(57)【要約】  本発明は、少なくとも３つの翼（１２）と１つの連結装置（１８）とを備える空中浮遊装置（１０）であって、翼は第１のケーブル（１４、１６）によって連携して接続され、各翼は第２のケーブル（２０）によって連結装置（１８）にさらに接続され、連結装置は基部（４６、４８）に接続することを意図した第３のケーブル（２２）に接続され、第１、第２、および第３のケーブルは前記空中浮遊装置が風の中に置かれたときに張力を受け、当該装置は、各翼に対して、第１のケーブルの少なくとも１つに接続され、かつ、少なくとも１つの回転自由度を有し、翼に対する第１のレバー要素の向きを修正するように設計された第１の電気機械式連結システム（５３）によって翼に接続される、少なくとも１つの第１の剛性レバー要素（４２）をさらに備える、空中浮遊装置に関する。
2019534418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの翼（１２）と１つの連結装置（１８）とを備える空中浮遊装置（１０）であって、前記翼は牽引力下でのみ動作することを意図した第１のケーブル（１４、１６）によって連携して接続され、各翼は牽引力下でのみ動作することを意図した第２のケーブル（２０）によって前記連結装置（１８）にさらに接続され、前記連結装置は基部（４６、４８）に接続することを意図した第３のケーブル（２２）に接続され、前記第１、第２、および第３のケーブルは前記空中浮遊装置が風の中に置かれたときに張力を受け、前記装置は、各翼に対して、前記第１のケーブルの少なくとも１つに接続され、かつ、少なくとも１つの回転自由度を有し、前記翼に対する前記第１のレバー要素の向きの修正に適した第１の電気機械式連結システム（５３）によって前記翼に接続される、少なくとも１つの第１の剛性レバー要素（４２）をさらに備える、空中浮遊装置。
【請求項２】
前記第１の電気機械式連結システム（５３）は少なくとも２つの回転自由度を有する、請求項１に記載の空中浮遊装置。
【請求項３】
前記第１の電気機械式連結システム（５３）は１０％以内まで互いに垂直な軸（ＡＲ１、ＡＲ２）の周りに少なくとも２つの回転自由度を有する、請求項２に記載の空中浮遊装置。
【請求項４】
前記第１のレバー要素（４２）は、第１および第２の対向する端部を含む少なくとも１つの第１の管状部分（６１）を備え、前記第１のケーブル（１４）の１つは前記第１の端部に接続される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項５】
前記第１のレバー要素（４２）は、第３および第４の端部を有する少なくとも１つの第２の管状部分（６２）を備え、前記第１のケーブル（１４）のもう１つは前記第３の端部に接続され、前記第１および第２の管状部分は、前記第２および第４の端部で結合され、互いに対して傾斜し、かつ、前記第２および第４の端部で前記第１の電気機械式連結システム（５３）に接続される、請求項４に記載の空中浮遊装置。
【請求項６】
前記第１の管状部分は直線状であり、前記第１のケーブル（１４）のもう１つは前記第２の端部に接続され、前記第１の管状部分はその中央部分で前記第１の電気機械式連結システム（５３）に接続される、請求項４に記載の空中浮遊装置。
【請求項７】
各翼（１２）に対して、前記第２のケーブル（２０）の１つに接続され、かつ、少なくとも１つの回転自由度を有し、前記翼に対する前記第２のレバー要素の向きの修正に適した第２の電気機械式連結システム（５６）によって前記翼に接続される、少なくとも１つの第２の剛性レバー要素（４６）をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項８】
前記第２の電気機械式連結システム（５６）は少なくとも２つの回転自由度を有する、請求項７に記載の空中浮遊装置。
【請求項９】
前記第２の電気機械式連結システム（５６）は、１０％以内まで互いに垂直な軸（ＡＲ３、ＡＲ４）の周りに少なくとも２つの回転自由度を有する、請求項８に記載の空中浮遊装置。
【請求項１０】
前記翼（１２）を互いに接続し、さらに引張応力以外の応力を受けることを意図したいかなる剛性フレームを含まない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項１１】
各翼（１２）は、少なくとも２つの第１のケーブル（１４、１６）によって少なくとも２つの他の翼に接続される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項１２】
少なくとも２対の翼（１２）を備え、各対の前記２つの翼は前記第１のケーブル（１６）の１つによって互いに接続され、各対の各翼は前記第１のケーブル（１４）のもう１つによってもう１つの対の前記翼の少なくとも１つに接続される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項１３】
各翼（１２）のスパンは５ｍ〜５０ｍの範囲内にある、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項１４】
前記翼（１２）の少なくとも１つは、前縁部（３４）と、後縁部（３６）と、第１および第２の側縁部（３８、４０）とによって腹面部（３０）に接続された背面部（３２）を備え、前記第１のレバー要素（４２、４４）は、前記空中浮遊装置が風の中に置かれたときに、最も内側に位置する前記空中浮遊装置の前記翼（１２）の前記側縁部（４０）に接続される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【請求項１５】
請求項７に関連して、前記第２のレバー要素（４６）は前記翼の前記腹面部（３０）に接続される、請求項１４に記載の空中浮遊装置。
【請求項１６】
前記第１、第２、および第３のケーブル（１４、１６、２０、２２）は可撓性ケーブルである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空中浮遊装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願はフランス特許出願ＦＲ１６／６０５６９の利益を主張し、それは本開示の不可欠な部分を形成すると考えられる。
【０００２】
本特許出願は、風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するための空中浮遊装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するために使用される空中浮遊装置は一般に凧または軽飛行機を含む。空中浮遊装置の１つの利点は、このような空中浮遊装置が一般に低高度よりも風が強くおよび／またはより一定である高高度で使用できることである。
【０００４】
空中浮遊装置は、乗り物、例えばボートを牽引するために使用することができる。空中浮遊装置は発電機を駆動するために使用することができる。発電機を空中浮遊装置で運搬することができるし、または地上に設置することができる。したがって、空中浮遊装置は風の運動エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能にする空中浮遊風力タービンを形成する。
【０００５】
特許出願国際公開第２０１６／０１２６９５号は、少なくとも３つの翼と１つの連結装置とを備える空中浮遊装置を開示している。翼は第１の可撓性ケーブルで互いに接続される。各翼は第２の可撓性ケーブルで連結装置にさらに接続される。連結装置は第３のケーブルで地上の基部に接続される。空中浮遊装置が風の中に置かれると、第１、第２、および第３のケーブルは張力を受ける。
【０００６】
このような空中浮遊装置の利点は、翼が展開されていないときに装置を軽量化し小型化することができ、このことによって装置の輸送が容易になることであるが、一方、動作中、翼は、従来の風力タービンのブレードが描く外円の直径以上の外円を描くように、長い距離で互いに離間することができる。
【０００７】
このような空中浮遊装置の１つの欠点は、動作中に翼の向きを正確に制御することが困難となる可能性があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０１２６９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一実施形態の１つの目的は、風の運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するために使用される上記空中浮遊装置の欠点の全部または一部を克服することである。
【００１０】
一実施形態の別の目的は、空中浮遊装置に単純な構造を提供することである。
【００１１】
一実施形態の別の目的は、動作中に空中浮遊装置の各翼の向きを簡単に制御できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、一実施形態は、少なくとも３つの翼と１つの連結装置とを備える空中浮遊装置であって、翼は牽引力下でのみ動作することを意図した第１のケーブルによって連携して接続され、各翼は牽引力下でのみ動作することを意図した第２のケーブルによって連結装置にさらに接続され、連結装置は基部に接続することを意図した第３のケーブルに接続され、第１、第２、および第３のケーブルは空中浮遊装置が風の中に置かれたときに張力を受け、当該装置は、各翼に対して、第１のケーブルの少なくとも１つに接続され、かつ、少なくとも１つの回転自由度を有し、翼に対する第１のレバー要素の向きの修正に適した第１の電気機械式連結システムによって翼に接続される、少なくとも１つの第１の剛性レバー要素をさらに備える、空中浮遊装置を提供する。
【００１３】
一実施形態によれば、第１の電気機械式連結システムは少なくとも２つの回転自由度を有する。
【００１４】
一実施形態によれば、第１の電気機械式連結システムは１０％以内まで互いに垂直な軸の周りに少なくとも２つの回転自由度を有する。
【００１５】
一実施形態によれば、第１のレバー要素は、第１および第２の対向する端部を含む少なくとも１つの第１の管状部分を備え、第１のケーブルの１つは第１の端部に接続される。
【００１６】
一実施形態によれば、第１のレバー要素は、第３および第４の端部を有する少なくとも１つの第２の管状部分を備え、第１のケーブルのもう１つは第３の端部に接続され、第１および第２の管状部分は、第２および第４の端部で結合され、互いに対して傾斜し、かつ、第２および第４の端部で第１の電気機械式連結システムに接続される。
【００１７】
一実施形態によれば、第１の管状部分は直線状であり、第１のケーブルのもう１つは第２の端部に接続され、第１の管状部分は中央部分で第１の電気機械式連結システムに接続される。
【００１８】
一実施形態によれば、各翼に対して、空中浮遊装置は、第２のケーブルの１つに接続され、かつ、少なくとも１つの回転自由度を有し、翼に対する第２のレバー要素の向きの修正に適した第２の電気機械式連結システムによって翼に接続される、少なくとも１つの第２の剛性レバー要素をさらに備える。
【００１９】
一実施形態によれば、第２の電気機械式連結システムは少なくとも２つの回転自由度を有する。
【００２０】
一実施形態によれば、第２の電気機械式連結システムは、１０％以内まで互いに垂直な軸の周りに少なくとも２つの回転自由度を有する。
【００２１】
一実施形態によれば、空中浮遊装置は、翼を互いに接続し、さらに引張応力以外の応力を受けることを意図したいかなる剛性フレームを含まない。
【００２２】
一実施形態によれば、各翼は、少なくとも２つの第１のケーブルによって少なくとも２つの他の翼に接続される。
【００２３】
一実施形態によれば、空中浮遊装置は、少なくとも２対の翼を備え、各対の２つの翼は第１のケーブルの１つによって互いに接続され、各対の各翼は第１のケーブルのもう１つによってもう１つの対の翼の少なくとも１つに接続される。
【００２４】
一実施形態によれば、各翼のスパンは５ｍ〜５０ｍの範囲内にある。
【００２５】
一実施形態によれば、翼の少なくとも１つは、前縁部と、後縁部と、第１および第２の側縁部とによって腹面部に接続された背面部を備え、第１のレバー要素は、空中浮遊装置が風の中に置かれたときに、最も内側に位置する空中浮遊装置の翼の側縁部に接続される。
【００２６】
一実施形態によれば、第２のレバー要素は翼の腹面部に接続される。
【００２７】
一実施形態によれば、第１、第２、および第３のケーブルは可撓性ケーブルである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
前述および他の構成ならびに利点は、添付の図面を参照して提供される以下の特定の実施形態の非限定的説明において詳細に説明される。
【００２９】
【図１】図１は、空中浮遊装置の一実施形態の部分概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す空中浮遊装置の翼の一実施形態の部分概略上面図である。
【図３】図３は、レバー要素の一実施形態を示す、図１の空中浮遊装置の一部の部分概略斜視図である。
【図４】図４は、レバー要素の一実施形態を示す、図１の空中浮遊装置の一部の部分概略断面図である。
【図５】図５は、レバー要素の別の実施形態を示す、図１の空中浮遊装置の一部の部分概略斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示す２つのレバー要素間のケーブル配置の実施形態の部分概略側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図５に示す２つのレバー要素間のケーブル配置の実施形態の部分概略側面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図５に示す２つのレバー要素間のケーブル配置の実施形態の部分概略側面図である。
【図７】図７は、別のレバー要素の一実施形態を示す、図１の空中浮遊装置の一部の部分概略斜視図である。
【図８】図８は、翼の向きの制御を示す、図１の空中浮遊装置の２つの翼の部分概略側面図である。
【図９】図９は、図３に示すレバー要素の傾斜を制御するためのシステムの一実施形態を示す、翼の部分断面を有する斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９に示す制御システムの一実施形態の、２つの反対方向から見たより詳細な斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図９に示す制御システムの一実施形態の、２つの反対方向から見たより詳細な斜視図である。
【図１１】図１１は、図７に示すレバー要素の傾斜を制御するためのシステムの一実施形態を示す、翼の部分断面を有する斜視図である。
【図１２】図１２は、図１に示す空中浮遊装置の翼の別の実施形態の部分概略斜視図である。
【図１３】図１３は、図１に示す空中浮遊装置の翼の別の実施形態の部分概略正面図である。
【図１４】図１４は、図１に示す空中浮遊装置の翼の別の実施形態の部分概略上面図である。
【図１５】図１５は、図１に示す空中浮遊装置のケーブルの実施形態の部分概略断面図である。
【図１６】図１６は、図１に示す空中浮遊装置のケーブルの実施形態の部分概略断面図である。
【図１７】図１７は、図１に示す空中浮遊装置を備える発電システムの部分概略斜視図である。
【図１８】図１８は、図１に示す空中浮遊装置を備える輸送システムの部分概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
同一の要素は、異なる図面において同一の参照番号で示される。明確化のために、記載された実施形態を理解するに当たって有益な要素のみが示され記載されている。特に指定がない限り、用語「およそ」、「実質的に」、および「約」は、１０％以内、好ましくは５％以内を意味する。
【００３１】
以下の説明において、ケーブルの平均直径はケーブル断面内に入る円の直径を指す。ケーブル断面が円形の場合、ケーブルの平均直径はケーブル断面の直径に対応する。ケーブル断面が翼型化されている場合、ケーブルの平均直径は、翼型の内側にある円の直径に対応し、実質的に翼型の厚さに等しい。
【００３２】
図１は、空中浮遊装置１０の実施形態を示す。空中浮遊装置１０は、少なくとも３つの翼、例えば３〜８つの翼１２を備える。空中浮遊装置は、少なくとも４つの翼１２を備えることが好ましい。有利には、空中浮遊装置１０は偶数の翼１２を備える。翼１２は、動作中、牽引力下でのみ動作することを意図したケーブルまたはビーム１４、１６によって互いに接続される。一実施形態によれば、ケーブル１４、１６は可撓性ケーブルである。可撓性ケーブルは、外力の作用下で、破断したり裂けたりせずに、変形、特に曲がることができるケーブルである。不可逆的な変形を生じさせずにケーブルに適用できる最小の曲率半径はケーブルの直径に依存し得る。一般的に言えば、不可逆的な変形を生じさせずに３ｍ以上の曲率半径をケーブルに適用することができる。平均直径１．５ｃｍ以上のケーブルでは、不可逆的な変形を生じさせずに１ｍ以上の曲率半径をケーブルに適用することができる。平均直径３ｍｍ以上のケーブルでは、不可逆的な変形を生じさせずに３０ｃｍ以上の曲率半径をケーブルに適用することができる。翼１２を互いに接続する連結フレームは引張応力以外の応力を受けることはない。例として、空中浮遊装置１０が４つの翼１２を備える場合、各翼１２は、可撓性ケーブル１４によって各隣接する翼に接続されると共に、可撓性ケーブル１６によって対向する翼に接続される。さらに、各翼１２は可撓性ケーブル２０によって連結装置１８に接続される。連結装置１８は可撓性ケーブル２２によって固定システム（図示せず）に接続される。検討される用途に応じて、固定システムは、地上、ブイ上、または船上に存在することができる。一実施形態によれば、連結装置１８はケーブル２０が取り付けられた第１の部分２４を備え、第１の部分２４はケーブル２２が取り付けられた第２の部分２６に接続される。第１の部分２４は、第２の部分２６に対してケーブル２２の軸の周りに枢動するのに適している。連結装置１８はスイベルに対応することができる。
【００３３】
各翼１２は、前縁部３４と、後縁部３６と、装置１０の外側に向いた外側縁部３８と、装置１０の内側に向いた内側縁部４０とによって背面部３２に接続された腹面部３０を備えた翼に対応する。各翼１２は、例えばＮＡＣＡ翼型を有する翼型に対応することができる。
【００３４】
一実施形態によれば、各翼１２および各ケーブル１４に対して、装置１０は、翼１２をケーブル１４に接続するレバー要素４２を備える。ケーブル１６が存在する場合、各翼１２に対して、装置１０は、翼１２をケーブル１６に接続するレバー要素４４をさらに備える。装置１０は、各翼１２に対して、翼１２をケーブル２０に接続するレバー要素４６を
さらに備える。一実施形態によれば、各翼１２に対して、翼２０をケーブル１４に接続するレバー要素４２は組み合わされて、単体のレバー要素４２を形成する。各翼１２は、翼１２に対する各レバー要素４２、４４および４６の傾斜を修正するための手段（図１には図示せず）をさらに備える。
【００３５】
各レバー要素４２、４４および４６は、図１には示されていない電気機械式連結システムによって翼１２上に組み立てられる。一実施形態によれば、各レバー要素４２、４４および４６は、少なくとも１つの回転自由度を有する電気機械式連結システムによって、好ましくは少なくとも２つの回転自由度を有する電気機械式連結システムによって翼１２上に組み立てられる。電気機械式連結システムは、並進自由度を有することができないか、または少なくとも１つの並進自由度を有することもできる。
【００３６】
各レバー要素４２、４４および４６の全体形状は潜在的に直線的な管であり得て、管の一端は翼１２に接続され、関連するケーブルは管の反対側の端部から延伸する。
【００３７】
一実施形態によれば、各ケーブル１４、１６または２０は、その一端において、対応するレバー要素４２、４４および４６に固定される。代替的に、ケーブル１４、１６または２０のうちの少なくとも１つに対して、円筒状の穴が、対応するレバー要素４２、４４および４６を貫通し、その穴の内側に関連するケーブルが延在するので、ケーブルの端部を、翼１２に含まれる部品に固定することができる。
【００３８】
各翼１２に対して、レバー要素４２および４４は翼１２の内側縁部４０の実質的に同じ点に接続されるのが好ましい。さらに、各翼１２に対して、レバー要素４６は、前縁部３４から、後縁部から、外側縁部３８から、および内側縁部４０から少し距離をおいて腹面部３０のある点で翼１２に接続されることが好ましい。代替的に、レバー要素４６を内側縁部４０に接続することができる。
【００３９】
空中浮遊装置１０は以下のように動作する。矢印４７で図式的に示されるように、風力荷重下では、翼１２は揚力の影響下で移動する。遠心力は翼１２を半径方向に引き離す傾向があり、ケーブル１４および１６は永久に張力を受ける。結果として、翼１２の回転運動が得られ、これは図１に矢印４８で示される。各翼１２にかかる揚力により、ケーブル２０の牽引力が生じ、その結果としてケーブル２２の牽引力が生じる。このように、風４７の運動エネルギーは、ケーブル２２に牽引力を及ぼす機械的エネルギーに変換される。空中浮遊装置１０の翼１２は地上の風力タービンのブレードと同様に回転する。本実施形態は、地上の従来型の風力タービンの場合、動作中に風の運動エネルギーを捉えるために最も効率的なブレード部分は、風からの駆動トルクが最大であるブレード自由端の近くに位置するという事実に基づく。したがって、翼１２は風４７からの駆動トルクが最大である有用な領域に配置され、ケーブル１４、１６、２０は、風４７からの駆動トルクが低い領域に配置される。したがって、空中浮遊装置が単純な構造を有し軽量であっても、装置の運動中に翼１２によって覆われる表面積は広くなることができる。
【００４０】
好ましくは、空中浮遊装置１０の動作中における最大直径は２０〜２００ｍの範囲、好ましくは１００〜１５０ｍの範囲である。ケーブル２２を含まない空中浮遊装置１０の重量は２０ｋｇ〜２０ｔの範囲内にあり得る。動作中、翼の回転速度は１．５〜２００回転／分であり得る。
【００４１】
翼１２の回転中、レバー要素４２、４４および／または４６の傾斜を修正することができる。これにより、ケーブル１４、１６および／または２０にかかる応力が修正され、結果として、互いに対する翼１２の相対的な向きおよび位置が修正される。
【００４２】
各翼１２に対して、レバー要素４２および４４を使用することにより、ケーブル１４、１６が、翼１２の重心と実質的に交差する軸における全張力を翼１２に効果的に加えることが可能になる。このことにより、翼の向きの修正を翼上に設けられた補助翼のみによって行う翼と比較して、翼１２の空気力学的な性能が向上する。より具体的には、後者の場合、補助翼の作動により、ケーブル１４、１６が、翼１２の重心と交差しない軸における全張力を翼１２に加えることができることとなり、結果として、翼１２をケーブルの全張力の軸と合わせるように作用するトルクが発生する。この結果、翼の修正された向きを維持するために、常に補助翼を作動させることが必要となり、空気力学的な観点から見れば性能の低下につながる。
【００４３】
図２は、図１に示す空中浮遊装置１０の翼１２のうちの１つの一実施形態の概略図である。空中浮遊装置１０の各翼１２は、実質的に図４に示す構造を有することができる。翼１２は部分的に中空の空間を形成し、翼１２の内部容積内に配置された複数の要素を図４に概略的に示す。翼１２は、例えば、複合材料で作られる。ケーブル１４、１６、２０は合成繊維、特にＫｅｖｌａｒの商品名で販売されている製品で作ることができる。各ケーブル１４、１６、２０の平均直径は３ｍｍ〜１５ｃｍの範囲内にある。レバー要素４２、４４、４６は合成繊維、例えば炭素繊維またはＫｅｖｌａｒで作ることができる。
【００４４】
以下の説明では、翼の長手方向軸Ｄは、２つの最も遠い平行平面に垂直な軸を示し、平行平面のうちの一方は外側縁部３８に接し、他方は内側縁部４０に接する。翼１２のスパンＥはこれらの平面間の距離である。スパンＥは５ｍ〜５０ｍの範囲に、好ましくは２５ｍ〜３５ｍの範囲にある。さらに、翼の横軸Ｔは長手方向軸Ｄに垂直でありかつ翼の前方前縁部と後方前縁部との間に延びる平面内の軸を指す。長手方向軸Ｄに垂直な平面内で測定された翼１２の翼弦は、軸Ｄに沿って変化する可能性がある。一実施形態によれば、翼弦は、内側縁部４０から最大翼弦まで増大し、次に外側縁部３８に達するまで減少する。最大翼弦は０．２５ｍ〜５ｍの範囲内に、好ましくは１．２５ｍ〜３．５ｍの範囲内にある。最大翼弦は内側縁部４０から実質的にスパンの１０％〜４５％の間に、好ましくは１５％〜３０％の間に位置する。内側縁部４０からスパンの５０％において、最大翼弦に対する翼弦の比率は６０％〜１００％の範囲内に、好ましくは７０％〜９０％の範囲内にある。背面部と腹面部との間の最大厚さは、この位置における翼弦の値の７％〜２５％の範囲、好ましくはこの位置における翼弦の値の８％〜１５％の範囲にある。翼１２は、軸Ｄに沿って変化することができるねじれ、すなわち翼弦と基準面との間の角度、つまりピッチ角を含むことができる。
【００４５】
翼１２は、
例えばプロセッサを含む制御モジュール５０と、
例えば、速度センサ、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）などの翼位置センサ、ジャイロスコープ、加速度計、ピトー管、磁力計、および気圧計などの制御モジュール５０に接続されたセンサ５２と、
制御モジュール５０によってそれぞれ制御され、レバー要素４２、４４、４６のうちの１つに接続された電気機械式連結システム５３、５４、５５、５６と、
図４に２つの可動補助翼５７、５８が示されているように少なくとも１つの可動後縁補助翼と、
制御モジュール５０に接続された遠隔通信モジュール５９と、
制御モジュール５０、駆動システム５３、５４、５５、５６、および補助翼５７、５８の作動モータに給電するための蓄電池６０と
を備える。
【００４６】
代替的に、電池６０を発電機に置き換えることができる。代替的に、制御モジュール５０、レバー要素４２、４４、４６の作動モータ５３、５４、５５、５６、および補助翼５
７、５８の作動モータに電力供給するための電気エネルギーをケーブル２０および２２を介して各翼に伝送することができる。
【００４７】
各駆動システム５３、５４、５５、５６は、対応するレバー要素４２、４４、４６の翼１２に対する傾斜の修正に適している。
【００４８】
一実施形態によれば、各翼１２の制御モジュール５０は、例えば、高周波タイプの遠隔データ伝送方法に従って、通信モジュール５９を介した他の翼１２の制御モジュール５０と遠隔での信号交換に適している。各翼１２の制御モジュール５０はさらに、通信モジュール５９を介した地上局と遠隔での信号交換に適している可能性がある。
【００４９】
各翼１２の入射および／または横揺れの制御は、補助翼５７、５８の傾斜を修正すること、およびレバー要素４２、４４、４６の傾斜を修正することによって、制御モジュール５０によって実行され、ケーブル１４、１６、２０は、動作中、翼１２間または翼１２と連結装置１８との間で張力を受けたままである。一実施形態によれば、各翼１２の入射を、翼１２の回転中に周期的に修正することができる。別の実施形態によれば、空中浮遊装置１０が発電機４６に接続されている場合、発電機４６の動作は、第１の段階と第２の段階とを交互に行うことを含み得る。各第１の段階で、翼１２の入射は、空中浮遊装置１０が及ぼす引張応力が増大するように制御され、空中浮遊装置１０は発電機４６から遠ざかる。各第２の段階で、翼１２の入射は、エネルギー消費を可能な限り少なくしながら空中浮遊装置１０が発電機４６により近づけるように、空中浮遊装置１０がケーブル２２に及ぼす引張応力が減少するように制御される。
【００５０】
一実施形態によれば、補助翼５７、５８が存在しない可能性がある。したがって、各翼１２の入射および／または横揺れの制御は、レバー要素４２、４４、４６の傾斜のみを修正することによって、制御モジュール５０によって実行される。しかしながら、補助翼５７、５８の存在は有効であり得る。より具体的には、補助翼により、翼１２の入射および／または横揺れをより迅速に修正することができる。
【００５１】
図３および図４は、それぞれ図１および図２に示す空中浮遊装置１０の一部の部分概略斜視図および部分概略断面図であり、レバー要素４２の一実施形態を示す。
【００５２】
この実施形態では、レバー要素４２は、例えば管状および直線状の２つの分岐枝部６１および６２を備えた全体としてＶ字形を有し、分岐枝部は、電気機械式連結システム５３によって、翼１２の内側縁部４０に接続された１つの端部６４で結合される。一実施形態によれば、２つの分岐枝部６１と６２との間の角度は６６°〜１５０°の範囲内にあり、特に翼１２の数量に依存する。各分岐枝部６２、６２の長さは、５０ｃｍ〜５ｍの範囲内にあり得る。
【００５３】
電気機械式連結システム５３は、軸ＡＲ１およびＡＲ２の周りに少なくとも２つの回転自由度を含む。一方のケーブル１４は、電気機械式連結システム５３とは反対側の分岐枝部６１の端部に接続され、他方のケーブル１４は、電気機械式連結システム５３とは反対側の分岐枝部６２の端部に接続される。図４に示すように、この実施形態では、一方のケーブル１４は、電気機械式連結システム５３とは反対側の分岐枝部６２の端部で分岐枝部６２の内側に固定され、他方のケーブル１４は、分岐枝部６１内を摺動することができ、ケーブル１４の端部は、翼１２内に収容された作動装置６７に接続される。作動装置６７は、翼１２の外側のケーブル１４の張力がかかる部分の長さを修正するのに適している。別の実施形態によれば、各ケーブル１４は対応する分岐枝部６１、６２の端部に固定される。したがって、翼１２の外側のケーブル１４の張力がかかる部分は一定である。
【００５４】
一実施形態によれば、回転軸ＡＲ１およびＡＲ２は実質的に垂直である。軸ＡＲ１は翼１２の横軸Ｔと平行であり得る。回転軸ＡＲ２は翼１２の長手方向軸Ｄと平行であり得る。翼１２は、レバー要素４２を軸ＡＲ１の周りおよび軸ＡＲ２の周りに独立して枢動させるのに適した駆動システム（図３および図４には図示せず）を含む。
【００５５】
図５は、図１および図２に示す空中浮遊装置１０の一部の部分概略斜視図であり、レバー要素４２の別の実施形態を示す。
【００５６】
本実施形態では、レバー要素４２の全体形状は直線状管であり、実質的にその中央部分で、電気機械式連結システム５６によって翼１２の内側縁部４０に接続される。一実施形態によれば、管の長さは５０ｃｍ〜３ｍの範囲内にある。電気機械式連結システム５６は、上記した軸ＡＲ１およびＡＲ２の周りに少なくとも２つの回転自由度を含む。本実施形態では、翼１２と隣接する翼１２との間の連結は、第１および第２のケーブル１４によってなされ、第１のケーブル１４は管４２の第１の端部に接続され、第２のケーブル１４は管４２の第２の端部に接続される。したがって、少なくとも２つのケーブル１４が管の各端部に接続され、ケーブルは２つの異なる翼１２に向かって延びる。
【００５７】
図３および図５を参照して上述した実施形態では、軸ＡＲ１の周りにレバー要素４２が枢動すると、反作用によって、ケーブル１４がレバー要素４２に及ぼす応力が修正され、その結果としてレバー要素４２が翼１２に及ぼす軸ＡＲ１の周りのトルクが修正される。これにより、基準面、例えば全ての翼の質量中心を通る平面に対する翼１２の長手方向軸Ｄの傾斜角が修正され、以後、当該傾斜角を翼１２のロール角と呼ぶ。さらに、レバー要素４２が軸ＡＲ２の周りに枢動すると、反作用によって、ケーブル１４がレバー要素４２に及ぼす応力が修正され、その結果としてレバー要素４２が翼１２に及ぼす軸ＡＲ２の周りのトルクが修正される。これにより、基準面に対する翼１２の横軸Ｔの傾斜角が修正され、以後、当該傾斜角を翼１２のピッチ角と呼ぶ。
【００５８】
図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、図５に示すタイプの第１および第２のレバー要素１２間のケーブル１４の配置の実施形態の部分概略図を示す。図６Ａでは、ケーブル１４は実質的に平行である。図６Ｂでは、各レバー要素４２に対して、レバー要素４２の両端に接続された２つのケーブル１４は結合されて、単体のケーブル１４’を形成する。図６Ｂの配置は、図６Ａに示す配置と比較して、第１のレバー要素４２の傾斜によって第２のレバー要素４２に生じるトルクを減少させており、その逆もまた同様である。図６Ｃでは、第１のレバー要素４２の両端に接続された２つのケーブル１４は第２のレバー要素４２の中央部分に固定され、第２のレバー要素４２の両端に接続された２つのケーブル１４は第１のレバー要素４２の中央部分に固定される。図６Ｃの配置は、第１のレバー要素４２の傾斜によって第２のレバー要素４２に生じるトルクを効果的かつ実質的に排除しており、その逆もまた同様である。
【００５９】
図７は、図１および図２に示す空中浮遊装置１０の一部の部分概略斜視図であり、レバー要素４６の一実施形態を示す。
【００６０】
本実施形態では、レバー要素４６の全体形状は直線状管であり、１つの端部でリンク７０によって翼１２の腹面部３０に接続される。リンク７０は軸ＡＲ３およびＡＲ４の周りに少なくとも２つの回転自由度を含む。ケーブル２０はリンク７０とは反対側のレバー要素４６の端部に接続される。一実施形態によれば、ケーブル２０はレバー要素４６の端部に固定される。代替的に、ケーブル２０はレバー要素４６内で摺動することができる。
【００６１】
一実施形態によれば、回転軸ＡＲ３およびＡＲ４は実質的に垂直である。軸ＡＲ３は翼１２の横軸Ｔと平行であり得る。回転軸ＡＲ４は翼１２の長手方向軸Ｄと平行であり得る
。翼１２はレバー要素４６を軸ＡＲ３の周りおよび軸ＡＲ４の周りに独立して枢動させるのに適した駆動システム（図３には図示せず）を含む。一実施形態によれば、レバー要素４６の長さは５０ｃｍ〜５ｍの範囲内にある。
【００６２】
レバー要素４６が軸ＡＲ３の周りに枢動すると、反作用によって、ケーブル２０がレバー要素４６に及ぼす応力が修正され、その結果としてレバー要素４６が翼１２に及ぼす軸ＡＲ３の周りのトルクが修正される。これにより、翼１２のロール角が修正される。さらに、レバー要素４６が軸ＡＲ４の周りに枢動すると、反作用によって、ケーブル２０がレバー要素４６に及ぼす応力が修正され、その結果としてレバー要素４６が翼１２に及ぼす軸ＡＲ４の周りのトルクが修正される。これにより、翼１２のピッチ角が修正される。
【００６３】
図８は、動作中の翼１２のロール角の制御の一実施形態を示す、空中浮遊装置１０の２つの翼１２の部分概略側面図である。基準平面Ｐｒｅｆに対する各翼１２のロール角は、軸ＡＲ１の周りの各レバー要素４２の回転角Ｒ１と軸ＡＲ３の周りの各レバー要素４６の回転角Ｒ３とを設定することによって制御される。
【００６４】
図９は、レバー要素４２を駆動する電気機械式連結システム５３の一実施形態を運動図によって示しており、翼１２の部分断面を有する斜視図である。本実施形態では、電気機械式連結システム５３は、第１のモータＭ１を備え、そのケーシング７４は、翼１２のフレームに固定され、シャフト７６を軸ＡＲ２の周りに回転駆動させるのに適している。電気機械式連結システム５３は、第２のモータＭ２をさらに備え、そのケーシング７８は、剛性偏向装置８０によって回転シャフト７６に固定され、シャフト８２を軸ＡＲ１の周りに回転駆動させるのに適している。レバー要素４２はシャフト８２と軸ＡＲ２との交点でシャフト８２に実質的に固定される。
【００６５】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９に示す電気機械式連結システム５３の一実施形態の、２つの反対方向から見た、より詳細な斜視図である。モータＭ１は、第１のフレーム要素８４によって翼１２（図１０Ｂに翼１２は示されていない）に固定される。剛性偏向装置８０はＵ字形部品８６を備え、その１つの枝部分は第１のモータＭ１のシャフト７６に固定される。部品８６の他の枝部分は、ベアリング８８を用いて、翼１２に固定された第２のフレーム要素９２に固定されたシャフト９０の周りに枢動するように取り付けられる。第２のモータＭ２は、回転シャフト８２が軸ＡＲ２と交差するように、例えばネジ９４によって部品８６に固定される。第２のモータＭ２と制御モジュール５０との接続は、可撓性リボンケーブル９６によって行うことができる。
【００６６】
図１１は、レバー要素４６の電気機械式連結システム５６の一実施形態を運動図によって示しており、翼１２の部分断面を有する斜視図である。本実施形態では、電気機械式連結システム５６は第１のモータＭ３を備え、そのケーシング９８は翼１２のフレームに固定され、シャフト９９を軸ＡＲ３の周りに回転駆動させるのに適している。電気機械式連結システム５６は第２のモータＭ４をさらに備え、そのケーシング１００は軸ＡＲ４に平行な軸の周りに枢動する枢動リンク１０１によって回転シャフト９９に接続される。モータＭ４はシャフト１０２を回転駆動させるのに適している。シャフト１０２は、螺旋リンク１０３のオーガを回転させる。並進運動することができる螺旋リンク１０３の要素は、軸ＡＲ４と平行な軸の枢動リンク１０４を介して、レバー要素４６の一端に接続される。レバー要素４６は、軸ＡＲ４の枢動リンク１０６によって第１のモータＭ１のシャフト７６にさらに接続される。枢動リンク１０６は実質的に軸ＡＲ３上に位置する。
【００６７】
代替的に、レバー要素４２の作動システム５３も図１１に示されるように作動システム５６の構造を有することができる。さらに、レバー要素４４の作動システム５４は上記作動システム５３または作動システム５６の構造を有することができる。
【００６８】
図１２および図１３は翼１２の別の実施形態を示し、翼１２は可動フラップ１１２をそれぞれ備えることができる２つの安定化装置１１０をさらに備える。第１の安定化装置１１０は背面部３２から突出し、第２の安定化装置１１０は腹面部３０から突出する。各安定化装置１１０の可動フラップ１１２の作動は、制御モジュール５０によって制御される。可動フラップ１１２の作動により、特に、風４７に対する空中浮遊装置１０の横方向位置の制御が可能になる。
【００６９】
各翼１２は推進システムを備えることができる。空中浮遊装置１０を上げる前に、翼１２を支持体上に配置することができる。各翼１２の推進システムを作動させることができる。これにより、ケーブル１４、１６が張力を受けて、翼１２が回転する。揚力の作用下で、空中浮遊装置１０は空中に上昇する。空中浮遊装置１０が空中浮遊装置１０の高度および回転を維持するのに十分な風に曝されるとすぐに、翼１２の推進システムを停止させることができる。風力４７が空中浮遊装置１０を動作高度に維持するのに十分でない場合、飛行中に推進システムをさらに作動させることができ、その間、空中浮遊装置１０はその動作高度にある。
【００７０】
翼１２間のケーブル１４および１６の張力を受ける部分を修正することができる場合、空中浮遊装置１０が地面から動作高度まで上昇すると、空中浮遊装置１０の全体寸法を減少させるために、翼１２間または翼１２と連結装置１８との間のケーブル１４、１６、２０の張力を受ける部分を最初に減少させることができる。
【００７１】
図１４は、翼１２の一実施形態を示しており、翼推進システムは電動プロペラ１２０を備え、プロペラは、動作中、翼１２の回転方向に、翼の前縁部３４から翼の前方へ突出する。電動プロペラ１２０は、制御モジュール５０によって制御することができ、または地上ステーションから遠隔制御することができる。電動プロペラを使用することの１つの利点は、動作中に、翼１２の重心が翼１２の回転方向で前方に移動させすることがさらに可能になることである。このことは翼の安定性を向上させるのに効果的であり得る。一実施形態によれば、プロペラ１２０は、使用されていないときは取外し可能であり、少なくとも部分的に翼１２内に折り畳むことができる。代替的に、推進システムはジェットエンジン、特にロケットエンジンまたは圧縮空気推進システムを備えることができる。
【００７２】
各翼１２は着陸装置（図示せず）をさらに備えることができるので、翼１２を地上で移動させることが可能になる。着陸装置は、使用されていないときに、翼１２内に少なくとも部分的に折り畳むために、取外し可能であり得る。
【００７３】
図１５は、各ケーブル１４、１６、２０、もしくは２２、またはケーブル１４、１６、２０、もしくは２２のうちの少なくとも１つが、前縁部１２２および薄くなった後縁部１２４を含む翼型断面を有する一実施形態を示す。この断面により、特に、ケーブルの抗力が減少する。同様に、各レバー要素４２、４４、４６は、前縁部と薄くなった後縁部とを含む翼型断面を有することができる。この断面により、特に、レバー要素の抗力が減少する。
【００７４】
図１６は、各ケーブル１４、１６、２０、もしくは２２、またはケーブル１４、１６、もしくは３０のうちの少なくとも１つが、翼型ケーシング１２８内に収容されたコア１２６をさらに備える一実施形態を示す。コア１２６は第１の材料で作ることができ、ケーシング１２８は第２の材料で作ることができ、第１の材料の密度は第２の材料の密度よりも大きい。これにより、ケーブルの重心を前縁部に近づけることが可能になり、その結果としてケーブルの空気力学的安定性を向上させることが可能になる。
【００７５】
図１７は発電システム１３０の一実施形態を示し、空中浮遊装置１０のケーブル２２が発電機１３２に接続されている。代替的に、各翼１２は、翼１２の移動中に駆動されるタービンを備えた発電機を含むことができる。したがって、生成された電気エネルギーをケーブル２０および２２によって地上に伝送することができる。
【００７６】
図１８は輸送システム１４０の一実施形態を示し、空中浮遊装置１０のケーブル２２が乗り物１３２に、この例では船に接続されている。したがって、空中浮遊装置１０は乗り物１４２を牽引するための手段として使用される。
【００７７】
様々な変形形態を有する様々な実施形態が上文に説明されてきた。当業者であれば、いかなる進歩性を示すことなく、これらの実施形態および変形形態の様々な要素を組み合わせることができることに留意すべきである。特に、空中浮遊装置１０は、図１４に示すプロペラ１２０など推進システム、図１５および図１６に示す翼型ケーブル１４、１６、２０、および着陸装置の両方を備えることができる。
【図１】
2019534418.tif 000003
【図２】
2019534418.tif 000004
【図３】
2019534418.tif 000005
【図４】
2019534418.tif 000006
【図５】
2019534418.tif 000007
【図６Ａ】
2019534418.tif 000008
【図６Ｂ】
2019534418.tif 000009
【図６Ｃ】
2019534418.tif 000010
【図７】
2019534418.tif 000011
【図８】
2019534418.tif 000012
【図９】
2019534418.tif 000013
【図１０Ａ】
2019534418.tif 000014
【図１０Ｂ】
2019534418.tif 000015
【図１１】
2019534418.tif 000016
【図１２】
2019534418.tif 000017
【図１３】
2019534418.tif 000018
【図１４】
2019534418.tif 000019
【図１５】
2019534418.tif 000020
【図１６】
2019534418.tif 000021
【図１７】
2019534418.tif 000022
【図１８】
2019534418.tif 000023
【国際調査報告】
2019534418.tif 000024
2019534418.tif 000025
2019534418.tif 000026
2019534418.tif 000027
2019534418.tif 000028
2019534418.tif 000029