专利名称：沿自身轴旋转的用于产生能量的超轻型机翼的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沿自身轴旋转的用于产生能量的超轻型机翼。
背景技术：
风筝或半刚性翼可以被定义为在使用过程中保持其形状的、需要拉杆 (例如类似于在吊桥上的拉杆)的空气动力结构。风筝或半刚性翼到目前 为止主要与运动目标一起使用，由此仅发掘了这些新的空气动力结构的一 小部分的潜力。
在飞行历史中的第一阶段中，屡次看到通过使用拉杆而被增强的空气 动力结构的使用。
材料特性的改进和速度的及时增长已经抛弃了这种技术的使用。
用于增强结构的刚度不足的拉杆的使用随着1948年的弗朗西斯洛佳 罗(Francis Rogallo)机翼以及风筝和超轻型飞机的发展而再次出现。
然而，奇怪地，通常用于启发并且使建造例如大尺寸的桥梁成为可能 的拉杆应用再也没有被扩展到推进器制造方面，当其用于推进器制造时， 其被从推进动力类型转变成风能获取推进器。
在实际中，在风扇中持续使用传统推进器已经阻碍了在一定高度处产 生风力的技术的发展，由于它们仅能在有很强的风时运转，所以，正如现 有设置结构所证明的，推进器的重量几乎不可能限制成功。
发明内容
本发明的目的是将应用在制造风筝或半刚性翼以及制造更复杂的结 构(用作许多风筝或半刚性超轻型机翼的部件)中的方案整合，使所述风 筝或半刚性翼以及更复杂的结构沿着自身的轴旋转，由此释放空气动力结 构，所述空气动力结构模仿推进器的性能。本发明的机翼由此为简单的、
经济的和生态的能量产生技术的发展作出贡献。
本发明的上述和其他目的和优势，将从以下描述中显见，并可以通过 应用于如权利要求l所述的用于产生能量的装置中的超轻型旋转机翼获 得。本发明的优选实施例和重要的变体是从属权利要求的主题。
在以下描述中，术语"直升风筝"将表示由两个或更多个风筝或半刚 性翼组成的形状，并使之沿着其自身的轴旋转，而术语"风筝"将表示构 成如可以在图l中看到的机翼。
本发明将通过提供作为非限制示例的一些实施例，参照附图进行更好
的描述，在所述附图中
图l示出可沿着其自身轴旋转的风筝或半刚性翼； 图2示出带有替代传统推进器的直升风筝的风成塔； 图3示出通过拉杆改变风筝外形直至完成风筝的弯曲为止的可能性； 图4示出为了获得在单个风筝上的不同取向的力以及合力，而对风筝
外形的控制缆线进行的修改，其中所述合力允许直升风筝相对于风轴以不
同角度放置；
图5示出将采用直升风筝作为推进器的船；
图6示出通过牵引产生能量的直升风筝系统；
图7示出无风条件下的系统；
图8示出直升风筝，其中发电机放置在旋转中心上，指出获得抗转矩 所需的重量；以及
图9示出受刚性支架限制的反旋转直升风筝系统。
具体实施例方式
存在该类型技术的多种应用最直接和最重要的是以产生风力为目标 的应用。
通过所述直升风筝(或装置l)，能够例如模仿风车推进器的功能，并 且如果给定该系统重量轻，则也能够在很高的高度处产生电能，以开发此 处存在的风能。
本发明涉及用于产生能量的装置(直升风筝)1，其主要特征在于，
其由至少两个超轻型机翼3、 5组成，所述超轻型机翼3、 5在其一端相互连 接，并适于通过风施加的力围绕其自身的轴旋转。
尤其，这种机翼3、 5中的第一个3在其一端7与第一牵引装置9连接， 而在其另一端11与第二牵引装置14连接，这种机翼3、 5中的第二个5在其 一端16与第二牵引装置14连接，而在其另--端18与第三牵引装置20连接， 其中，所述第一、第二和第三牵引装置9、 14、 20与机翼3、 5的牵引装置 22连接。
尤其，第一、第二和第三牵引装置9、 14、 20由缆线或拉杆组成。 附图示出直升风筝l的一些可能的应用。
图2示出例如在固定支架上旋转的直升风筝1。将直升风筝l应用到风 成塔可以替代传统推进器并旋转产生电能的交流发电机。
直升风筝l将必须装备有刚性肋条，所述刚性肋条允许将旋转扭矩传 递给交流发电机。
在风增加的情况下，直升风筝1的空气动力机翼3、 5的检査可以通过 机翼3、 5自身的弹性变形能力以及由装置1的限制缆线9、 14、 20获得的形 状检查而被给出，由此，除去控制其俯仰之外，也允许其完全闭合(图3)。
由此，组成的装置l相对于装备有刚性桨叶的风力发电机的制造来说， 显得更轻和更便宜。在大的风车中，单个桨叶的重量是几十吨，而在风吹 的情况下，除去机翼的变化之外，俯仰检查也是缓慢而不方便的。
图4替代地示出直升风筝的应用，在其旋转过程中，对单个风筝3、 5 的外形进行了不同的修改。
通过根据与应用于直升机桨叶相同的原理在风筝3、 5的旋转过程中修 改风筝3、 5的外形，g卩，根据其旋转时的角度位置，检査单个风筝3、 5 的形状，能够获得不与风轴对齐的升力的合成量。通过将重力用作角向力， 或也通过控制缆线22、 23在由风预先限定的角度内的实际驱动形式，可以 获得产生升力(与重力相反的力)的直升风筝l。由此确定可能的定位角， 正如在辨别航船的"可能的"航行区域的情况下那样。
在使用半刚性风筝3、 5的情况下，将足以将直升风筝l限制在不同与 质心的点上，以便获得不与风轴对齐的合升力。
在获得据此设计的空气动力结构之后，用于产生高风力的牵引系统和 多个系统可以被实现。
图5示出用于牵引船50的直升风筝1的应用。
近来，传统风筝的一些应用已经示出该风筝也可以用于高吨位的船50
的牵引操作将直升风筝l应用于该功能优化了系统的空气动力效率，在
相同的截取的风表面的情况下，增加了施加在移动体上的牵引。
通过修改风筝3、 5旋转时的空气动力外形，还能够获得垂直风筝l不 是沿着风向的轴向定位，而是沿着相对于将遵循的路线的更合适的方向定位。
小型空中平衡的气球30的使用允许即使在风突然变小的情况下，也将 直升风筝H呆持在一定高度上，由此避免妨碍地面。
至于通过牵引产生能量，直升风筝1通过单个风筝3、 5旋转时的合适 的取向产生升力和限制缆线22、 23上的牵引力。
施加在限制缆线22上的牵引力通过缓慢的回巻激励放置在地面上的 电流发生器，如图6所示。
直升风筝l的上升运动将转变成回收步骤，在所述回收步骤中，通过 径向地修改空气动力形状，将能够以很小的能量损失回收直升风筝l。
在以两个限制缆线22、23之一的简单操纵将在所需的高度处的系统取
回之后，将能够使直升风筝l采取开放结构并由此开始新的牵引循环。 气球的升力可以被计算用于补偿直升风筝的重量和限制缆线22、 23，
以便限定驻留高度，如图7所示。
至于，替代地，总是采用生成升力的所述结构，或采用将系统保持在 一定高度上的空中平衡气球30，而由旋转形成的能量产生，将能够通过幵 发使装备有刚性肋条的直升风筝1能够压到至于一定高度上的发电机36的 旋转来选择能量产生。
这种布置己经与为使用刚性桨叶而提供的其他设计一起进行设计采 用刚性桨叶的系统的重量形成很大的限制，且也许不可能实现。
新型发电的发电机36的特征在于永磁铁的磁芯，除去产生很高电压的
能量以及所述能量能够由小截面的缆线容易地转移之外，还允许重量显著 降低。
交流发电机可以被置于直升风筝l的中心，然而，为了抵消与能量产
生相联系的旋转转矩，抗转矩将是必须的，所述抗转矩容易通过重物38被 获得，所述重物38与发电机36的旋转中心刚性间隔开，如图8所示。
对于更高动力的系统，为了避免由旋转转矩衍生出的问题，能够想象 许多直升风筝在相同轴上的反向旋转，其中发电机设置其中，或以合适的 间隔固定到刚性结构40上，所述刚性结构40也支撑交流发电机，如图9所
示D
也是在这种情况下，为了将所述结构取回到地面上，该操作能够通过
修改带有第二限制缆线23的风筝3、 5的空气动力形状进行，以便利于系统 回收。
辅助的空中平衡气球30的使用可以允许所述系统即使在没有风的时 候，也保持在一定高度上。
由于直升风筝存在于可能威胁到其他飞机的高度上所导致的问题可 以通过形成风的驻留地而被容易地解决，该风的驻留地在全球定位系统 (GPS)的导航地图上标识出来，在所标识的区域禁止飞过。
从任何类型的漂浮支撑与直升风筝的操作的机会允许也将其定位在 深海水域中，而去除每个环境影响的结果。
权利要求
1.一种用于产生能量的装置(1)，其特征在于，由至少两个超轻型旋转机翼(3、5)组成，所述机翼(3、5)装备有用于在其使用过程中保持其空气动力形状的牵引装置(9、14、20)，所述机翼(3、5)相互连接，并通过由风施加的力围绕其自身的轴旋转，由此模拟推进器的性能。
2. 根据权利要求l所述的装置(1)，其特征在于，所述机翼(3、 5) 中的第一个(3)在其一端(7)与第一牵引装置(9)连接，而在其另一 端(11)与第二牵引装置(14)连接，所述机翼(3、 5)中的第二个(5) 在其一端(16)与所述第二牵引装置(14)连接，而在其另一端(18)与 第三牵引装置(20)连接，所述第一、第二和第三牵引装置(9、 14、 20) 与所述机翼(3、 5)的牵引装置(22)连接，用以控制它们的空气动力形 状。
3. 根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，其可操作地与 用于替代传统推进器和旋转产生电能的交流发电机的固定支架(24)相连， 所述装置(1)装备有刚性肋条，所述刚性肋条适于允许将旋转扭矩传递 到交流发电机，并适于通过形状控制缆线(23)彻底地改变其自身外形。
4. 根据权利要求1或2所述的装置(1),其特征在于，在旋转过程中， 其适于根据应用于直升机桨叶的相同原理，独立地修改其单个的机翼(3、 5)中的每一个，即依赖于它们旋转时的角度位置控制单个的机翼(3、 5) 的形状，获得不与风轴对齐的升力的合力，所述装置(1)适于用作牵引 系统和在一定高度处的风力产生系统。
5. 根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，其适于通过牵引与 风轴向操作，或修改机翼(3、 5)旋转时的空气动力外形，以使装置(1) 不是沿着风向轴向定位，而是沿着符合于将遵循的路线的方向定位。
6. 根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，其适于通过在各个 机翼(3、 5)旋转时修改各个机翼(3、 5)，产生升力和在限制缆线(22、 23)上产生牵引力，所述限制缆线(22、 23)适于通过缓慢回巻，来激励 置于地面上的电流产生器(32)。
7. 根据权利要求4所述的装置(1〉，其特征在于，其适于通过旋转产 生能量，并适于装备有刚性肋条，所述刚性肋条适于将其运动传递给置于 装置(1)中心的发电机(36)，所述装置(1)还装备有重物(38)，所述 重物(38)适于抵消与能量产生相联系的旋转扭矩，所述重物(38)与发 电机(36)的旋转中心刚性地间隔开，以生成抵消旋转扭矩的抗扭矩。
8. 根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，其与多个其他装置 (1)可操作地连接，所述多个其他装置(1)在发电机(38)介于其中的相同轴上反向旋转。
9. 根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，其可操作地与多个 其他装置相连接，所述多个其他装置(1)间隔地固定到刚性结构(40) 上，所述刚性结构(40)也支撑发电机(38)。
10. 根据前面权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，其装 备有小型空中平衡气球(30)，所述空中平衡气球(30)适于在风突然减 小的情况下，将装置(1)保持在一定高度上。
全文摘要
描述了一种用于产生能量的装置(1)，所述装置(1)由至少两个沿着自身轴旋转的超轻型机翼(3、5)组成，其在功能上复制了推进器的特性。表征这种空气动力构造的超轻型机翼(3、5)采用牵引装置(9、14、20)保持它们操作时的形状。由此获得所述结构的显著的重量减轻，这允许在风力产生领域的不同的应用。
文档编号F03D11/04GK101208513SQ200680023188
公开日2008年6月25日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年6月27日
发明者吉安尼·弗格纳罗 申请人:红杉意大利有限公司