飛行器130處於盤旋飛行、向前飛行及/或側風飛行中時承受飛行器130之一或多個力。該芯體可由任何高強度纖維建構。在一些實例中，繫繩120可具有一固定長度及/或一可變長度。例如，在至少一此類實例中，繫繩120可具有140米之一長度。
飛行器130可經結構設計以實質上沿一閉合路徑150飛行以產生電能。如本發明中所使用，術語「實質上沿...」係指「準確地沿...」及/或自「準確地沿...」之一或多個偏差，其不會顯著影響電能之產 生。
除此之外，飛行器130亦可包含各種類型之裝置(諸如一風箏、一直升飛機、一機翼及/或一飛機)或呈該等裝置之形式。飛行器130可由金屬、塑膠及/或其他聚合物之固體結構形成。飛行器130可由任何材料形成，該材料允許一高推力重量比及可用於公用應用中之電能之產生。另外，該等材料可經選擇以允許一快速硬化、冗餘及/或容錯設計，其能夠處置風速及風向之大幅及/或突然轉變。
在各種不同實施例中，閉合路徑150可呈各種不同形狀。例如，閉合路徑150可實質上呈圓形。此外，在至少一此類實例中，閉合路徑150可具有高達265米之一半徑。如本發明中所使用，術語「實質上呈圓形」係指「完全呈圓形」及/或自「完全呈圓形」之一或多個偏差，其不會顯著影響電能之產生，如本文中所描述。閉合路徑150之其他形狀可為一卵形(諸如一橢圓形)、一雷根糖之形狀、數字8之形狀等等。
飛行器130可經操作以沿閉合路徑150之一或多個迴轉行進。如圖1中所展示，飛行器130已沿其行進之閉合路徑150之轉數可由N表示。
B.一AWT之繪示性組件
圖2係繪示AWT 200之組件的一簡化方塊圖。AWT 100可呈AWT 200之形式或在形式上類似於AWT 200。特定言之，AWT 200包含一地面站210、一繫繩220及一飛行器230。地面站110可呈地面站210之形式或在形式上類似於地面站210，繫繩120可呈繫繩220之形式或在形式上類似於繫繩220，且飛行器130可呈飛行器230之形式或在形式上類似於飛行器230。
如圖2中所展示，地面站210可包含一或多個處理器212、資料儲存器214及程式指令216。一處理器212可為一通用處理器或一專用處 理器(例如數位信號處理器、專用積體電路等等)。一或多個處理器212可經組態以執行電腦可讀程式指令216，電腦可讀程式指令216儲存於一資料儲存器214中且可執行以提供本文中所描述之功能性之至少部分。
資料儲存器214可包含可由至少一處理器212讀取或存取之一或多個電腦可讀儲存媒體或呈該一或多個電腦可讀儲存媒體之形式。該一或多個電腦可讀儲存媒體可包含可全部或部分與一或多個處理器212之至少一者整合之揮發性及/或非揮發性儲存組件，諸如光學、磁性、有機或其他記憶體或磁碟儲存器。在一些實施例中，可使用一單一實體裝置(例如一個光學、磁性、有機或其他記憶體或磁碟儲存單元)來實施資料儲存器214，而在其他實施例中，可使用兩個或兩個以上實體裝置來實施資料儲存器214。
如本文中所提及，資料儲存器214可包含電腦可讀程式指令216及可能之額外資料，諸如地面站210之診斷資料。因而，資料儲存器214可包含程式指令以執行或促進一些或所有本文中所描述之功能性。
在一進一步態樣中，地面站210可包含一通信系統218。通信系統218可包含一或多個無線介面及/或一或多個有線介面，其等允許地面站210經由一或多個網路而通信。此等無線介面可依據一或多個無線通信協定(諸如Bluetooth、WiFi(例如一IEEE 802.11協定)、長期演進(LTE)、WiMAX(例如一IEEE 802.16標準)、一射頻ID(RFID)協定、近場通信(NFC)及/或其他無線通信協定)而提供通信。此等有線介面可包含一乙太網路介面、一通用串列匯流排(USB)介面或類似介面以經由至一有線網路之一導線、一雙絞線、一同軸電纜、一光學鏈路、一光纖鏈路或其他實體連接而通信。地面站210可經由通信系統218而與飛行器230、其他地面站及/或其他實體(例如一命令中心)通 信。
在一實例性實施例中，地面站210可包含允許短程通信及長程通信兩者之通信系統218。例如，地面站210可經組態以使用Bluetooth來進行短程通信及依據一CDMA協定來進行長程通信。在此一實施例中，地面站210可經組態以用作為一「熱點」或換言之，用作為一遠端支援裝置(例如繫繩220、飛行器230及其他地面站)與一或多個資料網路(諸如蜂巢式網路及/或網際網路)之間之一閘道或代理。經如此組態之後，地面站210可促進遠端支援裝置本身無法依其他方式執行之資料通信。
例如，地面站210可提供至遠端裝置之一WiFi連接，且充當一蜂巢式服務提供者之資料網路之一代理或閘道，地面站210可依據(例如)一LTE或一3G協定而連接至該蜂巢式服務提供者之資料網路。地面站210亦可充當遠端裝置無法依其他方式存取之其他地面站或一命令中心之一代理或閘道。
再者，如圖2中所展示，繫繩220可包含傳輸組件222及一通信鏈路224。傳輸組件222可經組態以將電能自飛行器230傳輸至地面站210及/或將電能自地面站210傳輸至飛行器230。在各種不同實施例中，傳輸組件222可呈各種不同形式。例如，傳輸組件222可包含經組態以傳輸電力之一或多個導體。此外，在至少一此類實例中，該一或多個導體可包含允許傳導電流之鋁及/或任何其他材料。再者，在一些實施方案中，傳輸組件222可包圍繫繩220之一芯體(圖中未展示)。
地面站210可經由通信鏈路224而與飛行器230通信。通信鏈路224可為雙向的且可包含一或多個有線及/或無線介面。此外，可存在組成通信鏈路224之至少一部分之一或多個路由器、開關及/或其他裝置或網路。
進一步言之，如圖2中所展示，飛行器230可包含一或多個感測 器232、一電力系統234、電力產生/轉換組件236、一通信系統238、一或多個處理器242、資料儲存器244、程式指令246及一控制系統248。
在各種不同實施例中，感測器232可包含各種不同感測器。例如，感測器232可包含一全球定位系統(GPS)接收器。該GPS接收器可經組態以提供熟知GPS系統(其可指稱一全球導航衛星系統(GNNS))之典型資料，諸如飛行器230之GPS座標。此GPS資料可由AWT 200用於提供本文中所描述之各種功能。
作為另一實例，感測器232可包含一或多個風力感測器，諸如一或多個皮託管。該一或多個風力感測器可經組態以偵測表觀及/或相對風力。此風力資料可由AWT 200用於提供本文中所描述之各種功能。
作為又一實例，感測器232可包含一慣性量測單元(IMU)。該IMU可包含一加速計及一陀螺儀兩者，其等可一起用於判定飛行器230之定向。特定言之，該加速計可量測飛行器230相對於地面之定向，而該陀螺儀量測圍繞一軸(諸如飛行器230之一中心線)之轉速。IMU係市售之低成本低電力封裝。例如，該IMU可呈一小型化微機電系統(MEMS)或一奈機電系統(NEMS)之形式或包含該小型化MEMS或NEMS。亦可利用其他類型之IMU。該IMU除包含加速計及陀螺儀之外，亦可包含可有助於更佳地判定位置之其他感測器。此等感測器之兩個實例係磁力計及壓力感測器。其他實例亦係可行的。
雖然一加速計及陀螺儀可有效判定飛行器230之定向，但量測之微小誤差會隨時間流逝而加劇且導致一更顯著誤差。然而，一實例性飛行器230能夠藉由使用一磁力計來量測方向而緩和或減小此等誤差。一磁力計之一實例係一低電力之數位3軸磁力計，其可用於實現用於精確前進資訊之一定向獨立電子羅盤。然而，亦可利用其他類型 之磁力計。
飛行器230亦可包含一壓力感測器或氣壓計，其可用於判定飛行器230之海拔高度。替代地，其他感測器(諸如音波測高計或雷達測高計)可用於提供海拔高度之一指示，其可有助於改良IMU之準確度及/或防止IMU之漂移。另外，飛行器230可包含經結構設計以偵測分佈於繫繩220至飛行器230之一連接之間之力的一或多個測力計。
如本文中所提及，飛行器230可包含電力系統234。在各種不同實施例中，電力系統234可呈各種不同形式。例如，電力系統234可包含用於將電力提供至飛行器230之一或多個電池。在一些實施方案中，該一或多個電池可再充電且各電池可經由該電池與一電源供應器之間之一有線連接及/或經由一無線充電系統(諸如將一外部時變磁場施加至一內部電池之一感應充電系統及/或使用自一或多個太陽能電池板收集之能量之充電系統)而再充電。
作為另一實例，電力系統234可包含用於將電力提供至飛行器230之一或多個馬達或引擎。在一些實施方案中，該一或多個馬達或引擎可由一燃料(諸如烴基燃料)供能。此外，在此等實施方案中，該燃料可儲存於飛行器230上且經由一或多個流體導管(諸如管道)而輸送至該一或多個馬達或引擎。在一些實施方案中，可將電力系統234全部或部分實施於地面站210上。
如本文中所提及，飛行器230可包含電力產生/轉換組件236。在各種不同實施例中，電力產生/轉換組件236可呈各種不同形式。例如，電力產生/轉換組件236可包含一或多個發電機，諸如高速直驅式發電機。就此配置而言，該一或多個發電機可由一或多個轉子驅動。此外，在至少一此類實例中，該一或多個發電機可依可超過60%之一利用率以每秒11.5米之全額定功率風速操作，且該一或多個發電機可產生自40千瓦特至600百萬瓦特之電力。
再者，如本文中所提及，飛行器230可包含一通信系統238。通信系統238可呈通信系統218之形式或在形式上類似於通信系統218。飛行器230可經由通信系統238而與地面站210、其他飛行器及/或其他實體(例如一命令中心)通信。
在一些實施方案中，飛行器230可經組態以用作為一「熱點」或換言之，用作為一遠端支援裝置(例如地面站210、繫繩220、其他飛行器)與一或多個資料網路(諸如蜂巢式網路及/或網際網路)之間之一閘道或代理。經如此組態之後，飛行器230可促進遠端支援裝置本身將無法依其他方式執行之資料通信。
例如，飛行器230可提供至遠端裝置之一WiFi連接，且充當一蜂巢式服務提供者之資料網路的一代理或閘道，飛行器230可依據(例如)一LTE或一3G協定而連接至該蜂巢式服務提供者之資料網路。飛行器230亦可充當遠端裝置無法依其他方式存取之其他飛行器或一命令站之一代理或閘道。
如本文中所提及，飛行器230可包含一或多個處理器242、程式指令246及資料儲存器244。一或多個處理器242可經組態以執行電腦可讀程式指令246，電腦可讀程式指令246儲存於資料儲存器244中且可執行以提供本文中所描述之功能性之至少部分。一或多個處理器242可呈一或多個處理器212之形式或在形式上類似於一或多個處理器212，資料儲存器244可呈資料儲存器214之形式或在形式上類似於資料儲存器214，且程式指令246可呈程式指令216之形式或在形式上類似於程式指令216。
再者，如本文中所提及，飛行器230可包含控制系統248。在一些實施方案中，控制系統248可經組態以執行本文中所描述之一或多個功能。可使用機械系統及/或使用硬體、韌體及/或軟體來實施控制系統248。作為一實例，控制系統248可呈儲存於一非暫時性電腦可讀 媒體上之程式指令及執行該等指令之一處理器之形式。可將控制系統248全部或部分實施於飛行器230及/或定位於飛行器230遠端處之至少一實體(諸如地面站210)上。一般而言，實施控制系統248之方式可根據特定應用而變動。
雖然上文已描述飛行器230，但應瞭解，本文中所描述之方法及系統可涉及連接至一繫繩(諸如繫繩220及/或繫繩120)之任何適合飛行器。
C.繪示性飛行器
圖3根據一實例性實施例描繪一飛行器330。飛行器130及/或飛行器230可呈飛行器330之形式或在形式上類似於飛行器330。特定言之，飛行器330可包含一主翼331、掛架332a、332b、轉子334a、334b、334c、334d、一尾桁架335、及一尾翼總成336。此等組件之任何者可呈任何外形形狀，其允許使用提升組件來抵抗重力及/或使飛行器330向前移動。
主翼331可對飛行器330提供一主提升力。主翼331可為一或多個剛性或撓性翼片，且可包含各種控制表面，諸如小翼、襟翼(例如富勒(Fowler)襟翼、霍納(Hoerner)襟翼、分裂式襟翼及其類似者)、方向舵、升降舵、擾流板、俯衝減速板等等。該等控制表面可用於使飛行器330穩定及/或減小在盤旋飛行、向前飛行及/或側風飛行期間對飛行器330之拖曳。
主翼331及掛架332a、332b可為適合於飛行器330在盤旋飛行、向前飛行及/或側風飛行中接合之任何材料。例如，主翼331及掛架332a、332b可包含碳纖維及/或無鹼玻璃，且包含內部支撐翼樑或其他結構。再者，主翼331及掛架332a、332b可具有各種尺寸。例如，主翼331可具有與一習知風力渦輪機葉片對應之一或多個尺寸。作為另一實例，主翼331可具有8米之一翼展、4平方米之一面積、及15之 一縱橫比。
掛架332a、332b可將轉子334a、334b、334c及334d連接至主翼331。在一些實例中，掛架332a、332b可呈一升力體翼片(例如一機翼)之形式或在形式上類似於該升力體翼片。在一些實例中，對應轉子(例如掛架332a上之轉子334a與轉子334b)之間之一垂直間隔可為0.9米。
轉子334a、334b、334c及334d可經結構設計以驅動用於產生電能之一或多個發電機。在此實例中，轉子334a、334b、334c及334d可各包含一或多個葉片，諸如三個葉片或四個葉片。該等轉子葉片可經由與風相互作用而轉動且用於驅動該一或多個發電機。另外，轉子334a、334b、334c及334d亦可經結構設計以在飛行期間對飛行器330提供推力。就此配置而言，轉子334a、334b、334c及334d可用作為一或多個推進單元，諸如一螺旋槳。雖然在此實例中將轉子334a、334b、334c及334d描繪為四個轉子，但在其他實例中，飛行器330可包含任何數目個轉子，諸如四個以下轉子或四個以上轉子(例如八個轉子)。
一尾桁架335可將主翼331連接至可包含一尾翼336a及一垂直穩定翼336b之尾翼總成336。尾桁架335可具有各種尺寸。例如，尾桁架335可具有2米之一長度。再者，在一些實施方案中，尾桁架335可呈飛行器330之一主體及/或機身之形式。在此等實施方案中，尾桁架335可承載一有效負載。
尾翼336a及/或垂直穩定翼336b可用於使飛行器330穩定及/或減小在盤旋飛行、向前飛行及/或側風飛行期間對飛行器330之拖曳。例如，尾翼336a及/或垂直穩定翼336b可用於維持飛行器330在盤旋飛行、向前飛行及/或側風飛行期間之一節距。尾翼336a及垂直穩定翼336b可具有各種尺寸。例如，尾翼336a可具有2米之一長度。再者， 在一些實例中，尾翼336a可具有0.45平方米之一表面積。進一步言之，在一些實例中，尾翼336a可位於飛行器330之一質心上方1米處。
雖然上文已描述飛行器330，但應瞭解，本文中所描述之系統及方法可涉及連接至一空中風力渦輪機繫繩(諸如繫繩120及/或繫繩220)之任何適合飛行器。
D.繪示性繫繩扭轉
圖4a至圖4c根據一實例性實施例描繪一繫繩420之扭轉。繫繩120及/或繫繩220可呈繫繩420之形式或在形式上類似於繫繩420。參考圖4a，繫繩420包含一繫繩近端422、一繫繩遠端424，且一長軸426被界定為在繫繩近端422與繫繩遠端424之間延伸。在所繪示之實例中，繫繩遠端424可耦合至一飛行器(圖中未展示)，諸如飛行器330。繫繩近端422可耦合至一地面站(圖中未展示)，諸如地面站110及/或地面站210。另外，繫繩420可包含耦合至該飛行器之至少一絕緣電導體(圖中未展示)。在一些實施例中，繫繩420可包含一芯體(圖中未展示)，且該至少一絕緣電導體之一返回路徑可包含沿該芯體之傳導。再者，在此等實施例中，該芯體可包含碳。進一步言之，在一些實施例中，該至少一絕緣電導體之一返回路徑可包含自由體電容。
圖4a至圖4c及描繪繫繩之剩餘圖僅供繪示且無法反映所有組件或連接。進一步言之，作為繪示，該等圖無法反映實際操作條件，而是僅繪示所描述之實施例。例如，雖然一筆直圓柱體可用於繪示所描述之繫繩實施例，但在環繞側風飛行期間，繫繩實際上可展現地面站與飛行器之間之某一落差。進一步言之，該等圖中之相對尺寸可不按比例繪製，而是僅繪示所描述之實施例。
圖4a至圖4c繪示飛行器330沿一閉合路徑(諸如閉合路徑150)行進時之繫繩420之繫繩近端422與繫繩遠端424之間之扭轉。在一些實施例中，可將繫繩420之扭轉量量測為繫繩420上之繫繩遠端424處之一 點α與繫繩420上之繫繩近端422處之一點α'之間之一角距離。其他量測點亦係可行的。例如，扭轉量可在位於繫繩遠端424與繫繩近端422之間之兩個或兩個以上點處。如圖4a至圖4c中所展示，繫繩420之扭轉量可隨著飛行器330已沿其行進之閉合路徑之轉數(N)增加而增加。
例如，如圖4a中所展示，在飛行器開始側風繞軌飛行之前，飛行器無法開始沿一閉合路徑之任何迴轉(N=0)且因此繫繩可不經歷任何轉動。據此，在點α與點α'之間延伸之繫繩420上之一繪示性參考線428可實質上平行於繫繩之長軸426。就此配置而言，繫繩420之扭轉量可實質上為零且點α與點α'之間之角距離可實質上為零。
如本發明中所使用，術語「實質上平行」係指「完全平行」或自「完全平行」之一或多個偏差，其不會顯著影響控制一繫繩之轉動及扭轉，如本文中所描述。另外，如本發明中所使用，術語「實質上為零」係指「恰好為零」或自「恰好為零」之一或多個偏差，其不會顯著影響控制一繫繩之轉動及扭轉，如本文中所描述。
如圖4b中所展示，在飛行器330完成一次繞軌飛行且因此N=1之後，繫繩420可圍繞長軸426扭轉，使得繫繩近端422不轉動，而繫繩遠端424因飛行器之該繞軌飛行而轉動。因此，參考線428可形成圍繞長軸426之一螺旋線。就此配置而言，N=1時之點α與點α'之間之角距離可大於N=0時之點α與點α'之間之角距離。據此，N=1時之繫繩420之扭轉量可大於N=0時之繫繩420之扭轉量。
進一步言之，如圖4c中所展示，在飛行器330完成兩次繞軌飛行且因此N=2之後，繫繩420可圍繞長軸426進一步扭轉。在所繪示之實例中，參考線428之螺旋節距可大於圖4b中之參考線428之螺旋節距。就此配置而言，N=2時之點α與點α'之間之角距離可大於N=1時之點α與點α'之間之角距離。據此，N=2時之繫繩420之扭轉量可大於N=1時之繫繩420之扭轉量。
E.經由一繫繩而耦合至一地面站之飛行器
圖5根據一實例性實施例描繪經由繫繩420而耦合至一地面站510之飛行器330。參考圖5，地面站510可包含一絞車卷筒512及一平台514。地面站110及/或地面站210可呈地面站510之形式或在形式上類似於地面站510。圖5僅供繪示且無法反映所有組件或連接。
如圖5中所展示，繫繩420之繫繩近端422可耦合至一繫繩環架總成542且其之繫繩遠端424耦合至飛行器330。另外或替代地，繫繩420之至少一部分(例如至少一絕緣電導體)可穿過繫繩環架總成542。在一些實施例中，繫繩420可端接於繫繩環架總成542處。再者，如圖5中所展示，繫繩環架總成542亦可耦合至絞車卷筒512，絞車卷筒512繼而可耦合至平台514。在一些實施例中，繫繩環架總成542可經結構設計以圍繞一或多個軸(諸如一海拔高度軸及一方位軸)轉動以允許繫繩近端422回應於飛行器330之移動而在該等軸上移動。
位於繫繩420與繫繩環架總成542之間之一轉動組件544可允許繫繩420圍繞繫繩420之長軸426轉動(如圖4a至圖4c中所展示且如相對於圖4a至圖4c所描述)。在一些實施例中，繫繩420之至少一部分可穿過轉動組件544。再者，在一些實施例中，繫繩420可穿過轉動組件544。進一步言之，在一些實施例中，轉動組件544可包含一固定部分544a及一可轉動部分544b，例如，可轉動部分544b呈一或多個軸承及/或滑環之形式。固定部分544a可耦合至繫繩環架總成542。可轉動部分544b可耦合至繫繩420。
用語「固定於轉動組件544之固定部分544a中」之使用不意欲使固定部分544a受限於一固定組態。在此實例中，固定部分544a可在由繫繩環架總成542描述之軸(例如海拔高度及方位)上移動，且可隨著絞車卷筒512轉動而圍繞地面站510轉動，但固定部分544a不會圍繞繫繩420(即，相對於繫繩之長軸426)轉動。再者，在此實例中，轉動組 件544之可轉動部分544b可耦合至繫繩420且經結構設計以實質上隨著繫繩420轉動而轉動。
經由轉動組件544，繫繩420可隨著飛行器330繞軌飛行而圍繞沿長軸426之其中心線轉動。繫繩遠端424可轉動不同於繫繩近端422之量以導致沿繫繩420之長度之扭轉量。就此配置而言，繫繩420之扭轉量可基於飛行器330之側風飛行期間之數個參數而變動。
F.用於控制一繫繩之轉動及扭轉的系統
圖6a根據一實例性實施例描繪用於控制繫繩420之轉動及扭轉的一系統600。特定言之，系統600包含一驅動機構650及一控制系統660。參考圖6a，繫繩420之繫繩近端422可耦合至一繫繩環架總成542且其之繫繩遠端424耦合至飛行器330。另外或替代地，繫繩420之至少一部分可穿過繫繩環架總成542。在一些實施例中，繫繩420可端接於繫繩環架總成542處。繫繩環架總成542可耦合至絞車卷筒512，絞車卷筒512繼而可耦合至平台514。例如，繫繩420、繫繩環架總成542之連接、以及其他連接可如相對於圖5所描述。
驅動機構650可耦合至繫繩環架總成542，且繫繩420可穿過驅動機構650。在一些實施例中，驅動機構650可包含一馬達(例如一伺服馬達)及一軸承。驅動機構650可經由至繫繩之一直接連接或經由耦合至繫繩420之一組件之轉動而使繫繩420圍繞沿長軸426之其中心線主動地轉動。繫繩遠端424可轉動不同於繫繩近端422之量以導致沿繫繩420之長度之扭轉量。就此配置而言，繫繩420之扭轉量可基於飛行器330之側風飛行期間之數個參數而變動。
控制系統660經結構設計以控制系統600及其組件之(若干)操作。在一些實施例中，控制系統660可經結構設計以執行本文中所描述之一或多個功能。例如，在一些實施例中，控制系統660可經結構設計以操作驅動機構650來控制繫繩420之扭轉。在所繪示之實施例中，控 制系統660藉由一連接662而至少連接至驅動機構650，但其他替代或額外連接係可行的，其包含(但不限於)繫繩420及飛行器330。就此配置而言，可主動地控制繫繩420在飛行器330之側風飛行期間之扭轉量。在一些實例中，連接662可包含一有線連接或一無線連接。
控制系統660可在形式上類似於控制系統248。例如，可使用機械系統及/或使用硬體、韌體及/或軟體來實施控制系統660。作為一實例，控制系統660可呈儲存於一非暫時性電腦可讀媒體上之程式指令及執行該等指令之一處理器之形式。可將控制系統660全部或部分實施於地面站510及/或位於該地面站遠端處之至少一實體(諸如飛行器330)上。一般而言，實施控制系統660之方式可根據特定應用而變動。
控制系統660可經結構設計以操作驅動機構650來控制繫繩420之扭轉量。圖6b描繪繫繩420之一按透視法縮短視圖，其中將繫繩420之扭轉量T界定為沿繫繩420之長度之兩個點之間之一角距離。在所展示之實例中，點α'及α分別位於繫繩近端422及繫繩遠端424處，但在其他實施例中，該等點可位於別處。
在一些情況中，可期望繫繩420之扭轉係正的。此可藉由以下操作而完成：經由驅動機構650而維持繫繩近端422之一轉速，使得當繫繩420超出一自然狀態時(例如，當未經由一驅動機構而施加扭矩或張力且允許繫繩近端422經由一自由運行轉動組件而自由轉動時)，繫繩近端422朝向飛行器330軌道之方向扭轉固定量或可變量。此可指稱一前導模式。在此等實施例中，控制系統660可經結構設計以在該前導模式中操作驅動機構650。
進一步言之，在一些實施例中，可期望繫繩420之扭轉係負的。所展示之圖6b可繪示飛行器逆時針繞軌飛行時之具有一負扭轉之一繫繩。負扭轉可藉由以下操作而完成：經由驅動機構650而維持繫繩近 端422之一轉速，使得繫繩近端422遠離轉動方向扭轉固定量或可變量，但繫繩近端422仍可在飛行器330軌道之方向上轉動。此可指稱一滯後模式。在此等實施例中，控制系統660可經結構設計以在該滯後模式中操作驅動機構650。再者，在一些實施例中，可期望繫繩420之扭轉實質上為零。
另外，在一些實施例中，控制系統660可經結構設計以依可變速度、固定速度或依一接通/切斷方式操作驅動機構650以使所要扭轉維持於某一操作範圍內。例如，控制系統660可經結構設計以藉由啟動或停用驅動機構650(例如，脈衝調制耦合至繫繩420之一驅動馬達)而使繫繩420之扭轉維持於值之一範圍內。作為另一實例，控制系統660可經結構設計以藉由引起驅動機構650依一恆定速率轉動而使繫繩420之扭轉維持於值之一範圍內。作為又一實例，控制系統660可經結構設計以藉由引起驅動機構650依一可變速率轉動而使繫繩420之扭轉維持於值之一範圍內。在此等實例中，可至少參考繫繩420之轉速而判定該可變速率。例如，在至少一此類實例中，可至少參考繫繩遠端424之轉速或飛行器330之一轉速而判定該可變速率。進一步言之，在至少一此類實例中，可至少參考繫繩近端422之轉速而判定該可變速率。
再者，在一些實施例中，控制系統660可經結構設計以判定影響一AWT(諸如AWT 100及/或AWT 200)之一或多個操作或環境參數，且接著至少部分基於所判定之參數而控制繫繩420之扭轉量。作為實例，該等參數可包含繫繩420之張力、飛行器330之位置、飛行器330上之(若干)負載、飛行器330之速度、(若干)風速、一繫繩420導體之溫度、環境溫度、導體電阻、及/或在一導體中流動之電流。例如，可藉由增加或減少繫繩420之扭轉而增大或減小繫繩420之張力。此外，在至少一此類實施例中，當繫繩420包含兩個或兩個以上層時， 可期望維持繫繩420之該等層之間之一相對張力。控制系統660可至少部分藉由飛行器230之感測器232之任何者提供之資訊而判定該等參數。在一些實施例中，前導模式可至少部分基於該等所判定之參數。就此配置而言，前導模式可耦合至繫繩420之張力、飛行器330之位置、飛行器330上之(若干)負載、飛行器330之速度、(若干)風速、一繫繩420導體之溫度、環境溫度、導體電阻、及/或在一導體中流動之電流。再者，在一些實施例中，滯後模式可至少部分基於該等所判定之參數。就此配置而言，滯後模式可耦合至繫繩420之張力、飛行器330之位置、飛行器330上之(若干)負載、飛行器330之速度、(若干)風速、一繫繩420導體之溫度、環境溫度、導體電阻、及/或在一導體中流動之電流。
雖然在系統600中驅動機構650可耦合至繫繩環架總成542，但在其他實例性系統中驅動機構650可代以耦合至飛行器330。例如，在一些實施例中，驅動機構650可耦合至飛行器330及繫繩遠端424。
圖7根據一實例性實施例描繪用於控制一繫繩720之轉動及扭轉的一系統700。參考圖7，系統700包含一地面站710(圖中未完全展示)、一絞車卷筒712、繫繩720、一繫繩環架總成730、一滑環740、一驅動機構750、一控制系統760及一繫繩終端770。圖7僅供繪示且無法反映所有組件或連接。
如圖7中所展示，繫繩環架總成730可耦合至絞車卷筒712。在一些實施例中，繫繩環架總成730可經結構設計以圍繞一或多個軸(其包含一海拔高度軸732及一方位軸734)轉動。可自頁面向外導引海拔高度軸732(如由逆時針箭頭所指示)。在一些實施例中，繫繩720之至少一部分可穿過繫繩環架總成730。再者，在一些實施例中，繫繩720可端接於繫繩環架總成730處。在一些實例中，部件720'可為繫繩720之一部分。再者，在一些實例中，部件720'可為連接至繫繩720之一或 多個纜線(或導線)。繫繩720可包含一長軸722及至少一導體(圖中未展示)。
再者，部件720'可耦合至滑環740，且滑環740可耦合至絞車卷筒712，或替代地，耦合至地面站710之某一其他部分(圖中未展示)。進一步言之，在一些實施例中，滑環740可耦合至地面。滑環740可包含一固定部分、一可轉動部分及一或多個絕緣導電路徑。該一或多個絕緣導電路徑可提供部件720'與一或多個地面側電連接之間之一電連接。
驅動機構750可耦合至繫繩環架總成730，且繫繩720可穿過驅動機構750。經由驅動機構750，繫繩720可圍繞沿長軸722之其中心線轉動。驅動機構750可呈驅動機構650之形式或在形式上類似於驅動機構650。
進一步言之，驅動機構750可藉由一連接762而耦合至控制系統760。控制系統760可經結構設計以操作驅動機構750來依相同或類似於控制系統660之方式控制繫繩720之扭轉。控制系統760可呈控制系統660之形式或在形式上類似於控制系統660，且連接762可呈連接662之形式或在形式上類似於連接662。在一些實施例中，控制系統760可耦合至系統700之另一組件(其包含地面站710及/或繫繩環架總成730)。
再者，繫繩終端770可耦合至驅動機構750，且繫繩720可穿過繫繩終端770。就此配置而言，驅動機構750可使繫繩終端770圍繞繫繩720之長軸722轉動。
如圖7中所繪示，絞車卷筒712可包含各種結構組件(例如樑、支柱、支架、板片等等)以支撐系統700之組件，該等組件包含繫繩720、部件720'、繫繩環架總成730、滑環740、驅動機構750、控制系統760及/或繫繩終端770之至少一部分。進一步言之，在一些實施例 中，繫繩720可耦合至飛行器330。然而，在其他實施例中，繫繩720可耦合至其他載具及/或其他負載。此外，在至少一此類實施例中，該等其他載具及/或其他負載可沿一閉合路徑行進。
雖然在系統700中部件720'可耦合至滑環740，但在其他實例性系統中，繫繩720或部件720'可藉由電容耦合或電感耦合而耦合至至少一地面側電連接。再者，在一些實例性系統中，繫繩720或部件720'可透過產生交流電或交流儲能之一裝置而耦合至至少一地面側電連接。
G.繪示性驅動機構
圖8根據一實例性實施例描繪一驅動機構800。驅動機構650及/或驅動機構750可呈驅動機構800之形式或類似於驅動機構800。驅動機構800包含一軸承810、一心軸820及一馬達830。軸承810包含一固定部分812及一可轉動部分814。如圖8中所展示，心軸820可耦合至軸承810之可轉動部分，且繫繩720可穿過心軸820。就此配置而言，繫繩720可耦合至心軸820且可與心軸820一起轉動。
進一步言之，馬達830可藉由一或多個組件832而耦合至心軸820且經結構設計以使心軸820相對於軸承810之固定部分812轉動。就此配置而言，馬達830可經結構設計以使心軸820(及因此穿過心軸820之繫繩720之部分)圍繞繫繩720之長軸722轉動。在一些實施例中，使心軸820及繫繩720轉動之馬達830可相較於繫繩720在側風飛行期間使軸承被動地轉動時之情況而減小軸承810上之一負載及/或軸承810上之磨損。
在一些實施例中，控制系統760可耦合至馬達830且經結構設計以操作馬達830來控制繫繩720之一扭轉。例如，在一些實施例中，控制系統760可經結構設計以操作馬達830來引起驅動機構800在參考圖6b所描述之前導模式中操作。再者，在一些實施例中，控制系統760 可經結構設計以操作馬達830來引起驅動機構在參考圖6b所描述之滯後模式中操作。
進一步言之，在一些實施例中，控制系統760可經結構設計以依可變速度、固定速度或依一接通/切斷方式操作馬達830以使繫繩720之所要扭轉維持於某一操作範圍內。例如，控制系統760可經結構設計以藉由啟動或停用馬達830(例如，脈衝調制馬達830)而使繫繩720之扭轉維持於值之一範圍內。作為另一實例，控制系統760可經結構設計以藉由引起馬達830依一恆定速率轉動而使繫繩720之扭轉維持於值之一範圍內。作為又一實例，控制系統760可經結構設計以藉由引起馬達830依一可變速率轉動而使繫繩720之扭轉維持於值之一範圍內。在此等實例中，可至少參考繫繩720之轉速而判定該可變速率。
可依各種方式配置馬達830及心軸820。例如，在一些實施例中，馬達830可自心軸820偏移。替代地，在一些實施例中，馬達830可與心軸820同軸。
圖9a及圖9b根據一實例性實施例描繪一驅動機構900。驅動機構650、驅動機構750及/或驅動機構800可呈驅動機構900之形式或在形式上類似於驅動機構900。特定言之，圖9a描繪耦合至繫繩環架總成730及繫繩終端770之驅動機構900，且圖9b描繪耦合至繫繩終端770之驅動機構900之一橫截面圖。
參考圖9a，驅動機構900包含一引導管902、一外殼904、一板片906、一第一心軸螺母908a、一第二心軸螺母908b、一心軸920及一馬達930。如圖9a中所展示，心軸920可耦合至繫繩終端座架770及引導管902。進一步言之，繫繩720可耦合至心軸920。進一步言之，心軸920可穿過外殼904且耦合至板片906。引導管902繼而可耦合至外殼904。在一些實施例中，引導管902可藉由一焊接連接而耦合至外殼904。板片906可經由第一心軸螺母908a及第二心軸螺母908b而耦合至 繫繩環架總成730。就此配置而言，外殼904可固定至繫繩環架總成730，且心軸920可轉動地耦合至外殼904。在一些實施例中，外殼904可指稱一罩殼。
進一步言之，馬達930可耦合至外殼904。在一些實施例中，馬達930可依相同或類似於馬達830耦合至控制系統760之方式的方式耦合至控制系統760(圖中未展示)。再者，在一些實施例中，控制系統760可經結構設計以依相同或類似於控制系統760可經結構設計以操作馬達830來控制繫繩720之一扭轉之方式的方式操作馬達930來控制繫繩720之一扭轉。在驅動機構900中，馬達930可自心軸920偏移。
引導管902、外殼904、板片906、第一心軸螺母908a、第二心軸螺母908b及心軸920可包括各種材料。例如，在一些實施例中，引導管902、外殼904及/或板片906可包括一金屬，諸如一鋁合金。此外，在至少一此類實施例中，引導管902、外殼904及/或板片906可包括6061T6系列鋁。再者，在一些實施例中，第一心軸螺母908a、第二心軸螺母908b及/或心軸920可包括一不鏽鋼。此外，在至少一此類實施例中，第一心軸螺母908a、第二心軸螺母908b及/或心軸920可包括購自AK Steel之17-4PH H900不鏽鋼。另外，在一些實例中，第一心軸螺母908a及/或第二心軸螺母908b可進一步包括鍍硬鉻。可基於各種參數(其包含繫繩720之至少一尺寸(例如直徑)及/或繫繩720之負載)而選擇引導管902、外殼904、第一心軸螺母908a、第二心軸螺母908b及心軸920之至少一尺寸或參數。例如，可基於繫繩720之該至少一尺寸及/或繫繩720之負載而選擇心軸920之一軸承直徑、偏轉、圓度、直度及/或拋光度。進一步言之，在一些實施例中，可依據包括某一時間段(諸如10年)之一使用壽命而設計心軸920。進一步言之，在一些實施例中，心軸920可經設計以承受(例如)100千牛頓(kN)至280kN之間之一負載。另外，板片906可經設計以承受(例如)280kN之一負 載。
參考圖9b，驅動機構900包含一軸承910、一驅動組件940、至少一耦合組件950及一從動組件960。另外，心軸920包含一第一孔922及一噴嘴924，且繫繩終端770包含一第二孔772。
繫繩720可穿過心軸920之第一孔922及心軸920之噴嘴924。在一些實施例中，可基於繫繩720之至少一尺寸及/或繫繩720上之負載而選擇第一孔922之至少一尺寸及/或噴嘴924之至少一尺寸。當繫繩720穿過心軸920之第一孔922時，繫繩之長軸722可與心軸920之一中心線對應。
如圖9b中所展示，軸承910包含一固定部分912及一可轉動部分914。軸承910之固定部分912可耦合至引導管902。就此配置而言，在一些實施例中，軸承910之固定部分912可耦合至繫繩環架總成730。心軸920可耦合至軸承910之可轉動部分914且可相對於軸承910之固定部分912轉動。額外軸承可在轉動期間支撐心軸920。例如，在一些實施例中，一後軸承總成可將心軸920可轉動地耦合至繫繩環架總成730。此外，在至少一此類實施例中，繫繩環架總成730可包含該後軸承總成。
在各種不同實施例中，軸承910可呈各種不同形式。例如，在一些實施例中，軸承910可包含一球形推力滾子軸承。再者，在一些實施例中，軸承910可包含至少一200毫米(mm)滾子元件。進一步言之，在一些實施例中，軸承910可包含購自SFK之SFK 6013-2RS1軸承。可基於心軸920之至少一尺寸(例如直徑)及/或繫繩720之負載而選擇軸承910之至少一尺寸(例如可轉動部分914之內徑)。進一步言之，在一些實施例中，可依據包括某一時間段(諸如10年)之一使用壽命而設計軸承910。進一步言之，在一些實施例中，軸承910可包含一推力滾珠軸承。進一步言之，在一些實施例中，軸承910可包含一軸承堆 疊。
馬達930可藉由驅動組件940、至少一耦合組件950及從動組件960而耦合至心軸920。例如，如圖9b中所展示，馬達930耦合至驅動組件940且可經結構設計以使驅動組件940轉動。在一些實施例中，馬達930可經結構設計以使驅動組件940圍繞實質上平行於繫繩720之長軸722之一軸942轉動。驅動組件940可包含(例如)一或多個鏈輪、皮帶輪及/或齒輪。
進一步言之，如圖9b中所展示，驅動組件940耦合至從動組件960且可經結構設計以使從動組件960轉動。在一些實施例中，驅動組件940可經結構設計以使從動組件960圍繞繫繩720之長軸722轉動。從動組件960可包含(例如)一或多個鏈輪、皮帶輪及/或齒輪。
進一步言之，如圖9b中所展示，驅動組件940藉由至少一耦合組件950而耦合至從動組件960。進一步言之，如圖9b中所展示，從動組件960耦合至心軸920且經結構設計以使心軸920轉動。在一些實施例中，從動組件960可經結構設計以使心軸920圍繞繫繩之長軸722(及因此心軸920之中心線)轉動。至少一耦合組件950可包含(例如)一或多個鏈條、皮帶(例如計時皮帶、V形皮帶等等)及/或齒輪。在所繪示之實例中，驅動組件940及從動組件960可位於相同平面中。就此配置而言，驅動組件940可與從動組件960共面。
再者，如圖9b中所展示，心軸920藉由一連接774而耦合至繫繩終端770。就此配置而言，當心軸920圍繞繫繩720之長軸722轉動時，繫繩終端770可圍繞長軸722轉動。在一些實施例中，連接774可為一螺紋連接。此外，在至少一此類實施例中，連接774可包含至少一左旋螺紋且經結構設計以承受1800kN至2300kN之間之一拔出負載。
再者，在一些實施例中，控制系統760可經結構設計以操作驅動機構900來將心軸920耦合至繫繩終端770。此外，在至少一實施例 中，控制系統760可經結構設計以操作馬達930來控制心軸920之轉動以便將心軸920耦合至繫繩終端770。例如，控制系統760可經結構設計以操作馬達930來控制心軸920之轉動以便將心軸920連接至連接774。進一步言之，在一些實施例中，可在繫繩720穿過心軸920及繫繩終端770之前將心軸920耦合至繫繩終端770。
驅動組件940、至少一耦合組件950、從動組件960、及心軸920之一部分可各位於外殼904內。驅動機構900可包含至少一密封件(圖中未展示)以使心軸920、驅動組件940、至少一耦合組件950及/或從動組件960與各種環境條件(諸如濕度及溫度)阻隔。在一些實施例中，該至少一密封件可包含一徑向密封件，諸如一徑向唇形密封件。 再者，在一些實施例中，該至少一密封件可包含三個密封件。進一步言之，在一些實施例中，該至少一密封件可包括一橡膠，諸如丁腈橡膠。此外，在至少一此類實施例中，該至少一密封件可包括購自SKF之SKF Duralife橡膠。可基於繫繩720之至少一尺寸及/或繫繩720之負載而選擇該至少一密封件之至少一尺寸及/或該至少一密封件之至少一參數(例如圓度、偏轉、平行度、拋光度等等)。
圖10根據一實例性實施例描繪驅動機構1000之態樣。驅動機構650、驅動機構750、驅動機構800及/或驅動機構900可呈驅動機構1000之形式或在形式上類似於驅動機構1000。參考圖10，驅動機構1000可包含一外殼1004及一鏈條及鏈輪總成1010。鏈條及鏈輪總成1010可位於外殼1004中。外殼1004可呈外殼904之形式或在形式上類似於外殼904。
如圖10中所展示，鏈條及鏈輪總成1010可包含一驅動鏈輪1012、一從動鏈輪1014及一鏈條1016。從動鏈輪1014可耦合至一心軸(圖中未展示)且經結構設計以使該心軸圍繞繫繩720之長軸722轉動。可基於繫繩720之至少一尺寸及/或繫繩720之負載而選擇從動鏈輪 1014之至少一尺寸。在一些實施例中，從動鏈輪1014可經設計以承受(例如)35牛頓米(Nm)之一扭矩。
另外，驅動鏈輪1012可耦合至一馬達(圖中未展示)，且該馬達可經結構設計以使驅動鏈輪1012圍繞實質上平行於長軸722之一軸1042轉動。軸1042可呈軸942之形式或在形式上類似於軸942。可基於繫繩720之至少一尺寸及/或繫繩720之負載而選擇驅動鏈輪1012之至少一尺寸。在一些實施例中，驅動鏈輪1012可經設計以承受(例如)35Nm之一扭矩。
從動鏈輪1014可經由鏈條1016而耦合至驅動鏈輪1012。可基於繫繩720之至少一尺寸及/或繫繩720之負載而選擇鏈條1016之至少一尺寸。鏈條1016可經結構設計以將扭矩自驅動鏈輪1012傳輸至從動鏈輪1014。就此配置而言，驅動鏈輪1012可經結構設計以使從動鏈輪1014圍繞繫繩720之長軸722轉動。據此，馬達可經結構設計以使心軸及繫繩經由鏈條及鏈輪總成1010而轉動。
鏈條及鏈輪總成1010可進一步包含一張力器1018，且鏈條1016可包含一鬆邊1016b。在一些實施例中，張力器1018可經結構設計以：(i)支撐鏈條1016之鬆邊1016b；及(ii)維持鏈條1016之張力。在一些實施例中，可依據包括某一時間段(諸如10年)之一使用壽命而設計鏈條1016。再者，在一些實施例中，可在一流體中潤滑鏈條1016。此外，在至少一此類實施例中，該流體可包括一½"合成油浴。
馬達可經結構設計以使心軸及繫繩720經由其他總成而轉動。例如，在一些實例中，馬達可經結構設計以使心軸及繫繩720經由一皮帶及皮帶輪總成而轉動。在一些此等實例中，該皮帶及皮帶輪總成可包含經由一皮帶而耦合至一從動皮帶輪之一驅動皮帶輪。再者，在一些實例中，馬達可經結構設計以使心軸及繫繩經由一齒輪總成而轉動。此外，在一些此等實例中，該齒輪總成可包含經由一或多個耦合 齒輪而耦合至一從動齒輪之一驅動齒輪。
圖11根據一實例性實施例描繪一驅動機構1100。驅動機構650、驅動機構750及/或驅動機構800可呈驅動機構1100之形式或類似於驅動機構1100。參考圖11，驅動機構1100包含一軸承1110、一心軸1120、一馬達1130及一從動組件1140。軸承1110包含一固定部分1112及一可轉動部分1114。在驅動機構1110中，馬達1130可與心軸1120同軸。
如圖11中所展示，心軸1120可耦合至軸承1110之可轉動部分1114，且繫繩720可穿過心軸1120。就此配置而言，繫繩720可耦合至心軸1120。當繫繩720穿過心軸1120時，繫繩之長軸722可與心軸1120之一中心線對應。軸承1110可呈軸承910之形式或在形式上類似於軸承910，且心軸1120可呈心軸920之形式或在形式上類似於心軸920。
進一步言之，如圖11中所展示，馬達1130可耦合至從動組件1140且經結構設計以使從動組件1140轉動。在一些實施例中，馬達1130可經結構設計以使從動組件1140圍繞繫繩720之長軸722轉動。再者，在一些實施例中，馬達1130可包含一通孔馬達。進一步言之，如圖11中所展示，從動組件1140可耦合至心軸1120且經結構設計以使心軸1120相對於軸承1110之固定部分1112轉動。在一些實施例中，從動組件1140可經結構設計以使心軸1120圍繞繫繩720之長軸722轉動。從動組件1140可包含(例如)一或多個鏈輪、皮帶輪及/或齒輪。
III.繪示性方法
圖12係根據一實例性實施例繪示一方法1200的一流程圖。可由一AWT之一或若干組件(諸如，由圖1中所展示之AWT 100及圖2中所展示之AWT 200之一或多個組件)完全或部分實施繪示性方法，諸如方法1200。
如由區塊1202所展示，方法1200可涉及：發射耦合至一繫繩之 一飛行器。該飛行器可呈飛行器130、飛行器230及/或飛行器330之形式或在形式上類似於飛行器130、飛行器230及/或飛行器330。該繫繩可呈繫繩120、繫繩220、繫繩420及繫繩720之形式或在形式上類似於繫繩120、繫繩220、繫繩420及繫繩720。
如由區塊1204所展示，方法1200可涉及：使該飛行器轉變至側風飛行。在一些實施例中，該飛行器可經由盤旋飛行及/或向前飛行而轉變至側風飛行。
如由區塊1206所展示，方法1200可涉及：由耦合至一驅動機構之一控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之扭轉量。該控制系統可呈控制系統248、控制系統660及控制系統760之形式或在形式上類似於控制系統248、控制系統660及控制系統760，且該驅動機構可呈驅動機構650、驅動機構750、驅動機構800、驅動機構900、驅動機構1000及驅動機構1100之形式或在形式上類似於驅動機構650、驅動機構750、驅動機構800、驅動機構900、驅動機構1000及驅動機構1100。
在一些實施例中，由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：在一滯後模式中操作該驅動機構。再者，在一些實施例中，由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：在一前導模式中操作該驅動機構。進一步言之，在一些實施例中，由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：啟動及停用該驅動機構。
進一步言之，在一些實施例中，該驅動機構可包括耦合至一心軸且經結構設計以使該心軸轉動之一馬達，該繫繩可穿過該心軸，且由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：引起該馬達使該心軸依一恆定速率轉動。
再者，在一些實施例中，該驅動機構可包括耦合至一心軸且經 結構設計以使該心軸轉動之一馬達，該繫繩可穿過該心軸，且由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：引起該馬達使該心軸依一恆定速率轉動。進一步言之，在一些實施例中，該驅動機構可包括耦合至一心軸且經結構設計以使該心軸轉動之一馬達，該繫繩可穿過該心軸，且由耦合至該驅動機構之該控制系統控制該繫繩在側風飛行期間之該扭轉量可涉及：引起該馬達使該心軸依一可變速率轉動。此外，在至少一此類實施例中，可至少參考該繫繩之轉速而判定該可變速率。
進一步言之，在一些實施例中，方法1200可進一步涉及：判定一操作或環境參數之值；及操作該驅動機構以至少部分基於該判定操作或環境參數而控制繫繩扭轉。此外，在至少一此類實施例中，該操作或環境參數包括該繫繩上之一張力、該飛行器上之一負載、該飛行器之一位置、該飛行器之一速度、一風速、至少一導體之一溫度、一環境溫度、該至少一導體之一電阻、或由該至少一導體載送之電流量。
IV.結論
圖中所展示之特定配置不應被視為限制。應瞭解，其他實施例可差不多包含一給定圖中所展示之各元件。進一步言之，可組合或省略一些所繪示元件。進一步言之，一例示性實施例可包含圖中未繪示之元件。
另外，雖然本文中已揭示各種態樣及實施例，但熟習技術者將明白其他態樣及實施例。在由下列申請專利範圍指示之真實範疇及精神內，本文中所揭示之各種態樣及實施例僅供繪示，而非旨在限制。可利用其他實施例，且可在不背離本文中所提出之標的之精神或範疇之情況下作出其他改變。應易於瞭解，可依本文中考量之所有各種不同組態配置、取代、組合、分離及設計本文中大體上所描述及圖中所 繪示之本發明之態樣。

Claims (21)

  1. 一種系統，其包括：一繫繩，其包括：一繫繩遠端；一繫繩近端；及至少一電導體；一繫繩環架總成，其中該繫繩環架總成耦合至該繫繩；一驅動機構，其耦合至該繫繩環架總成，其中該驅動機構包括：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一心軸，其可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該心軸且使該心軸及該繫繩轉動；及一控制系統，其操作該驅動機構來控制該繫繩之扭轉。
  2. 如請求項1之系統，其中該心軸經由至少一球形推力滾子軸承而可轉動地耦合至該外殼。
  3. 如請求項1之系統，其中該馬達自該心軸偏移。
  4. 如請求項1之系統，其中該馬達耦合至一驅動組件且使該驅動組件轉動，其中該驅動組件耦合至一從動組件且使該從動組件轉動，且其中該從動組件耦合至該心軸且使該心軸轉動。
  5. 如請求項4之系統，其中該驅動組件及該從動組件位於相同平面中。
  6. 如請求項4之系統，其中該驅動組件包括一驅動鏈輪，且其中該從動組件包括一從動鏈輪。
  7. 如請求項6之系統，其中該驅動組件經由一鏈條而耦合至該從動 組件。
  8. 如請求項4之系統，其中該驅動組件包括一驅動皮帶輪，且其中該從動組件包括一從動皮帶輪。
  9. 如請求項8之系統，其中該驅動組件經由一皮帶而耦合至該從動組件。
  10. 如請求項4之系統，其中該驅動組件包括一驅動齒輪且該從動組件包括一從動齒輪。
  11. 如請求項10之系統，其中該驅動組件經由一或多個齒輪而耦合至該從動組件。
  12. 如請求項1之系統，其中該馬達與該心軸同軸。
  13. 如請求項1之系統，其進一步包括耦合至該心軸之一繫繩終端，其中該繫繩穿過該繫繩終端。
  14. 如請求項13之系統，其中該繫繩終端藉由一螺紋連接而耦合至該心軸。
  15. 如請求項13之系統，其中該控制系統操作該驅動機構來將該繫繩終端耦合至該心軸。
  16. 一種系統，其包括：一繫繩，其包括：一繫繩遠端；一繫繩近端；及至少一電導體；一繫繩環架總成，其中該繫繩環架總成耦合至該繫繩；一驅動機構，其耦合至該繫繩環架總成，其中該驅動機構包括：一外殼，其固定至該繫繩環架總成；一球形推力滾子軸承； 一心軸，其至少經由該球形推力滾子軸承而可轉動地耦合至該外殼，其中該繫繩耦合至該心軸且與該心軸一起轉動；及一馬達，其耦合至該外殼且使該心軸及該繫繩經由一鏈條及鏈輪總成而轉動；及一控制系統，其操作該驅動機構來控制該繫繩之扭轉。
  17. 如請求項16之系統，其中該控制系統進一步在一滯後模式中操作該驅動機構。
  18. 如請求項17之系統，其中該滯後模式耦合至該繫繩之一張力。
  19. 如請求項16之系統，其中該控制系統進一步在一前導模式中操作該驅動機構。
  20. 如請求項19之系統，其中該前導模式耦合至該繫繩之一張力。
  21. 如請求項16之系統，其進一步包括一後軸承總成，其中該後軸承總成將該心軸可轉動地耦合至該繫繩環架總成。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9290269B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-22 CyPhy Works, Inc. Spooler for unmanned aerial vehicle system
US9884692B2 (en) 2014-06-30 2018-02-06 X Development Llc Systems and methods for controlling rotation and twist of a tether
TWI628355B (zh) * 2016-06-17 2018-07-01 艾克頌美孚上游研究公司 離岸發電廠中的電氣絕緣方法及系統
WO2018067653A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-12 X Development Llc Methods, systems, and devices for tether core diagnostics and monitoring
US10590911B2 (en) 2016-10-10 2020-03-17 Windlift Llc Hybrid rolling bridle system for distributing load while permitting freedom of rotation
US10519013B2 (en) * 2017-02-28 2019-12-31 Lockheed Martin Corporation Winch system for an airborne payload control system
CN107387334B (zh) * 2017-09-11 2019-04-26 北京金风科创风电设备有限公司 抑制围护结构振动的浮动体设备
CN109555824B (zh) * 2017-09-27 2022-02-25 新疆金风科技股份有限公司 张紧传动装置、变桨系统以及风力发电机组
US20190154003A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 Makani Technologies Llc Multi-Tether Clock-Face De-Twist
US10465657B2 (en) 2017-12-07 2019-11-05 Makani Technologies Llc Methods and systems for controlling motion of floating ground station
US20200377210A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Pegasus Aeronautics Corporation High endurance mobile unmanned aerial vehicle system
US11518509B2 (en) 2019-07-25 2022-12-06 Altave Industria, Comercio E Exportacao De Aeronaves S.A. Tethered aerial vehicle with gimbaled coaxial propellers
GB2588178B (en) * 2019-10-11 2021-12-01 Windswept And Interesting Ltd Wind energy capture apparatus, system and method
US11417223B2 (en) 2020-01-19 2022-08-16 Flir Unmanned Aerial Systems Ulc Flight altitude estimation systems and methods
CN113138603B (zh) * 2020-01-19 2024-05-17 菲力尔无人机系统无限责任公司 系绳管理系统和方法
US11423790B2 (en) 2020-01-19 2022-08-23 Flir Unmanned Aerial Systems Ulc Tether management systems and methods
CN111361756A (zh) * 2020-04-16 2020-07-03 江苏佰通智能科技有限公司 系留无人机连接平衡系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6628338B1 (en) * 1998-07-08 2003-09-30 Elbex Video Ltd. Direct drive electric motor apparatus incorporating slip ring assembly
TW201012732A (en) * 2008-07-18 2010-04-01 Baseload Energy Inc Tether handling for airborne electricity generators
US20100230546A1 (en) * 2008-10-01 2010-09-16 Bevirt Joeben Control system and control method for airborne flight
US20100264259A1 (en) * 2007-04-27 2010-10-21 Yee-Chun Lee Long mission tethered aerostat and method of accomplishing
TWM436093U (zh) * 2012-05-02 2012-08-21 Houly Co Ltd
US20130221679A1 (en) * 2011-12-18 2013-08-29 Makani Power, Inc. Kite Ground Station and System Using Same

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4251040A (en) * 1978-12-11 1981-02-17 Loyd Miles L Wind driven apparatus for power generation
US5957788A (en) 1997-04-01 1999-09-28 Eze; Obi Walter Sports practice apparatus
GB2411209A (en) 2004-02-20 2005-08-24 Rolls Royce Plc Wind-driven power generating apparatus
PT103489B (pt) 2006-05-31 2008-11-28 Omnidea Lda Sistema modular de aproveitamento de recursos atmosféricos
US20110101692A1 (en) 2008-07-16 2011-05-05 Nykolai Bilaniuk Airborne wind powered generator
US20110180667A1 (en) * 2009-03-10 2011-07-28 Honeywell International Inc. Tether energy supply system
US20100295303A1 (en) 2009-05-21 2010-11-25 Makani Power, Inc. Tethered system for power generation
US20110266395A1 (en) 2010-03-15 2011-11-03 Bevirt Joeben Tether sheaths and aerodynamic tether assemblies
WO2013052178A2 (en) 2011-06-09 2013-04-11 Lasermotive, Inc. An aerial platform system, and related methods
WO2013085800A1 (en) * 2011-12-04 2013-06-13 Leonid Goldstein Wind power device with dynamic sail, streamlined cable or enhanced ground mechanism
US8791585B2 (en) 2011-12-14 2014-07-29 Grant Howard Calverley Power systems
EP2610481B1 (en) 2011-12-27 2017-01-25 Minesto AB Tether for submerged moving vehicle
CA2894255A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Minesto Ab Method and system for controlling a flying wing
WO2014146108A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Broughton Royall M Jr High strength tether for transmitting power and communications
US9211951B2 (en) 2013-12-10 2015-12-15 Google Inc. Systems and apparatus for tether termination mount for tethered aerial vehicles
US20150180186A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Google Inc. Systems and Apparatus for Cable Management
US9587630B2 (en) * 2014-03-31 2017-03-07 Leonid Goldstein Rotor kite wind energy system and more
US9884692B2 (en) 2014-06-30 2018-02-06 X Development Llc Systems and methods for controlling rotation and twist of a tether
US9214022B1 (en) 2014-07-07 2015-12-15 Google Inc. Enhanced accuracy for tracking tethered airborne vehicles
TWI644833B (zh) * 2016-06-17 2018-12-21 艾克頌美孚上游研究公司 維護離岸電廠的方法
ES2842403T3 (es) * 2017-12-12 2021-07-14 Skysails Power Gmbh Sistema de cometa y procedimiento para manejar un sistema de cometa

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6628338B1 (en) * 1998-07-08 2003-09-30 Elbex Video Ltd. Direct drive electric motor apparatus incorporating slip ring assembly
US20100264259A1 (en) * 2007-04-27 2010-10-21 Yee-Chun Lee Long mission tethered aerostat and method of accomplishing
TW201012732A (en) * 2008-07-18 2010-04-01 Baseload Energy Inc Tether handling for airborne electricity generators
CN102159458A (zh) * 2008-07-18 2011-08-17 贝斯洛德能源公司 用于空中发电机的系链操纵
US20100230546A1 (en) * 2008-10-01 2010-09-16 Bevirt Joeben Control system and control method for airborne flight
US20130221679A1 (en) * 2011-12-18 2013-08-29 Makani Power, Inc. Kite Ground Station and System Using Same
TWM436093U (zh) * 2012-05-02 2012-08-21 Houly Co Ltd

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