(57)【要約】  エネルギーを変換するための風力システムについて説明する。風力システムは，少なくとも１つの気流（Ｗ）に突入する，地上から操縦できる少なくとも１つの駆動翼様部材（３０）と，地上レベルに配置され，２本のロープ（２）によって駆動翼様部材（３０）に連結され，翼様部材（３０）を制御し，電気エネルギーを発生させる基台（１）とを備える。このような基台（１）は，翼様部材（３０）を操縦して電気エネルギーを発生させるように適応されている。このような２本のロープ（２）は，翼様部材（３０）から又は翼様部材（３０）に風力を伝達すると共に，翼様部材（３０）の飛行軌道の制御とエネルギーの生成との両方に使用されるように適応されている。このような風力システムによって電気エネルギーを生成する方法についても説明する。
2009534254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを変換するための風力システムであって，
地上から操縦されるように適応され，少なくとも１つの気流（Ｗ）に突入する少なくとも１つの駆動翼様部材（３０）と，
地上レベルに配置され，２本のロープ（２）によって前記駆動翼様部材（３０）に連結されている基台（１）であって，前記基台（１）は前記翼様部材（３０）を操縦すると共に，前記気流の風力エネルギーを電気又は機械エネルギーに変換するように適応されており，前記２本のロープ（２）は，前記翼様部材（３０）に対して及び前記翼様部材（３０）からの力を伝達すると共に，前記翼様部材（３０）の飛行軌道の観察とエネルギーの伝達の両方に使用されるように適応されている基台（１）と
を備えることを特徴とする風力システム。
【請求項２】
前記翼様部材（３０）は，前記気流によって加えられる牽引力が最大である位置から，その方位角上又は側方への，ほぼ失速して前記牽引力が最小となり，ウインチ（３）によって復帰される位置に周期的に移動されるように，前記基台（１）において飛行軌道に沿って操縦されるように適応されていることを特徴とする請求項１記載の風力システム。
【請求項３】
前記翼様部材（３０）を前記飛行軌道に沿って自動的に制御するように適応されている，前記基台（１）上で動作するコンピュータ制御システムを含むことを特徴とする請求項３記載の風力システム。
【請求項４】
エネルギーの蓄積と供給とを管理するために前記コンピュータ制御システムと連繋する給電システム（１２）を備えることを特徴とする請求項１記載の風力システム。
【請求項５】
前記コンピュータ制御システムは，前記翼様部材（３０）上に配置された一組のセンサを備えることを特徴とする請求項３記載の風力システム。
【請求項６】
前記翼様部材（３０）上に配置された前記一組のセンサは，情報を無線モードで前記コンピュータ制御システムに送出することを特徴とする請求項５記載の風力システム。
【請求項７】
前記コンピュータ制御システムは，一組の地上センサを備えることを特徴とする請求項３記載の風力システム。
【請求項８】
前記基台（１）は，少なくとも２つのウインチ（３）を備え，前記ウインチ（３）のそれぞれにおいて前記ロープ（２）のうちの対応する１本のロープの繰り出し又は巻き戻しが行われ，前記ウインチ（３）のそれぞれが発電機／電気モータ（５）に連結されていることを特徴とする請求項１記載の風力システム。
【請求項９】
前記ウインチ（３）は，前記発電機／電気モータ（５）に，少なくとも１つの遊星歯車減速機（４）を介在させて連結されていることを特徴とする請求項８記載の風力システム。
【請求項１０】
前記ウインチ（３）は，前記ウインチ（３）へ前記ロープ（２）が整然と巻き付くように適応されている案内モジュール（６）を備えることを特徴とする請求項８記載の風力システム。
【請求項１１】
前記ロープ（２）のそれぞれを前記翼様部材（３０）に向けて案内するように適応されている伝達システムを備えることを特徴とする請求項１〜１０何れか１項記載の風力システム。
【請求項１２】
前記伝達システムは，
前記ロープ（２）の前記案内モジュール（６）の摺動ブロック（６ａ）上に組み立てられた第１の対の滑車（７ａ）と，
前記ロープ（２）の前記案内モジュール（６）の下流の第２の対の滑車（７ｂ）であって，前記第２の対の滑車（７ｂ）と前記第１の対の滑車（７ａ）との間に含まれる前記ロープ（２）の全長を水平に保持するように適応されている第２の対の滑車（７ｂ）と，
前記ロープ（２）を前記翼様部材（３０）に向けて送出するように適応されている第３の対の滑車（７ｄ）と
を備えることを特徴とする請求項１１記載の風力システム。
【請求項１３】
前記伝達システムは，前記第２の対の滑車（７ｂ）と前記第３の対の滑車（７ｄ）との間に設けられている急激な負荷変動を減衰させるための少なくとも一対の機構を含むことを特徴とする請求項１１又は１２記載の風力システム。
【請求項１４】
前記減衰機構は少なくとも１つの弾性部材（１７）で構成され，前記弾性部材（１７）はその一端（１７ａ）で前記基台（１）に固定され，その他端で，第４の滑車（７ｃ）を介在させることによって，前記案内モジュール（６）の下流の前記ロープ（２）の長さに連結されていることを特徴とする請求項１３記載の風力システム。
【請求項１５】
前記伝達システムは，前記減衰機構と前記第３の対の滑車（７ｄ）との間に配置された少なくとも一対の張力調整装置（１８）を含むことを特徴とする請求項１１又は１２記載の風力システム。
【請求項１６】
前記張力調整装置（１８）は，第１のプーリ（１９ａ）と第２のプーリ（１９ｂ）とで構成され，前記プーリ（１９ａ，１９ｂ）は互いに対向し，同一平面上に回転軸を有し，前記プーリ（１９ａ，１９ｂ）はそれぞれ第１の回転ピン（２０ａ）及び第２の回転ピン（２０ｂ）の周りを回転し，２つのグリップ（２１）の間に挿入され，前記第１の回転ピン（２０ａ）は前記グリップ（２１）に設けられた一対のスロット（２２）の内部を摺動し，前記第１のピン（２０ａ）と前記第２のピン（２０ｂ）とは弾性部材（２３）を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１５記載の風力システム。
【請求項１７】
前記第３の滑車（７ｄ）は，少なくとも１つのスプリング（２５）によって実現される前記基台（１）へ回転自在に連結されていることを特徴とする請求項１２記載の風力システム。
【請求項１８】
前記摺動ブロック（６ａ）は，前記ウインチ（３）の回転軸に平行なレール（６ｂ）に沿って摺動することを特徴とする請求項１２記載の風力システム。
【請求項１９】
前記レール（６ｂ）に沿った前記摺動ブロック（６ａ）の摺動は，前記ウインチ（３）の回転と共に摺動機構によって制御されることを特徴とする請求項１８記載の風力システム。
【請求項２０】
前記摺動機構は，前記コンピュータ制御システムによって制御される電気モータによって作動されることを特徴とする請求項１８記載の風力システム。
【請求項２１】
前記摺動機構はネジ制御式であることを特徴とする請求項１８記載の風力システム。
【請求項２２】
前記摺動機構はベルト制御式であることを特徴とする請求項１８記載の風力システム。
【請求項２３】
前記コンピュータ制御システムは，前記翼様部材（３０）を前記飛行軌道に沿って案内するために，飛行及び制御パラメータに応じて，また前記翼様部材（３０）上に配置された前記一組のセンサから送られてきた情報に応じて，更に前記一組の地上センサに応じて，前記気流（Ｗ）によって生成される揚力（Ｌ）の有効利用を優先させながら，以後の少なくとも１つの瞬間において前記翼様部材（３０）が取るべき最適位置を瞬間毎に求める予測アルゴリズムを実行することによって，前記ウインチ（３）を操作することを特徴とする請求項３記載の風力システム。
【請求項２４】
請求項１〜２３何れか１項記載の風力システムによって電気エネルギーを生成する方法であって，
ａ）  前記気流（Ｗ）から取り出される風力エネルギーを最大化するために前記翼様部材（３０）の前記飛行軌道を管理するステップであって，前記翼様部材（３０）は，上昇時に，前記基台（１）に連結された前記ロープ（２）を伸長させて前記ウインチ（３）を回転させるステップ（Ｆ１）と，
ｂ）  前記翼様部材（３０）をほぼ失速する位置に到達させるために，前記翼様部材（３０）を操縦するステップ（Ｆ２）と，
ｃ）  前記モータ（５）によって前記ロープ（２）を前記ウインチ（３）によって巻き戻して最大の牽引状態に戻すために前記翼様部材（３０）を配置するステップ（Ｆ３）と，
ｄ）  前記ステップを繰り返すステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記コンピュータ制御システムによって前記ステップａ）及び／又はｂ）及び／又はｃ）及び／又はｄ）が自動的に実行されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記風力エネルギーを機械エネルギーに変換することによってボート（１００）を牽引するための請求項１記載の前記風力システムの使用であって，前記伝達システムを前記ボート（１００）の船首（１０１）に配置し，前記ボート（１００）の前方に常に位置付けるために前記翼様部材（３０）を前記コンピュータ制御システムによって操縦する使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は，少なくとも１つの駆動翼様部材(power wing profile)によってエネルギーを変換する風力(aeolian)システムに関する。更に，本発明は，このようなシステムによってエネルギーを生成する方法に関する。
【０００２】
既知のように，過去においては，電力を低コストで生成するという問題は，再生可能なエネルギー源を有効利用することによって対処されてきた。特に，以下に説明する幾つかの先行特許においては，風力エネルギーを変換するための方法と，駆動翼様部材（一般的な用語として「凧」と称される）によって風から風力エネルギーを取り出す各種装置とが提案されている。
【０００３】
特に，米国特許第４，１２４，１８２号は，風力エネルギーを捕捉し，このエネルギーを，発電機を作動させる軸の回転運動に変換するための，「パラカイト」（すなわち「改造されたパラシュート」）を備えた装置を開示している。この装置は，複数の翼様部材が直列に配置された一対の「パラカイト列」によって特徴づけられる。各列は，動力ロープを具備する。このようなケーブルは，地表面を吹く風に比べ，より強く，より均一な風が吹く高さにパラカイト列を到達させるために十分に長い。各列は，その対応する動力ロープによって，ドラム又はウインチに拘束される。このドラム又はウインチの回転方向を切り替えることによって，気流(aeolian current)の牽引力によるロープの繰り出し又はロープの巻き戻しを行うことができる。各パラカイト列は，各列の翼様部材に連結された「キャップロープ」と呼ばれる第２のロープを具備する。このロープによってパラカイトを選択的に折り畳むことができるので，巻き戻しをより容易にすることができる。各ウインチの回転運動は，減速機を介して発電機に伝達される。発電機は，作動されると電気を生成する。複数のプーリから成る単一のプーリシステムが存在する。このシステムは，クラッチ及びホイールを介して，一方のパラカイト列が上昇する間に，他方のパラカイト列の復帰を可能にする。したがって，捕捉された風力エネルギーは，機械的エネルギーに変換され，この機械的エネルギーの一部は，キャップが閉じられたパラカイト列を復帰するために即座に消費され，一部は電気エネルギーに変換される。各列に拘束されて動作サイクル毎に膨張・収縮される空気バルーン(aerostatic balloon)によって，パラカイトは所望の高度に保持され，キャップの向きが固定される。
【０００４】
中国特許第１，０５２，７２３号は，一対の凧を備える風力発電機を開示している。この凧を介して気流によって加えられた牽引力は，高耐性ロープを通じて，地上レベルに配置されたドラムの回転に変換される。ウインチが油圧モータを作動させると，電流が生成される。
【０００５】
英国特許第２，３１７，４２２号は，風の作用により電流を生成する発電機に連結された垂直シャフトを回転させる複数の翼様部材を備えた装置を開示している。これらの翼様部材は，風に押されることによって，水平面上に円軌道を描く。各翼様部材は，飛行の継続を保証するために，風向角(wind attachment angle)を変えることができる装置を備える。
【０００６】
米国特許第６，０７２，２４５号は，１つのリングを形成する複数のロープに連結された複数の凧で構成された，風力エネルギーを有効利用するための装置を開示している。これらの凧は，上昇経路及び下降経路を交互に切り替えてリングの回転運動を常に同じ方向に定めるように操縦される。各凧は，機械的エネルギーを伝達するための動力ロープと，各翼様部材の風向角を調整するための操縦用ロープ系統とに連結されている。動力ロープは，発電を起こすためのプーリの回転を決める。操縦用ロープは，各凧に，上昇経路においては翼様部材が風によって上方に牽引される姿勢を取らせ，下降経路においては翼様部材がより低い風の推力を受けるように第２の姿勢を取らせるために使用される。
【０００７】
米国特許第６，２５４，０３４号は，風力エネルギーを有効利用するために，気流に押される速度が制御されている翼様部材（「繋留航空機」）を備えた装置を開示している。この翼様部材は，電気エネルギーを生成する発電機を作動させるウインチに，ロープを介して連結されている。前記翼様部材上には，風向角を検出及び変更し，受風領 (intercepted wind front area)を変更する操縦システムが取り付けられている。このようなシステムは，適切なセンサから送信されてきた表示データをディスプレイ上で読み取る操作者によって地上から，又は遠隔制御システムによって自動的に制御される。凧は，大きな風向角で風下に(downwind)上昇するように操縦される。その上昇が終わると，風向角は小さくなり，前記翼様部材は風上に(upwind)進むために滑空する。翼様部材は復帰され，再び上向きに滑空し，このサイクルが繰り返される。
【０００８】
オランダ国特許第１０１７１７１Ｃ号は，上記と同様の装置を開示している。ただし，その装置には手動操縦モードは設けられておらず，翼様部材の復帰は，ロープを巻き戻す際の風の推力を最小化するために，凧を旗のように傾けることによって行われる。
【０００９】
米国特許第６，５２３，７８１号は，風力エネルギーを捕捉するための翼様部材（「エアフォイルカイト」）を備えた装置を開示している。この翼様部材は，入口縁部と，出口縁部と，２つの側方縁部とを有する。このような翼様部材は，凧自体によって支持される機構を介して操縦される。この装置は，翼様部材のこれらの縁部に連結された複数のロープを備え，凧は，このようなロープを介してピッチ角を変更することによって操縦される。この操縦機構への給電は，凧を発電用の発電機を作動させるウインチに連結する動力ロープ内に配置された電気ケーブルを通じて行われる。翼様部材は，風に押されると，揚力を有効利用し，風速方向にほぼ垂直な経路を描いて上昇する。その上昇が終わると，凧は復帰され，後に風を再び捕捉するために操縦される。
【００１０】
米国特許公開第２００５０４６１９７号は，風力エネルギーを有効利用するための翼様部材（「凧」）を具備し，発電機に連結されたウインチをロープによって作動させることによって電気を生成する装置を開示している。この凧は，風向角を変えるための複数の追加ロープによって操縦される。この翼様部材は，大きな風向角で上昇する。上昇が終わると，風向角が最小になり，サイクルを再び開始するために翼様部材が復帰される。
【００１１】
既存の従来技術の分析から分かるように，既知のシステムにおいては，凧の操縦用の機械的構成要素は，発電用の構成要素とは異なる。翼様部材は，凧に直接取り付けられた機構を介して操縦されるか，あるいは発電用ウインチとは異なるウインチによって繰り出し及び巻き戻しが行われる少なくとも４本の補助ロープを介して操縦され，地上レベルに配置されたシステムによって制御されるか，あるいは地上から吊り上げられたシステム，すなわち凧自体によって支持されたシステムによって制御される。
【００１２】
更に，既存の多くのシステムにおいては，翼様部材は，抗力（すなわち，風速に平行な風の推力の成分）を，主に有効利用することによって発電するために操縦される。他のシステムにおいては，凧の動作サイクルは，揚力（すなわち，風速に垂直な風の推力の成分）の有効利用によって生じる上昇と，このような力を最小化することによって生じる下降との，連続的な切り替えによって特徴づけられる。
【００１３】
更に，既存の複数のシステムにおいては，周期的プロセスによる連続的な発電の可能性に専ら関心が集中しており，風から有効利用できるエネルギーを最大化しうるシステムの実現は無視されてきた。
【００１４】
更に，現在，風力エネルギーからの電流の生成は，施設内で非可動装置によって行われている。したがって，この再生可能エネルギーの有効利用に関しては，風がある場所であれば如何なる場所でも電流を生成できる可搬の装置は存在しない。可搬の装置のようなものがあれば，今日，例えば野戦病院などにおいて，発電が連続発電装置群(continuity groups)（燃料式電動発電機）によってのみ行われている状況では極めて多くの利点を提供するであろう。
【００１５】
ただし，現在，駆動翼様部材の制御システムに関する問題は，極めて限られた数のプロジェクト及び研究において細部について解決されているが，その主な着目点は，新しいエネルギー生成システムの開発ではなく，既存システムの生産性の向上にある。
【００１６】
過去においては，駆動翼様部材によって気流を捕捉する装置によってボートを牽引する構成も各種提案されてきた。
【００１７】
特に，英国特許第２，０９８，９５１号は，駆動翼様部材列によってボートを牽引する装置を開示している。これらの翼様部材を打ち上げるには，最初に予備翼様部材(a pilot profile)を打ち上げる。予備翼様部材によって，一対のロープが持ち上げられ，他の翼様部材を打ち上げるためのガイドとして働く。これらの案内用ロープは，全ての駆動翼様部材が十分な高さに達するまで繰り出される。上昇時に翼様部材が揺れ始めないように，一部の翼様部材の帆は下げられるか，又は縮帆され，その後に気流を捕捉するために展帆される。全ての駆動翼様部材が適切な高さに達すると，翼様部材の上昇は終了し，予備翼様部材は復帰されるか，又は駆動翼様部材列の先頭に配置された収納パイプ内に引き込まれる。
【００１８】
米国特許第５，０５６，４４７号は，それぞれ異なる高さに配置され，それぞれの凹面が下を向いた複数の帆で構成されたシステムによって風力エネルギーを機械的エネルギーに変換する装置を開示している。このような装置は，上昇する気流によって牽引される駆動翼様部材として機能する。この装置は，地上輸送，水上輸送，又は空輸，又はレール輸送のために使用することも，発電機を作動させる羽根を回転させて電気エネルギーを生成するために使用することもできる。
【００１９】
米国特許第５，４３５，２５９号は，電気エネルギーを生成するため，又は車両を地上又は水上で牽引するために高い高度の気流を有効利用する装置を開示している。車両上の乗員は，複数の駆動翼様部材で構成された，一般的なグライダーのように機能するシステムを操縦する。車両は，可動碇のように動作し，車両の中心部に巻き付けられた制御用ロープと，車両の両側にわたって延在するバーとによって特徴づけられる転覆防止制御システムを備える。このようなバーは，駆動翼様部材を車両に固定するロープの下端を風下側から遠くに押すことによって翼様部材の転覆を防止するレールの一部のように見える。この駆動翼様部材システムは，風が乏しい場合に負荷を支持するための円筒形の空気静力学的バルーンをその上端に備える。このようなバルーンは，電気エネルギーを生成するための風力タービンをそれぞれの端に更に有する。
【００２０】
国際特許公開第ＷＯ０３０９７４４８号は，駆動翼様部材によってボートを牽引する装置を開示している。このような装置は，翼様部材をボード本体に連結するための「チェックロープ」を少なくとも１本備える。この１本以上のチェックロープによって伝達される力がボート本体にかけられる場所は，ボートの前進方向に沿った風によって異なる。実際に，このような力がかけられる場所は，傾船を減らすために，ボートの船体上に組み立てられた外周ガイドの内側を摺動する。
【００２１】
米国特許公開第２００４０３５３４５号は，ボートに固定された駆動翼様部材を少なくとも一対の「支持ロープ」を介して操縦する装置を開示している。この翼様部材の制御用器具は，水面下に水平に延在するレールを備える。サスペンションロープの位置をずらすためにこのレールに沿って摺動可能な装置がこのレール上に組み立てられている。このようなガイドは，駆動翼様部材と，この翼様部材を操縦するためのシステムとの間でボート本体に拘束されているので，翼様部材によって加えられた牽引力によって，水中のボートの縦軸線及び／又は横軸線の周りにモーメントが発生し，これによって風下側のボートが上方に押される。
【００２２】
米国特許公開第２００４２００３９６号は，水面上でのボートの前進を保証するためにボートの船体脇に推力を発生させることが可能な３つの方法を開示している。第１の方法では，複数の帆を船尾に配置し，これらの帆を風に向けて（ボートの外側に）傾けることによって推力を生じさせる。第２の方法では，船首に固定され，ボートの前で高く飛行してボートを前進させる牽引力を発生させるように操縦される駆動翼様部材を使用する。第３の方法では，水中を前進して船体を持ち上げやすい推力を発生させるために，上方に傾斜した幅広の平面板を竜骨に備える。この特許は，格子のように見える枠内に延在する複数の帯状の織布で作られた画期的な帆も開示している。これらの帆は，帆が格子に押し付けられた際は気流を妨害し，風が反対方向に吹く場合は風を通過させて帯状の織布を枠から遠ざけるように作られる。
【００２３】
国際特許公開第ＷＯ２００５１００１４７号は，ロープによって船体に固定された駆動翼様部材によってボートを牽引する装置を開示している。このような装置は，専用の，補助用の，又は緊急用の案内装置として使用される。このシステムは，ロープの巻き戻し及び繰り出しを行うための手段を含むウインチを備える。ロープにかかる牽引力が不十分であるとき，又は風速が急に衰えたときは，ロープが巻き戻される。ロープの負荷及び／又は風速が過度であると，ロープが繰り出される。
【００２４】
国際特許公開第ＷＯ２００５１００１４８号は，ロープによって船体に固定された駆動翼様部材によってボートを牽引する装置を開示している。このような装置は，専用の，補助用の又は緊急用の案内装置として使用される。この翼様部材は，制御装置によって操縦される。この制御装置は，翼様部材が気流に対して直角の方向に沿って延びる螺旋又は正弦曲線軌道を描くように，風速に対して垂直な速度ベクトルで翼様部材を案内する。この制御システムは，航路，方向，及び風速，及び海の動きを考慮して，さまざまな軌道又は静的飛行条件を選択する。
【００２５】
国際特許公開第ＷＯ２００５１００１４９号は，駆動翼様部材によってボートを牽引する装置を開示している。このような装置は，専用の，補助用又は緊急用の案内装置として使用される。この翼様部材は，ロープによってボートに連結され，このロープは扇のように広がって一連のケーブルとして翼様部材に隣接する。翼様部材によって支持され，翼様部材に連結された操縦システムは，ボートに対する翼様部材の位置を調節するように風向角を変更する。
【００２６】
ドイツ特許出願第ＤＥ１０２００４０１８８１４号は，ロープによって船体に固定された駆動翼様部材によってボートを牽引する装置を開示している。このような翼様部材の操縦は，方位角上に組み立てることができる装置を介して行うことができる。この装置は，翼様部材自体によって支持され，翼様部材はこの装置を介してボートから案内される。この装置は，システムが作動していないときに翼様部材を支持する収容システムと，翼様部材を下降させることにより自動的に始動される装置とを更に備える。
【００２７】
したがって，本発明の目的は，少なくとも１つの駆動翼様部材によってエネルギーを変換する風力システムであって，翼様部材の操縦用の機械的構成要素が発電用の構成要素とは異ならない風力システムを提供することによって，上記の従来技術の問題点を解決することである。
【００２８】
本発明の別の目的は，少なくとも１つの駆動翼様部材によってエネルギーを変換する風力システムであって，風から取り出すことのできる風力エネルギーを最適化するために，動作サイクル毎に翼様部材に最適経路を選択させるコンピュータ制御システムによって駆動翼様部材が操縦される風力システムを提供することである。
【００２９】
本発明の更に別の目的は，少なくとも１つの駆動翼様部材によってエネルギーを変換する風力システムであって，地上に配置されるその構成要素の輸送が一般の自動車でも可能なように，これらの構成要素がもたらす負担が限定されている風力システムを提供することである。
【００３０】
更に，本発明の目的は，本発明による風力システムによって，従来技術により提案されたシステムに比べ，より効率的に作動させることができる電気エネルギーを生成する方法を提供することである。
【００３１】
本発明の上記及び他の目的及び利点は，以下の説明から明らかになるように，請求項１記載の駆動翼様部材によってエネルギーを変換する風力システムによって達成できる。
【００３２】
更に，本発明の上記及び他の目的及び利点は，請求項２４記載の本発明による風力システムによって電気エネルギーを生成する方法によって達成できる。
【００３３】
本発明の複数の好適な実施形態及び重要な変形例は，従属項の主題である。
【００３４】
本発明は，添付図面を参照して，非限定的な例として提供される本発明の幾つかの好適な実施形態によってより詳細に説明される。
【００３５】
これらの図を参照すると，本発明によるエネルギー変換用風力システムは，以下の構成要素を備えることがわかる。
−地上から操縦でき，捕捉対象の気流に突入する少なくとも１つの駆動翼様部材３０（以下，簡略化のために「凧」ともいう）。このような翼様部材は，特定のスポーツ活動，例えばサーフィン及びカートのための特有の帆を製造するために一般に使用される繊維を織ることによって製造される。この凧を特徴づける主要な仕様は表面積である。最近の空気力学研究により，制御及び操縦性の点から特定のニーズを満足できる翼様部材が市販されている。翼様部材を適切に操縦することによって，風からのエネルギー伝達の調整が可能である。特に，翼様部材３０が突入した気流によって加えられる牽引力が最大となる位置から，このような牽引力が最小となるほぼ失速した位置（方位角上又は側方）まで，凧３０を飛行軌道に沿って案内することが可能である。牽引力が最大になる段階とほぼ失速してその後の回収が行われる段階とを周期的に交互に切り替えることによって，以下により詳細に説明するように，電気エネルギーを生成する。
−翼様部材３０を操縦し，気流のエネルギーを電気又は機械エネルギーに変換するように適応され，地上レベルに配置され，かつ，２本のロープ２によって駆動翼様部材３０に連結された基台１。これら２本のロープ２は，翼様部材３０からあるいは翼様部材３０に向けて力を伝達するように適応されており，翼様部材３０の飛行軌道の制御及びエネルギーの伝達の両方に，以下に説明するモードで使用される。これらのロープ２に対する引張力(pull)を合計するために，相互に直列に連結された多数の駆動翼様部材３０を設けることが可能である。翼様部材３０は，実際には，単一系統のロープ２によって基台１に連結されている。簡略化のために，以下，本発明による風力システムが単一の翼様部材３０を具備している場合を述べる。本発明による風力システムの動作原理は，実際に，使用する翼様部材３０の数によって変わることはない。多数の駆動翼様部材３０を使用することによって得られる利点は，以下に詳細に説明するように，このような翼様部材による受風表面の増加であり，結果としてウインチ３に対する引張力の増加及び動作サイクル毎に生成可能な電気エネルギーの増加である。
【００３６】
更に，本発明によるシステムは，基台１上で動作し，翼様部材３０の飛行を自動的に制御するコンピュータ制御システムと，電気エネルギーの蓄積及び供給を管理するために，このようなコンピュータ制御システムと連繋する給電システム１２とを備える。
【００３７】
コンピュータ制御システムは，翼様部材３０上に配置された自律電源付きセンサ群と連繋する。これらのセンサは，情報を，好ましくは無線モードで，コンピュータ制御システムの地上の構成要素に送信する。コンピュータ制御システムは，これらの情報項目を地上のセンサ群から入力した他の情報（例えば，モータトルクの読み取りによって求められるロープの負荷値）と演算し，翼様部材３０をその動作サイクル全体にわたって自動的に操縦するための処理を実行する。
【００３８】
特に，図１及び図２を参照すると，基台１は，ロープ２の巻き付け又は繰り出しをそれぞれ行うウインチ３を少なくとも２つ備えていることがわかる。これらのウインチ３は，それぞれ，おそらく少なくとも１つの減速機４を介在させて，電気発電機／モータ５に連結される。各ウインチ３に隣接して設けられているのは，それぞれのウインチ３への各ロープ２の巻き付けを整然と行わせるための案内モジュール６と，各ロープ２を翼様部材３０に向けて案内する伝達システムである。したがって，翼様部材３０の操縦は，それぞれのウインチ３上のロープ２の繰り出し及び巻き戻しによって行われる。したがって，これらのロープ２は，凧３０と基台１との間の連結部材であり，凧３０とウインチ３との間で力の伝達を可能にする。風によって凧３０が上昇するとき，ロープ２はウインチ３を回転し，ひいては発電機５によるエネルギー変換をする。他方，凧３０の復帰中，ロープ２は，モータによるウインチ３の回転によって生成された張力を翼様部材３０に伝達する。勿論，各ロープ２の長さ及び直径は，動作時の風及び必要とされる安全性条件によって異なる。
【００３９】
伝達システムは，プーリを介してロープ２を有する滑車(block)を備える。図示の好適な実施形態において，伝達システムは，特に，以下の構成要素から成る。
−ロープ２の案内モジュール６の摺動ブロック６ａ上に組み立てられた第１の対の滑車７ａ。
−ロープ２の案内モジュール６の下流に配置された第２の対の滑車７ｂ。この滑車の対は，これらの滑車７ｂと案内モジュール６の摺動ブロック６ａ上に組み立てられた滑車との間に位置するロープ２の全長を水平に保持するように適応されている。
−ロープ２を翼様部材３０に向けて送出するように適応されている第３の対の滑車７ｄ。
−急激な負荷変動を減衰するための少なくとも一対の機構。これらの機構は，第２の対の滑車７ｂと第３の対の滑車７ｄとの間に設けられている。このような機構はそれぞれ，少なくとも１つの弾性部材１７，例えば弾性ケーブル又はスプリングで構成されている。この弾性部材１７は，その一端１７ａを基台１に固定され，他端で案内モジュール６のロープ２の下流でその長さと連繋する。このような弾性部材１７は，この部材のこのような２つの端の間で，第５の滑車７ｅへの送出が可能である。弾性部材１７とロープ２との間の連繋は，第４の滑車７ｃが介在して行われる。風が吹き始めると，弾性部材１７が伸張し，急激な負荷変動を減衰させる。逆に，負荷が急に低下すると，弾性部材１７は収縮し，張力の低下を調整するために，以下に説明するコンピュータ制御システムの介入遅延を部分的に補償する。図示の伝達システムは，急激な負荷変動を減衰させる機構を，各ウインチ３の隣に１つずつ，計２つ備えることが好ましい。
【００４０】
伝達システムは更に，急激な負荷変動を減衰させる機構と翼様部材３０に向かうロープ２に追随する第３の対の滑車７ｄとの間に配置された一対の張力調整装置１８を各ロープ２に１つ備える。
【００４１】
図３ａ及び図３ｂを参照すると，このような装置１８は，回転軸を同一平面上に有する互いに向かい合った第１のプーリ１９ａと，第２のプーリ１９ｂとで構成されている。プーリ１９ａ，１９ｂは，それぞれ第１の回転ピン２０ａ及び第２の回転ピン２０ｂの周りを回転し，２つのグリップ２１の間に挿入されている。特に，第１の回転ピン２０ａは，グリップ２１内に設けられた一対のスロット２２の内部を摺動するので，第２の回転ピン２０ｂから第１の回転ピン２０ａまでの距離は，一定ではなく変化しうる。第１のピン２０ａ及び第２のピン２０ｂは，弾性部材，例えば各グリップ２１にそれぞれ隣接する一対のスプリング２３を介して相互に更に連結できる。次に，張力調整装置１８は，例えばグリップ２１の孔２６内に挿通した棒状部材（図示せず）によって，基台１に固定される。プーリ１９ａ，１９ｂのサイズ及びスプリング２３の弾性定数により，ロープ２上に負荷が無いときは，特に，図３に示すように，２つのプーリ１９ａ，１９ｂはロープ２に接触する第１の位置にあり，ロープ２を締め付けて停止させる。このように，翼様部材３０の飛行中に風が止んだ場合は，張力調整装置１８はロープ２の摺動を防ぎ，また，急激な負荷変動を減衰させるために，この機構の弾性ケーブル１７を牽引することでロープ２を伸張状態に維持する。他方，ロープ２の繰り出し及び巻き戻しを行うときは，負荷により，スプリング２３はプーリ１９ａ，１９ｂを相対的に離して動作させることによって，第１のプーリ１９ａ上のロープ２の通常の巻き取りを保証する。図示の伝達システムは，各ウインチ３にそれぞれ隣接する２つの張力調整装置１８を備えることが好ましい。
【００４２】
ロープ２の案内モジュール６の摺動ブロック６ａ上に組み立てられた滑車７ａ，このようなモジュール６の下流に配置される滑車７ｂ，及び急激な負荷変動を減衰させる機構の一対の滑車７ｃは，それらの頭部(head)が固定されるが，その他の滑車では頭部は自由に回転できる。特に，翼様部材３０に向かうロープに追随する滑車７ｄにおいては，少なくとも１つのスプリング２５を介して基台１へ回転自在に連結されることを実現することができる。これにより，回転の自由度が大きくなる。これは，本発明によるシステムが動作する際に翼様部材３０に向かうロープ２への追随を可能にするための重要な要素である。
【００４３】
案内モジュール６は基台１の構成要素であり，ウインチ３上へのロープ２の巻き付けを整然と行わせ，ロープ２とウインチ３のグリップとの間の摺動，及びロープ２間の摺動を防止する。各案内モジュール６は，それぞれのウインチ３の回転軸に平行に配置されたレール６ｂに沿って摺動する摺動ブロック６ａを備える。摺動ブロック６ａは，このようなレール６ｂに沿って２方向に平行移動でき，第１の滑車７ａはその上に組み立てられている。特に，このような摺動ブロック６ａの摺動は，ウインチ３の回転と共に摺動ブロック６ａを移動させる摺動機構（図示せず）によって制御される。この摺動機構は，ネジ駆動式又はベルト駆動式であることが好ましい。ネジ駆動式の摺動機構においては，レール６ｂに沿った摺動ブロック６ａの平行移動は，ボールネジ（ボール再循環精密ネジ；ball-recirculation precision screw)の回転によって制御される。ベルト駆動式の摺動機構においては，摺動ブロック６ａはタイミングベルト上に組み立てられる。
【００４４】
ロープ２の案内モジュール６において，摺動ブロックの平行移動は，翼様部材３０を制御するコンピュータ制御システムによって動作が管理される摺動機構上で作動する少なくとも１つの電気モータ（図示せず）によって制御される。
【００４５】
本発明によるシステムは，ロープ２の２つの案内モジュール６をそれぞれ各ウインチ３に隣接させて具備することが好ましい。
【００４６】
ウインチ３は，ロープ２がその周りに巻き付けられるウインチを備えた構成要素である。ウインチ３は，好ましくは遊星歯車式の減速機４を介在させることによって，発電機／電気モータ５に連結される。したがって，各ウインチ３の回転は，対応する駆動軸の回転にリンクしている。電気エネルギーを生成する段階では，ウインチからのロープ２の繰り出しによってウインチ３を回転させる。他方，翼様部材３０の復帰中は，モータがウインチ３を作動させる。本装置は，各ロープ２に１つずつ，２つのウインチ３を含む。
【００４７】
発電機５は，電気を生成するための構成要素である。ロープ２を繰り出すと，ウインチ３により発電機５が作動する。本発明によるシステムにおいて，発電機５は，モータとしても動作し，翼様部材３０を復帰する必要がある際は，ウインチ３へのロープ２の巻き戻しをも行う。発電機／電気モータ５は，コンピュータ制御システムによって，以下に説明するモードで制御されるので，本発明によるシステムは２つの発電機／電気モータ５を備えることが好ましい。
【００４８】
コンピュータ制御システムは，翼様部材３０を自動的に操縦するためのシステムである。このようなシステムの主な仕事は，発電機／モータ５の動作の制御であり，ひいてはウインチ３の回転の制御である。翼様部材３０の操縦は，同じウインチ３上のロープ２の繰り出し及び巻き戻しを調整することによって実際に行われ，それによりエネルギーが生成される。したがって，翼様部材３０を基台１に連結するロープ２は，動力ロープであると同時に操縦用のロープでもある。エネルギーの生成は，ウインチ３の回転方向にのみ依存する。すなわち，ロープ２の牽引力によってウインチの回転が決まり，発電機５が作動されると，電気が生成される。他方，ウインチ３の回転はエンジンによって決まり，ロープ２が巻き戻されると，エネルギーが消費される。翼様部材の操縦は，ウインチ３の回転方向と回転速度とに依存する。実際に，翼様部材３０の操縦は，風向角を適切に修正することによって行われる。このような角度は，風速に対する翼様部材３０の相対位置，ひいては繰り出されたロープ２の２つの長さのそれぞれの長さに依存する。例えば，翼様部材３０を特定の角度に傾斜させるために，一方のロープ２の繰り出し長さを他方の繰り出し長さより短くする必要がある場合は，このような結果を得るために，一方のウインチ３の回転を他方のウインチ３に対して加速又は減速する必要がある。したがって，２つのウインチ３の回転速度を違えることによって，エネルギーの生成を損なうことなく，又は翼様部材３０を復帰させることなく，翼様部材３０の操縦が行われる。翼様部材３０の飛行の自動点検は予測制御アルゴリズム(predictive control algorithms)によって行われる。このアルゴリズムによって翼様部材３０が操縦され，振動，操縦の不安定性，及び牽引力の局部的極大化(local traction maxima)が回避される。動作サイクル中に生成されるエネルギーを最大の安全条件下で最適化するために，翼様部材３０が描く経路又は飛行軌道が予測され，それにより動的仕様に最大限準拠し，現在位置から予測位置までの移動に必要な時間を最小化する。翼様部材３０の自動操縦は，地上のセンサ群及び翼様部材３０上のセンサ群から入力した情報を翼様部材３０上で受信及び処理する実時間処理によって行われ，地上のコンピュータ制御システムの構成要素への通信の過負荷，特にこのような通信が無線モードで行われる場合の過負荷を防止するために翼様部材に関するデータの前処理を必要とすることがある。入力情報は，翼様部材３０の位置，加速度，力（例えば，モータトルク５の読み取りによって求められるロープの負荷），及び幾何学的に定義される数量に関する。コンピュータ制御システムは，このような入力を予測アルゴリズムによって処理し，ウインチ３に連結された発電機／モータ５を作動させる出力を生成する。
【００４９】
入力情報の処理に必要な時間間隔は，データ分析の長さに比例する。このような間隔の長さを最小化することによって，翼様部材３０の操縦の遅延が小さくなる。この理由により，短期的分析が優先されやすい。ただし，短期的分析は，最適な時間深度の経路を予測できないこともある。したがって，譲歩し得る最適な解決を優先させることが重要であり，最適な経路の長さを求めるために十分な時間であって，かつ，短時間でデータ処理が行われるようになる。ただし，動作サイクル中に描かれる経路より長い経路を提供することは無益であると想定することは理にかなっている。
【００５０】
コンピュータ制御システムによって実行される予測アルゴリズムは，各瞬間において，以降の各瞬間に翼様部材３０が取るべき最適位置を，適切な飛行及び制御パラメータ（飛行の高さ，釣合い錘の動力学，牽引力データ，オフリミット領域における安全性の計算，構造の応力状況，不安定性又は過度な力，操縦を実行すべき各瞬間など）を決定する。各瞬間に対する各パラメータは，このような特定の瞬間に翼様部材が取るべき（当該パラメータに関する）最適位置の座標に対応する。各パラメータには相対的な重みづけがされ，この重みの設定は，最重要パラメータに関する決定により重みが置かれるように，このようなパラメータの重みを修正する遡及的システムによって，各瞬間に行われる。各パラメータに対する最良の座標が収集されると，予測時に考慮される各瞬間に対してベクトル和が計算される。最後に，短期的方略を優先させる時間の重みの導入に引き続き，各瞬間に対して最適座標が計算される。実時間処理は，翼様部材３０が以後の各瞬間に取るべき理想的な位置の座標を提供した後，これらの位置に到達するために翼様部材３０が従うべき最良の経路を求める。このような目的に使用されるアルゴリズムは，翼様部材３０の操縦法則を求めるために，飛行方程式と，翼様部材３０の慣性と，両ケーブル２上の牽引力の差に応じて翼様部材３０が有しうる反応の割合とを使用する。慣性要因(inertial causes)，運動学的連鎖の弾力性，及び測定遅延に起因する振動リスク及び過度のゲインを管理するために，適切な制御手法によって操縦が較正される。
【００５１】
コンピュータ制御システムが実行する機能はウインチ３の回転の検査だけではない。上述のように，このシステムはロープ２の案内モジュール６の作動も行う。ウインチ３の回転を案内モジュール６の摺動ブロック６ａの平行移動に適切に連結するために，それぞれの摺動機構を操作することでこのようなモジュールを作動させるモータが制御される。したがって，ウインチ３へのロープ２の巻き付けを整然と行わせ，ロープ２とウインチ３のグリップとの間の摺動及びロープ間の摺動を防止するために，摺動ブロック６ａの速度及び平行移動方向がコンピュータ制御システムによって調整される。
【００５２】
コンピュータ制御システムは，最後に，風の吹き付け及び負荷の低下などの突然の事象を認識し，適時に調整する必要がある。風が吹いた場合は，過度の負荷によるシステムの損傷を回避するために，ロープ２の張力を減らすことによりコンピュータ制御システムが介入する。これは，ロープ２の素早い繰り出しを可能にするためにウインチ３を作動させることによって行われる。
【００５３】
ロープ２の張力不足は，操縦するまでもなく翼様部材３０を促進するので，急激な負荷の低下は回避される。負荷の低下が発生すると，ウインチ３の回転を上げる（巻き戻し時にこの事象が発生した場合）か，ウインチ３の回転方向を逆にする（繰り出し時に負荷の低下が発生した場合）ことにより，コンピュータ制御システムが介入しうる。このようにして，翼様部材３０の制御が回復される。
【００５４】
給電システムは，電気エネルギーの蓄積及び供給に必要な全ての構成要素を備える。特に，給電システムは，電源，変圧器，及び蓄電池を具備し，ロープ２の繰り出し時に生成された電気を貯蔵し，翼様部材３０の復帰時にモータ５に電流を供給し，本発明によるシステムの電子部品に給電し，予想される外部ユーザに電力を供給する。
【００５５】
本発明によるシステムの全ての電子部品の動作は，給電システムと連繋するコンピュータ制御システムによって制御される。
【００５６】
上記から明らかなように，本発明によるシステムは，操縦用ロープと動力ロープとの間の区別がなく，このような機能の両方が２本のロープ２のみによって実行されるので，現行技術によって提案されているものに比べ，翼様部材３０の革新的な制御モードを提供する。したがって，モータとしても機能する発電機５を作動させる一対のウインチ３が設けられている。既存の複数のプロジェクトにおいては，凧の復帰は，発電に使用するものと同じウインチによって行われるが，本発明によるシステムにおいては，翼様部材３０の復帰だけではなく，操縦も同じウインチ３によって行われる。したがって，翼様部材３０の上昇時に最大の電力を送出し，復帰フェーズ中のエネルギー消費を最小化するために，ロープ２の繰り出し部分の長さを調節することによって風向角と，凧３０の受風領とが制御される。
【００５７】
更に，本発明は上記のような風力システムによって電気エネルギーを生成する方法に関する。実質的に，本発明による風力システムによって行われる風力エネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換プロセスを演算する本発明による方法は，断続方式である。特に図４を参照すると，本発明による方法は，以下のステップを含むことが分かる。
ａ）風又は気流Ｗから取り出される風力エネルギーが最大になるように，翼様部材３０の飛行軌道を，好ましくはコンピュータ制御システムによって自動的に管理するステップＦ１。特に，コンピュータ制御システムは，「揚力」，すなわち風速Ｗに垂直な力の成分を有効利用するように翼様部材３０を操縦する。このようにして，翼様部材３０は，風の正面を走査し続けながら上昇する。この結果，風は翼様部材３０を上昇させ，基台１に連結されたロープ２を伸張する。この牽引力はウインチ３のレベルで回転に変換され，減速機４によって発電機５に伝達され，そこで相反する一対の力の交換によって電気エネルギーの生成が行われる。
ｂ）風の推力が不足する寸前のほぼ失速する位置に到達させるために，翼様部材３０を，好ましくはコンピュータ制御システムによって自動的に操縦するステップＦ２。
ｃ）発電機としても動作するモータ５によってロープ２をウインチ３に巻き戻すステップＦ３。ロープ２は，最小のエネルギー消費で巻き戻され，ロープ２の回収が終了した後は，最大牽引状態に戻すように翼様部材３０が配置される。
ｄ）その時点で，このプロセスは繰り返される。
【００５８】
ロープ２の繰り出し時に生成されるエネルギーは，ロープ２の巻き戻し時に消費されるエネルギーより大きい。したがって，エネルギー収支はプラスである。
【００５９】
本発明による方法を使用することと，翼様部材３０上に組み立てられたセンサ群と地上のセンサ群とから入力した情報を実時間で処理するコンピュータ制御システムにより，揚力を主に有効利用して翼様部材３０を上昇させるように翼様部材３０を操縦することが可能である。このように，最大風量を捕捉するために以下の経路（例えば，連続する８つの経路）によって風から取り出すことができる風力エネルギーに関しては，翼様部材３０が各プロセスサイクル中にたどる経路は最適である。したがって，本発明による方法は，発電の連続性を保証するばかりでなく，既知のシステムに比べ，同じサイズの翼様部材によってサイクル毎に得られるエネルギーの最適化も保証する。
【００６０】
本発明による風力システム及び方法によって実証される高い効率の証明，及び単なる例として，翼様部材３０が支えなければならない（すなわち，その構成要素を損傷することなく支えることができる）風速Ｖｗが６ｍ／ｓであると仮定する。更に，ロープの最大繰り出し速度Ｖｓが４ｍ／ｓであると想定する。翼様部材３０は，風正面の「走査」による振動が皆無であり，翼様部材３０をこのように操縦するため，得られる速度は風速よりはるかに大きい。特に，翼様部材３０の速度Ｖｋと風速Ｖｗとの間の比率の値が１０より大きいと想定してみる。最大風速Ｖｗが６ｍ／ｓであるとき，翼様部材３０の最大速度Ｖｋは６０ｍ／ｓになる。ロープ２の最大繰り出し速度Ｖｓが４ｍ／ｓに等しいと想定する一方で，翼様部材３０の最大速度が６０ｍ／ｓであっても驚くには当たらない。実際に，翼様部材３０は，一般的な凧のように，その運動方向を連続的に変えることができるが，このことはロープ２の素早い繰り出しとは対応しない。
【００６１】
更に，各ロープ２の巻き戻しが終わった後に風によって翼様部材が捕捉された瞬間における各ロープ２の長さが８０メートルであり，気流によって加えられる牽引力によるロープの繰り出し長さが約２００メートルであることを示すと仮定してみる。
【００６２】
繰り出し速度が４ｍ／ｓであると想定すると，エネルギーの生成は１サイクル当たり５０秒（２００ｍ／４（ｍ／ｓ））間行われることになる。ここで，翼様部材３０をほぼ失速する位置（方位角上又は側方）に移動させるのに更に４秒必要であると想定してみる。特に，最初の１秒の間は，ロープ２が依然として平均速度２ｍ／ｓで繰り出され続ける。残りの３秒間に，巻き戻しが平均速度４ｍ／ｓで開始される。全体的に，ほぼ失速状態に移行する段階では，ロープが２メートル繰り出され（２（ｍ／ｓ）×１ｓ），１２メートル巻き戻される（４（ｍ／ｓ）×３ｓ）。したがって，このような段階の最後では，ロープ２の長さは２７０メートル（２８０＋２−１２ｍ）になる。ここで，巻き戻しが開始され，ロープの長さが最初に想定された長さである８０メートルに戻される。巻き戻しの速度が８ｍ／ｓであると，所要時間は２３．７５秒（１９０ｍ／８（ｍ／ｓ））である。
【００６３】
ここで説明した動作サイクルは，各ロープの長さが８０メートル未満には決してなることのない，本発明による方法の仮定の標準サイクルに対応する。当然，仮定された８０メートルのロープを手動で（基台１から）繰り出し，凧を気流に捕捉させるために必要な初期の開始サイクルも存在する。この最初のサイクルは電気エネルギーの生成には使用されず，風力システムをその動作状態にさせるために使用される。
【００６４】
前記例を参照すると，安全のために，各ロープ２の最大長さは常に３１８メートル以上でなければならない。実際に，１２ｍ／ｓに等しい風が４秒間吹くことを想定した場合，風力システムの損傷を防ぐには，このような場合のロープ２の繰り出し速度は８ｍ／ｓであると想定できる。次に，この風の吹き付けは，ロープ２の繰り出しが３２メートル（８（ｍ／ｓ）×４ｓ）に等しいことを示す。
【００６５】
上記の例に示すように，何れかの失速位置を回復するときのロープ２の巻き戻しと，風が吹くときに発生する安全のための繰り出しとを考慮すると，ウインチ３が支持する必要がある最大回転速度は（ロープ２に関して）８ｍ／ｓに等しい。
【００６６】
ここで，翼様部材３０が風から取り出すことができる動力について幾つかの検討を行うことが可能である。このような目的のために，及び図５に示すように，最初にシステムの空気力学を扱うことが適切である。定常空力（「エアフォイル」）面ＡＳに気流が当たると，このような気流によって２つの力が発生することが知られている。すなわち，風が吹き付ける方向Ｗに平行な抗力Ｄと，このような方向Ｗに垂直な揚力Ｌである。風が層流である場合，空力的面ＡＳの上を通過する気流ＡＦ１は，空力的面ＡＳの下を通過する気流ＡＦ２より高速である。その理由は，気流ＡＦ１の方が長い距離を移動しなければならないからである。これにより，翼様部材の上部における圧力低下が決まり，ひいては揚力Ｌを生成する圧力勾配が決まる。
【００６７】
他方，図６を参照すると，翼様部材ＡＭは，揚力の方向ＤＴに沿って移動できると想定される。このような動きにより，空力的翼様部材ＡＭの下面は風速に対して傾斜する。このような場合，揚力及び抗力は，翼様部材に対する相対風速に対して，それぞれ垂直及び平行である。
【００６８】
運動方向に平行な力をＳ１とし，このような方向に垂直な力をＳ２とすると，運動方向に平行な揚力Ｌの成分は，空力的翼様部材ＡＭの平行移動と同じ向きを有し，坑力Ｄに平行な成分は反対の向きを有する。
【００６９】
したがって，動きを気流に垂直な方向に沿って維持するためには，翼様部材ＡＭの運動方向ＤＴに沿った揚力Ｌの成分が抗力Ｄの成分に対して両成分間で比率を高くするために，翼様部材ＡＭを傾斜させることが適切である。
【００７０】
これらの考慮事項は，本発明による風力システムの翼様部材３０に対しても有効である。コンピュータ制御システムは，実際に，翼様部材３０の上昇段階では，揚力と抗力との間の比率を高く維持するように翼様部材３０を操縦する。このように，翼様部材３０は，風正面を走査することによって振動し，ロープ２の引張力によって動力を生成する。翼様部材３０の上昇時に生成される動力は，翼様部材（すなわち，凧の面積）Ａが受ける風の表面積と，凧の力率ＫＰＦ(Kite Power Factor)とを固有風力(Specific Wind Power)に掛けることによって計算される。ＫＰＦは，翼様部材と風との間の速度比Ｖｋ／Ｖｗと，２つの係数Ｋｄ及びＫｌとに依存する性能係数である（Ｋｄは抗力，すなわち凧が地面を引っ張るときに風の方向に沿った力及び速度による拘束を指し，Ｋｌは揚力，すなわち凧が地面を牽引する際の風の正面を走査するための振動による拘束を指す）。上述のように，凧の速度が風速よりはるかに大きいのは揚力によるものである。凧の力が大きいほど，抗力に対する揚力が大きくなる。
【００７１】
例として常に，Ｖｋ／Ｖｗ＝１０，Ｋｌ＝１．２，及びＫｄ＝０．１であると想定できる。
【００７２】
このような場合は，ＫＰＦ＝２０が得られる。
【００７３】
空気密度ρが一定であり，１．２２５ｋｇ／ｍ３に等しいと想定すると，固有風力(Specific Wind Power)は次のようになる。
固有風力＝１／２ρＶｗ３＝０．５×１．２２５×６３＝１３２．３Ｗ／ｍ２
【００７４】
凧が生成できる力「Kite Power」は，次の式によって表される。
Kite Power＝ＫＰＦ×Specific Wind Power×Ａ
式中，Ａは，凧の受風領である。例えば，６ｍ／ｓで吹く風から速度６０ｍ／ｓで押される面積Ａ＝１８ｍ２の翼様部材を使用すると，ロープレベルで生成可能な電力は４７６２８Ｗになる。したがって，このような電力は，この凧が生成できる最大電力に対応することになる。
【００７５】
いずれにしても，ＫＰＦにより仮定される値は，翼様部材の効率に応じて異なる。ＫＰＦにより仮定される値を２０より大きくすることもできる。例えば，ＫＰＦにより仮定される値が４０に等しい場合は，面積が１８ｍ２に等しい凧から得ることができる最大電力は９５２５６Ｗになる。
【００７６】
図７を参照すると，本発明による風力システムは，船舶分野においても，風力エネルギーを有効利用してボートを牽引するために有効な用途がある。
【００７７】
このような場合，本発明によるシステムの上記の全ての構成要素が帆又はモータ付きのボート１００に配置される。翼様部材３０に向かうロープ２を伴う伝達システムは，船首１０１に配置され，翼様部材３０は，常にボート１００の前にあるように操縦される。
【００７８】
上記の用途とは異なり，この風力システムの主な目的は，風力エネルギーを電気エネルギーに変換することではなく，ボート１００を牽引するために風力を有効利用することであり，したがって風力エネルギーを機械的エネルギーに変換することである。
【００７９】
上記の用途と同様に，駆動翼様部材３０が風から取り出すことができるエネルギーを最大化すると共に，ロープの負荷が過剰になって風力システムの構成要素を損傷することを如何にしても回避するように，コンピュータ制御システムはプログラムされる。上記用途との主な違いは，風力エネルギーの有効利用がもはや断続的には行われない点である。実際に，凧は，プラスのエネルギー収支を得るために上昇段階と復帰段階とを交互に切り替えるためではなく，気流の有効利用を連続的に最適化するために操縦される。定常状態での動作中，凧３０の復帰は，起こりうる風力の低下を調整するため，又は翼様部材３０を正しく位置付けるためにのみ行われる。ロープ２の繰り出し及び巻き戻しは，もはやエネルギーを周期的に生成するためではなく，操縦のためにのみ行われる。翼様部材３０をボートに連結するロープ２は，依然として動力ロープ及び操縦用ロープ２として看做すことができる。操縦は，上記の用途について説明したものと同じ原理に従って行われる。動力の伝達は，もはやウインチの回転によって発電機を作動させることによっては行われず，ロープ２を介して翼様部材３０が連結されているボート１００が固定基準システムに対して移動するように，ロープ２の繰り出しをできる限り制限することによって行われる。
【００８０】
両方の用途における風力エネルギーの有効利用は，翼様部材３０の空中での前進にどのようにして関連付けられているかが分かる。違いは，先に説明した装置においては，観測器は固定された基準システム（すなわち，地上）に一体化されているが，ボートに取り付ける場合には，基台１及び観測器は，凧３０の前進中に該凧３０に追従する。
【００８１】
何れにしても，本発明による風力システムをボート１００に取り付けることによって電気の生成を提供することが可能である。実際に，移動する必要がなくなると，前記用途において説明したのと同様に，発電のために翼様部材３０を使用することができる。このような場合，コンピュータ制御システムは，ロープ２がボート１００の他の構成要素に接触しないように，翼様部材３０の適切な飛行限界(flight limitations)を演算する。
【００８２】
先に述べた利点に加え，本発明による風力システム及び方法では，既知の従来技術によって既に提案されている成果以外の他の主要な成果を得ることができる。特に，以下の点が挙げられる。
−本風力システムは，容易に取り扱えるように適応されているため，給電が困難な場合や設置場所にアクセスできないときなど，緊急状況下で電気エネルギーを供給するために有効である。
−極めて低コストであり，かつ，その動作特性により，装置を従来の用途（イベント，作業場，その他）に使用できる。
−本風力システムは，その拡張可能性により，大型の静止型発電機の実現を可能にする技術である。
−本風力システムは，風の利用可能率及び速度が大きいため，地上レベルの気流に比べ大きなエネルギー密度が保証される上層の気流も有効利用することができる。
−本発明の方法による動作サイクルは高速であるため，比較的小さな翼様部材によって大きな風量の風力エネルギーを有効利用できる。
−本風力システムの最も高価な構成要素は，地上レベルに配置され，保護される。
−動力は，揚力の軸成分の有効利用によって生成されるので，抗力の有効利用に比べ，より大きなエネルギーの供給が保証される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明によるシステムの構成要素の好適な一実施形態の斜視図。
【図２】図１の構成要素の別の斜視図。
【図３ａ】本発明によるシステムの別の構成要素の好適な一実施形態がその複数の動作位置のうちの１つの位置にある状態の斜視図。
【図３ｂ】図３ａの構成要素がその複数の動作位置のうちの別の１つの位置にある状態の斜視図。
【図４】本発明によるシステムがその複数の動作段階のうちの幾つかの段階にある状態の概略図。
【図５】気流に突入した定常空力面及びそれに関連して生成される力の概略図。
【図６】風速に対して垂直な方向の移動がない空力面及びそれに関連して生成される力の概略図。
【図７】本発明によるシステムの可能な用途の概略斜視図。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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