具有双弹性线路联接的气动风力推进装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气动风力推进装置，该气动风力推进装置特别是用于船只，其包括：气动翼，其经由多个牵引线连接到位于气动翼下方的转向单元；牵引线缆，所述牵引线缆的第一端连接到转向单元，并且所述牵引线缆的第二端连接到基础平台；所述气动翼具有空气动力学轮廓，其在气流方向大致垂直于牵引线缆时在牵引线缆的方向中产生上举力。根据本发明专利技术，气动翼被设置成经由多个具有不同弹性的牵引线联接到气动翼的靠近气动翼的下方的转向单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种气动风力推进装置，特别是用于船只的气动风力推进装置，该装 置包括气动翼和牵引线缆，该气动翼经由多个牵引线连接至位于该气动翼下方的转向单 元，该牵引线缆的第一端连接至转向单元，并且该牵引线缆的第二端连接至基础平台，该气 动翼具有空气动力学轮廓，其在气流方向大致垂直于牵引线缆时在牵引线缆的方向上产生 上举力。
技术介绍
根据本说明书，气动风力推进装置应该被理解为是一种可用于驱动可移动平台或 诸如船只等的船舶的装置。此外，气动风力推进装置应该被理解为是一种由风驱动并且能 够相对于例如用于陆上或海上风力发电厂中的、诸如附接至地面或固定在海洋中的平台之 类的固定的基础平台移动的装置。与前面描述的这种气动风力推进装置相关联的一个主要问题是对使用中的气动 翼的控制。为了使气动翼产生非常大的上举力，该上举力能够经由牵引线和牵引线缆传递 至可移动的或固定的基础平台，所希望的是增加气动翼的尺寸。然而，对这种尺寸为160m2 或更大的大型气动翼的控制是非常困难的，并且这种大型气动翼的失控会导致气动翼破碎 且无法修复的情况。WO 2005/100147A1公开了一种用于控制翼元件的定位装置，该翼元件经由牵引线 缆连接至船只以用作主驱动器或辅助驱动器。这种基于高空飞行且经由牵引力拉动船只 的翼元件的推进系统需要大型的翼元件，因此对这种翼元件的控制是一项具有挑战性的任 务。在W02005/100147A1中，提出了响应于翼元件的飞行状态而放出或绞入牵引线缆。尽管 通过这种控制机构能够实现一定程度的飞行控制，但是这并不足以在所有的飞行状态下、 特别是在风力和风向显著变化时控制翼元件。为了改善对异常风况下的这种翼元件的控制，从WO 2005/100148A1中得知，经由 多个控制线将转向单元联接在翼元件的紧挨着翼元件的下方，并且经由这种转向单元通过 在航海船只与转向单元之间延伸的牵引线缆将翼元件连接到该航海船只上。这样，就可以 改善对翼元件的控制，但是控制翼元件并且特别是操纵翼元件的飞行路径仍然是一项具有 挑战性的任务。WO 2005/100149A1提出使用多种传感器来改善对吊拖航海船只的翼元件的控制。 尽管这些技术以及在先的技术可改善气动翼元件的可操纵性，但是高效地操纵及控制大型 气动翼元件并且以高效的方式控制其飞行路径和状态仍然是一项极具挑战性的任务。气动翼的设置和技术及其控制将显著改善控制这种气动翼的飞行路径的可操纵 性和选择性。然而，所期望的是提供额外的控制装置，其有助于对翼元件的控制，特别是有 助于在诸如起飞及着陆操作之类的富有挑战性的控制状态下对翼元件的控制。为了改善起飞及着陆操作期间的可操纵性，WO 2005/100150提出了在航海船只的 前甲板上竖立伸缩式桅杆，该桅杆靠近将翼元件联接至航海船只的牵引线缆的固定点。使用这种桅杆，翼元件就可以直接联接至桅杆的顶部。尽管这种技术可显著改善翼元件在起 飞及着陆过程期间的可操纵性，但是，改善翼元件在多种飞行状态下的可操纵性并提高这 种操纵技术的效率的这样一项富有挑战性的任务仍然存在。虽然WO 2005/100150中提出的这种桅杆将有助于起飞及着陆操作，但是在将气 动翼联接至桅杆并在起飞操作中在已将该气动翼与桅杆分离开且该气动翼处于低空飞行 之后的短时间内安全地控制气动翼仍然是一项富有挑战性的任务。更进一步地，控制气动 翼的在低空接近桅杆期间以及在着陆操作中在这种接近之后将气动翼联接至桅杆的期间 中的飞行路径仍然是一项富有挑战性的任务。与这种起飞及着陆操作相关联的问题存在的一个原因在于这一事实，即低空下的 风速不同于高空中的风速。因此，高空控制是不同于低空控制的一项任务。与这种起飞及着陆操作相关联的另一个问题在于这一事实，即当将大型气动翼联 接至桅杆时该大型气动翼可将强力传递至桅杆。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种气动风力推进装置，其改善了控制，尤其是对于 起飞与着陆操作期间的控制。本专利技术的另一个目的在于提供一种气动风力推进装置，其更加安全地避免了起飞 和着陆操作期间损坏系统的风险。本专利技术的另一个目的在于提供一种允许轻质结构的气动风力推进装置。本专利技术的这些以及其它目的通过提供如前所述的气动风力推进装置来实现，其 中，所述多个牵引线中的至少两个牵引线在使用气动风力推进装置时出现的负载范围中具 有弹性特性，并且所述至少两个牵弓I线的弹性特性是不同的。根据本专利技术，提供了一种气动翼，其经由具有不同弹性的多个牵引线联接到位于 翼下方靠近翼的转向单元。这样，就可以将牵引线的伸长量、即应变设计成在不同的负载状 态下是不同的。这将允许在不同的负载状态下提供气动翼的不同几何位置或气动翼的相对 于转向单元的不同部分的不同几何位置。一般来说，所有的牵引线都可显示成比例的弹性 特性，其中，只有一个单独的牵引线可具有与其它牵引线不同的成比例的弹性特性，即，不 同的杨氏模量，从而在所述单独的牵引线的附接区域中产生翼的基于负载的变形。作为选择，将翼的前面部分联接到转向单元的那些线可具有与将翼的后面部分联 接到转向单元的那些线不同的弹性，从而导致翼的结构相对于转向单元产生了基于负载的 变化，其中，翼本身的几何形状保持不变。应该将弹性或弹性性质理解为牵弓I线在其使用中 的整个负载范围上的应力-应变比率的幅值。如果至少在使用时出现的负载范围的一部分中所述应力应变比率是不同的，则将 至少两个牵引线的这种弹性性质规定为不同的。这可以通过牵引线来实现，这种牵引线在 整个负载范围上被绷紧，从而使其在整个负载范围内承受应变，但是在所述负载范围的至 少一部分中具有不同的应力-应变比率。此外，这可以通过多个牵引线来实现，这些牵引线 具有相同的杨氏模量，但联接到气动翼和转向单元，从而使这些线中的至少一个牵引线在 第一负载状态下是松驰的并在增加负载是变紧。这样，所述松驰的线将在作用于气动翼的 负载范围的第一部分中不承受应变，但是在已达到某一负载程度时将被张紧，而其它牵引线则同样在负载范围的第一部分中被张紧，从而提供不同的弹性性质。根据第一优选实施例，所述多个牵引线中的一个牵引线由分别在气动翼及转向单 元上附接在相同附接点上的至少两个平行的牵引线段形成，其中，将所述两个牵引线段的 长度及弹性性质选择成使得在使用气动风力推进装置时出现的负载范围内的第一低负载 状态下，所述两个牵引线段的长度是不同的，在所述负载范围内的第二中等负载状态下，所 述两个牵引线中的较短的一个牵引线被拉伸成使其长度对应于所述两个牵引线中的较长 的一个牵引线的长度，以及在所述负载范围内的第三高负载状态下，所述两个牵引线中的 每个均被拉伸。这样，具有不成比例的弹性性质的牵引线就由具有不同长度且联接到相同 附接点的两个或更多个牵引线段形成，其中，线中的一个或多个线在第一负载状态下是松 驰的，但是在第二负载状态下是拉紧的。在这种具有两个长度不同且平行联接到相同附接 点的牵引线段的结构中，提供了具有双弹性性质的牵引线。应该将这种具有双弹性性质的 牵引线理解为在两个不同的负载范围下具有两种截然不同的应力应变特性的线，或在所述 两种不同的负载范围中具有两种截然不同的应力应变特性范围的线。根据本专利技术的另一个优选实施例，将气动翼连接到转向本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．气动风力推进装置，所述气动风力推进装置特别是用于船只，所述气动风力推进装置包括：气动翼（１０），所述气动翼（１０）经由多个牵引线连接到位于所述气动翼下方的转向单元（２０），牵引线缆（４０ａ、４０ｂ），所述牵引线缆的第一端连接到所述转向单元（２０），并且所述牵引线缆的第二端连接到基础平台，所述气动翼（１０）具有空气动力学轮廓，所述气动翼（１０）在气流方向大致垂直于牵引线缆（４０ａ、４０ｂ）时在所述牵引线缆（４０ａ、４０ｂ）的方向上产生上举力，其特征在于，所述多个牵引线中的至少两个牵引线在使用所述气动风力推进装置时所出现的负载范围中具有弹性特性，并且所述至少两个牵引线的弹性特性是不同的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.气动风力推进装置，所述气动风力推进装置特别是用于船只，所述气动风力推进装 置包括气动翼(10)，所述气动翼(10)经由多个牵引线连接到位于所述气动翼下方的转向单 元 00)，牵引线缆G0a、40b)，所述牵引线缆的第一端连接到所述转向单元(20)，并且所述牵 引线缆的第二端连接到基础平台，所述气动翼(10)具有空气动力学轮廓，所述气动翼(10)在气流方向大致垂直于牵引 线缆G0a、40b)时在所述牵引线缆G0a、40b)的方向上产生上举力，其特征在于，所述多个牵引线中的至少两个牵引线在使用所述气动风力推进装置时所 出现的负载范围中具有弹性特性，并且所述至少两个牵引线的弹性特性是不同的。2.如权利要求1所述的气动风力推进装置，其特征在于，所述多个牵引线中的一个牵引线由分别附接到所述气动翼和所述转向单 元上的相同附接点上的至少两个平行的牵引线段形成，其中，所述两个牵引线段的长度及 弹性性质被选择成使得在使用所述气动风力推进装置时所出现的负载范围内的第一低负载状态下，所述两个 牵引线段的长度是不同的，以及在所述负载范围内的第二中等负载状态下，所述两个牵引线中的较短的一个牵引线被 拉伸成使其长度对应于所述两个牵弓I线中的较长的一个牵弓丨线的长度，以及在所述负载范围内的第三高负载状态下，所述两个牵引线中的每个牵引线都受到拉伸。[在使用所述气动风力推进装置时出现的第一负载范围中是松驰的，具有不成比例的 弹性性质的至少一个牵引线具有双弹性性质。]3.如前述权利要求中的任一项所述的气动风力推进装置，其特征在于，将所述气动翼(10)连接到所述转向单元00)的所述多个牵引线 (30a-32a)中的至少一个牵引线在使用所述气动风力推进装置时出现的负载范围中具有不 成比例的弹性性质。4.如权利要求2和3所述的气动风力推进装置，其特征在于，具有不成比例的弹性性质的所述牵引线由所述至少两个牵引线段形成。5.如前述权利要求3或4中的任一项所述的气动风力推进装置，其特征在于，具有不成比例的弹性性质的所述至少一个牵引线在使用所述气动风力推 进装置时出现的负载范围的第一范围中具有第一应力-应变特性，并且在使用所述气动风 力推进装置时出现的所述负载范围的第二范围中具有第二应力-应变特性，其中，所述第 一应力-应变特性与所述第二应力-应变特性是彼此不同的，并且所述第一范围与所述第 二范围是彼此不同的。6.如前述权利要求中的任一项所述的气动风力推进装置，其特征在于，多个牵引线设置成具有不同的弹性性质，从而使得所述气动翼的与所述 转向单元相关联的冲角在较小的力作用在所述牵引线上的状态中比在较大的力作用在所 述牵引线上的状况中高。7.如前述权利要求中的任一项所述的气动风力推进装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·施佩希特，克萨韦尔·保利希，罗贝特·德雷克斯勒，斯特凡·布拉贝克，
申请(专利权)人：天帆有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE