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1. (WO2011012107) CONTROL DEVICE FOR FREELY FLYING WIND ENGAGEMENT ELEMENTS HAVING A WING AREA GREATER THAN 20 M2
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Pub. No.: WO/2011/012107 International Application No.: PCT/DE2010/000825
Publication Date: 03.02.2011 International Filing Date: 21.07.2010
IPC:
B63H 9/06 (2006.01) ,B63H 9/00 (2006.01)
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
63
SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
H
MARINE PROPULSION OR STEERING
9
Propulsive devices directly acted on by wind; Arrangements thereof
04
using sails or like wind-catching surfaces
06
Construction or types of sails; Arrangements thereof on vessels
B PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
63
SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
H
MARINE PROPULSION OR STEERING
9
Propulsive devices directly acted on by wind; Arrangements thereof
Applicants:
SCHULTE-TIGGES, Gotthard [DE/DE]; DE
DIETRICH, Robert [DE/DE]; DE
Inventors:
SCHULTE-TIGGES, Gotthard; DE
DIETRICH, Robert; DE
Priority Data:
10 2009 035 240.627.07.2009DE
Title (EN) CONTROL DEVICE FOR FREELY FLYING WIND ENGAGEMENT ELEMENTS HAVING A WING AREA GREATER THAN 20 M2
(FR) DISPOSITIF DE PILOTAGE POUR ÉLÉMENTS DE PRISE AU VENT VOLANT LIBREMENT, D'UNE SURFACE PORTANTE SUPÉRIEURE À 20M2
(DE) STEUERUNGSVORRICHTUNG FÜR FREI AUSFLIEGENDE WINDANGRIFFSELEMENTE MIT EINER TRAGFLÄCHENGRÖSSE VON MEHR ALS 20 M2
Abstract:
(EN) In commercial shipping, a new age began with the use of wind force to drive ships by means of controlled, kite-like wind engagement elements. As a result of the connection by means of a pulling rope, the wind engagement element operates at heights, at which conventional sails are unusable, at said heights greater wind speed and wind steadiness prevail. Said technology can also be used in wind power plants having a controllable kite. The present control device is characterized by an improvement in regard to the operational reliability, service life, and energy yield of known systems. The presented multitude of feasible problem solutions is based on the principle of winding control lines onto rope drums in opposite directions in advantageous combination with active and passive components. The invention uses the available tensile forces to perform control motions and achieves high control speeds even under extreme load. Because the invention does without cumbersome control drives, the weight carried along and the expense of the nacelle energy supply are reduced. The improvement of the flight dynamics resulting therefrom is amplified by a system of individual adjustment of the aerodynamic properties of the wind engagement element. Control safety is thereby ensured even in extreme situations. The influencing of the angle of incidence segment-by-segment achieves the improvement of the flight dynamics under asymmetrical adjustment. The symmetrical adjustment by slacking the rear wing edge ensures that overloading is reliably avoided, because the load limitation is activated immediately by the direct mechanical coupling thereof. The layout as a double drive unit as a result of the design offers redundancy. In the event of a failure of the drives, the electronic controller, or the energy supply, an emergency controller brings the wind engagement element into a survival position in a passively controlled manner in order to shelter the wind engagement element on the ship side.
(FR) La navigation commerciale est entrée dans une ère nouvelle avec l'exploitation de la force du vent pour la traction de navires au moyen d'éléments de prise au vent pilotés, de type cerfs-volants. L'arrimage au moyen d'un câble de traction permet à l'élément de prise au vent de travailler à des altitudes qui ne sont pas exploitables avec la navigation à voile traditionnelle, où prédominent des forces de vents plus élevées et plus stables. Cette technique est également applicable à des centrales éoliennes utilisant des cerfs-volants pilotables. Le présent dispositif d'assistance de pilotage est caractérisé par une amélioration de la sécurité d'utilisation, de la durée de vie et du rendement énergétique obtenus grâce à un agencement ingénieux de composants éprouvés. La variété des solutions applicables proposées repose sur le principe de l'enroulement en sens opposé de lignes de réglage sur des tambours, combiné de manière fonctionnelle à des composants actifs et passifs. Le dispositif de l'invention utilise les forces de traction disponibles pour la mise en œuvre des mouvements de réglage d'orientation, lesquels peuvent être exécutés à des vitesses élevées même en cas de charge extrême. Comme ce dispositif peut se dispenser d'unités d'entraînement lourdes, il permet de réduire le poids correspondant et le coût de l'alimentation en énergie par la nacelle. L'amélioration résultante de la dynamique de vol est renforcée par un système de réglage individuel des caractéristiques aérodynamiques de l'élément de prise au vent. La sécurité de pilotage est ainsi assurée même dans des situations extrêmes. La modification des angles d'incidence par segments permet d'atteindre une amélioration de la dynamique de vol par un réglage asymétrique. Le réglage symétrique par filage du bord de fuite des surfaces portantes assure une réponse sûre contre les surcharges, étant donné que la limitation de la charge par couplage mécanique direct produit une réaction immédiate. La redondance est assurée par une construction sous forme d'unité d'entraînement double. Un système de manœuvre d'urgence place l'élément de prise au vent en position de survie par pilotage passif, afin qu'il puisse être amené au navire en cas de panne des systèmes d'entraînement, du pilotage électronique ou de l'alimentation.
(DE) In der kommerziellen Schifffahrt hat mit der Windkraftnutzung zum Schiffsvortrieb mittels gesteuerter, drachenartiger Windangriffselemente ein neues Zeitalter begonnen. Durch die Anbindung mittels eines Zugseils arbeitet das Windangriffselement in Höhen, die beim klassischen Segeln nicht nutzbar sind, in denen größere Windgeschwindigkeit und -Stetigkeit herrschen. Auch bei Windenergieanlagen mit steuerbarem Drachen ist diese Technik anwendbar. Die vorliegende Steuerungsvorrichtung zeichnet sich durch eine Verbesserung hinsichtlich der Betriebssicherheit, Lebensdauer und Energieausbeute bekannter Systeme aus. Die vorgestellte Vielfalt praktikabler Problemlösungen basiert auf dem Prinzip der gegensinnigen Aufwicklung von Steuerleinen auf Seiltrommeln in zweckmäßiger Kombination mit aktiven und passiven Komponenten. Die Erfindung nutzt zur Ausführung von Steuerbewegungen die vorhandenen Zugkräfte und erzielt hohe Steuergeschwindigkeiten sogar unter extremer Last. Da sie ohne schwerfällige Steuerantriebe auskommt, reduziert sie das mitgeführte Gewicht und den Aufwand der Gondel-Energieversorgung. Die daraus resultierende Verbesserung der Flugdynamik wird verstärkt durch ein System individueller Verstellung der aerodynamischen Eigenschaften des Windangriffselements. Dadurch wird Steuersicherheit auch in Extremsituationen sichergestellt. Die segmentweise Beeinflussung der Anströmwinkel erzielt bei asymmetrischer Verstellung die Verbesserung der Flugdynamik. Die symmetrische Verstellung durch das Fieren der Tragflächenhinterkante gewährleistet eine sichere Vermeidung von Überlast, da die Lastbegrenzung durch ihre direkte mechanische Kopplung unverzüglich anspricht. Die konstruktionsbedingte Auslegung als Doppel-Antriebseinheit bietet Redundanz. Eine Notsteuerung bringt das Windangriffselement beim Ausfall von Antrieben, elektronischer Steuerung oder der Energieversorgung passiv gesteuert in eine Überlebensposition, um es schiffsseitig zu bergen.
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Publication Language: German (DE)
Filing Language: German (DE)