(57)【要約】  開示されるのは、断面を与えられた翼を備え、排他的駆動ユニット、補助駆動ユニット、または緊急駆動ユニットとして使用され、牽引ロープ（１．１）を介して船舶（４）に接続された、自由に飛行する凧タイプの風を受ける要素（１）の位置決めデバイスである。前記位置決めデバイスは、ウィンチ（２）を設けられ、ウィンチ（２）は、所与の第１牽引力が達成されないとき、および／もしくは流れが停止しようとしているか突然停止したときに牽引ロープ（１．１）の引込みを引き起こし、ならびに／あるいは所与の第２牽引力および／もしくは所与の流入速度を超えたときに牽引ロープ（１．１）の繰出しを引き起こす手段を含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排他的推進力システム、補助推進力システム、または緊急推進力システムとしての、翼断面形を有する、大綱（１．１）を介して船舶に接続された、自由に飛行する凧様の風が作用する要素（１）の位置決め装置であって、
ウィンチ（２）が設けられ、前記ウィンチ（２）が、第１の所定の引っ張る力がアンダーシュートされる場合および／または差し迫った流れの剥離の場合もしくは流れの剥離が発生している場合に前記大綱（１．１）が引き込まれることと、第２の所定の引っ張る力が超えられる場合および／または所定の入射流れ速度が超えられる場合に前記大綱（１．１）が繰り出されることとをもたらす手段を有する
ことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
アンダーシュート、オーバーシュート、または流れの剥離が所定の時間期間だけ続くときに限って引込みプロセスまたは繰出しプロセスを開始するさらなる手段が設けられ、前記所定の時間期間が、必要な場合に、機能方向ごとに異なって定義されることができることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記手段が、差し迫った流れの剥離に関するまたは既に発生した流れの剥離に関するセンサからの出力信号がコンバータに供給される形で設計され、前記コンバータは、風が作用する前記要素（１）への前記入射流れが風が作用する前記要素（１）の揚力が少なくともこれを空中に保つために十分である範囲まで増やされる形で前記大綱（１．１）を縮めるために、前記ウィンチ（２）を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記手段は、前記入射流れが所定の値を超えるときに、前記大綱（１．１）の長さが、縮められる前と本質的に同一の長さに達するまで、もう一度徐々に増やされる形で設計されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
ウィンチ駆動機構（２４０）が、ケーブルショックが吸収されるようにするために、現在展開されているケーブル長の領域で所定の遅延時定数を用いて既に形成されている所定のトルク／ケーブル長特性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記特性が、前記ケーブル（１．１）の最大荷重容量未満の力制限を含むことを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記ウィンチ（２）の力／長さ挙動が、展開されたケーブル長の関数としての前記ケーブル（１．１）での共振プロセスの減衰を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項８】
収容中のウィンチ速度が、前記大綱（１．１）によって荷重を与えられるときの風が作用する前記要素（１）の飛行機能を維持するのに十分な、風が作用する前記要素（１）への最小入射流れ速度を作ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
風速が、前記大綱（１．１）によって荷重を与えられるときの風が作用する前記要素（１）の飛行機能を維持するのに必要な風速未満であるときに、風が作用する前記要素（１）を引き込むための手段が設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
風が作用される前記要素（１）が最小限でも最大ウィンチ速度で引き込まれるのに必要な時間以下の時間期間内に水中、水上、地上、または空中の物体との衝突の危険があるときに、風が作用する前記要素（１）を引き込むための手段が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
航行制限が、風が作用する前記要素（１）の案内を妨げるときに、風が作用する前記要素（１）を引き込むための手段が設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記ケーブル（１．１）を所定の追加の長さ量だけ繰り出すプロセスが、各場合に、最小入射流れ速度が所定のタイムインターバル内にアンダーシュートされていないとき、または、高い風速もしくは進路方向での進行を助ける風向を示す気象信号が受け取られるか、判定されるときに、開始され、この長さが、前記追加のケーブル長が展開されるときにケーブルの引きが落ちないならば、維持されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
引込みプロセスおよび繰出しプロセスが、特に比較的高波状態で、風が作用する前記要素（１）に関する海況動きについて補償するために、ケーブル方向での望ましくない船の動きがケーブル方向に関する位相シフトされた駆動によって減らされる形で実行されること、または、適当な位相シフトされた駆動を用いて、前記船（４）の海況動きが、風が作用する前記要素（１）の動きを犠牲にして減らされることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記ウィンチ（２）が、圧力媒体によって駆動されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
ウィンチ駆動機構（２４０）が、可変体積水圧ポンプの形であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
主エネルギー供給源が故障した場合であっても、前記ウィンチ（２）を動作させるのに必要な動力が使用可能であることを保証する、緊急セットが設けられることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１７】
エネルギーを得るために、前記船舶の外の水の流れによって、具体的には船のプロペラまたはタービンを介して駆動され、生成される電気エネルギーをエネルギーストア、具体的には下流貯蔵コンテナを有する水素発生器に供給するジェネレータが設けられることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の位置決め装置を有する船舶。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、風力推進を有する船舶の自由に飛行する凧タイプの風が作用する要素の位置決め装置に関する。
【０００２】
これなどの位置決め装置は、米国特許第２４３３３４４号明細書から既知である。しかし、これは、風条件による、風力推進を有する船舶用の、風が作用する要素の調節に適するウィンチに関するものではなく、一般的な航空物体を一定の高さに保つことだけに関する。風条件を基礎として既知の装置を調整することは不可能である。
【０００３】
本発明は、述べられた短所を有しない、風条件に従って、風が作用する要素の位置を自動的に適合させることを可能にする、最初に示した包括的なタイプの位置決め装置を指定するという目的に基づく。
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴を表す部分で指定される手段によって達成される。本発明は、この場合に、排他的駆動機構、補助駆動機構、または緊急駆動機構としての、翼断面形を有する、大綱を介して船舶、特に海洋船に接続された、自由に飛行する凧様の風が作用する要素の位置決め装置を、各場合に、大綱の長さを大気条件に合わせることによって有利に達成できることの発見に基づく。自動繰出しおよび引込みを提供することが意図される場合に、繰出しの限界力は、引込みの限界力より大きくなるようにセットされ、したがって、制御振動なしの安定した動作がもたらされる。
【０００５】
本発明による解決策の１つの特に有利な特徴は、これが、同時に、大綱の過負荷を避けることである。というのは、繰出しが行われる荷重限度が、好ましくは、十分に大綱の荷重許容範囲内になるように選択されるからである。
【０００６】
アンダーシュート（ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔｉｎｇ）、オーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔｉｎｇ）、または流れの剥離が所定の時間期間だけ続くときに限って引込みプロセスまたは繰出しプロセスを開始するさらなる手段を設けることも有利であり、この所定の時間期間は、必要な場合に、機能方向ごとに異なって定義することができる。というのは、これによって、過度に頻繁な引込みおよび繰出しが回避されるからである。この時間期間は、この場合に、数秒の領域であることが好ましい。
【０００７】
本発明のもう１つの好ましい実施形態では、差し迫った流れの剥離に関するセンサからの出力信号が、コンバータに供給され、このコンバータは、風が作用する要素への入射流れが、風が作用する要素の揚力が少なくともこれを空中に保つために十分である範囲まで増やされる形で大綱を縮めるために、船舶の船上に置かれたウィンチを駆動する。この場合に、ウィンチ速度には、引込みについて、風が作用する要素が安定した形で飛行するのに十分な入射流れ速度を保証する固定された最小値をセットすることができる。その代わりに、大綱の最小応力を定義することが可能である。これがアンダーシュートされる場合に、ウィンチが起動し、この形で、風が作用する要素への入射流れが維持されることを保証する。これの結果として、定義された応力を超えるや否や、ウィンチがもう一度停止され、通常の飛行状態がもたらされる。これは、単純なウィンチ制御をもたらし、このウィンチ制御は、２つの引っ張る力の閾値に依存する。
【０００８】
本発明による位置決め装置のもう１つの有利な実施形態では、入射流れまたは引っ張る力が、もう一度所定のさらなる閾値（どの場合にも繰出しを行わなければならない値より小さい）を超えるときに、大綱の長さが、本質的にそれが縮められる前と同一の長さに達するまで、もう一度徐々に増やされる。
【０００９】
さらに、好ましい形で、ウィンチが、選択されたケーブル長付近で所定のトルク／ケーブル長特性を有することを提供することが可能であり、これは、ケーブルショックの吸収をもたらす。この手段は、風が作用する要素への動的荷重および大綱への動的荷重を減らすことができるという点で特徴づけられる。これは、漸進的モーメントを有するトルク／ケーブル長特性によって、すなわち、繰り出されるケーブルの量が多いほど、ウィンチの抵抗が大きくなることによって、達成することができる。このような特性を用いると、風が作用する要素に働く風サージが、まず第１に、大量のケーブルがすばやく繰り出されるが、その後、このシステム内で滑らかに制動されることをもたらす。
【００１０】
風が作用する要素の安全な収容を保証するために、大綱によって荷重を与えられるときの飛行能力を維持するために、収容中の風速が、風が作用する要素に対する最小入射流れ速度を保証することも有利である。
【００１１】
さらに、風速が、大綱によって荷重を与えられるときの飛行能力を維持するのに必要な風速未満であるとき、または、航行データを基礎として、風が作用される要素が最小限でも最大ウィンチ速度で引き込まれるのに必要な時間以下の時間期間内に水中、水上、地上、または空中の物体との衝突の危険があるときに、特定の判断基準に応答して、風が作用する要素が自動的に引き込まれることをもたらす手段が設けられる。これは、航行制限が脅威となって、風が作用する要素の案内を妨げるときにも適用される。
【００１２】
より高い高度でより高い風速を利用するために、最小入射流れ速度がアンダーシュートされていないときに所定のタイムインターバル以内にできる限り早く、または、高い風速もしくは進路方向での進行を助ける風向を示す気象信号が受け取られるか、判定されるときに、所定の追加の長さ量だけケーブルを繰り出すプロセスを各場合に開始することが有利であり、この長さは、追加のケーブル長が展開されるときにケーブルの引きが落ちないならば、維持される。これは、風が作用する要素をより高い高度に案内することを試みるために、条件が一定であるときにケーブルが繰り出されることをもたらす。
【００１３】
本発明のもう１つの有利な開発で、引込みプロセスおよび繰出しプロセスは、特に比較的高波状態で、望ましくない船の動き（ロール、ピッチ、ヨー）が減る形で実行される。したがって、引込みプロセスおよび繰出しプロセスは、船の動きのケーブル方向の成分に関して位相シフトを伴って実行され、その結果、この範囲まで、これが、一方では船の動きを減らし、他方では、大綱に作用する力が減るので、風が作用する要素の安定した案内も保証する。従来技術と異なって、異なる高度で案内されなければならない推進力要素としての風が作用する要素の完全に自動的な案内を可能にする多数の手段が講じられることは明白である。
【００１４】
本発明によるウィンチが対象となる、特に動力消費、力、および反応時間に関する厳密な要件を満足するために、ウィンチを圧力媒体によって駆動することも有利であり、ウィンチ駆動機構は、特に、可変体積水圧ポンプの形である。これは、例えばタンカに関して、火事の既存の危険性のために電気駆動機構の使用を制限する安全要件に従うことを可能にする。
【００１５】
緊急時であっても安全な収容を保証するために、ウィンチの動作に関して、主エネルギー供給源が故障した場合であっても、ウィンチを動作させるのに必要な動力が使用可能であることを保証する、緊急セットが設けられる。
【００１６】
本発明の１つの特に有利な特徴は、風が作用する要素の変化に関する力が、短距離にわたってのみ伝えられる必要があり、正確なセッティングが可能になるという事実である。というのは、特に、長い引っ張る綱を介する動作に関する制御コマンドの正確な伝送が、そのひずみのみのゆえに可能でないからである。
【００１７】
さらに、風が作用する要素は、綱が互いにもつれ、操縦不能になる危険性をこうむりにくい。具体的に言うと、風が作用する要素の正しいセッティングおよび案内が、船舶全体にもかなり重要である。といのうのは、例えば、進行方向を変更するための操縦が、必ず、風が作用する要素の再調整をもたらさなければならないからである。例えば、この場合に、綱が交叉するかもつれた場合に、方向変更を実行することが不可能である、または風が作用する要素を切り離さなければならないのいずれかになるはずである。
【００１８】
操作要素および力を作る手段を、風が作用する要素の非常に近くに設けることも有利であり、対応する制御デバイスを、少なくとも部分的に風が作用する要素に直接に隣接して設けることもでき、その結果、外乱を受けやすい複雑な信号伝送経路を大幅になしですますことも可能になる。
【００１９】
フラップ、操縦面、ならびにそのアラインメント、ピッチ角、および／または形状の変化などの空気力学的制御のすべてが、風が作用する要素の空力効果の変化に含まれる。
【００２０】
この場合に、形状は、好ましくは、翼断面形の流れの剥離の縁のアラインメントに影響することによる、翼断面形のねじりによる、翼断面形の曲率の対称のおよび／または非対称の変化による、翼断面形の対称のまたは非対称の変化によって、ならびに／あるいは大綱の取付け点の変化によって変更することができる。他の有利な開発では、空気力学的特性を、凧の横断面またはその曲率によって明示される、翼断面形の幾何形状の変化によって変更することもできる。２層翼断面形の場合のこのような形状変化は、有利なことに、適当な要素による２つの層の間の距離の変化を含む。重量の理由から、同一の向きでのまたは非対称の翼断面形の変化のために、両側でおよび／または逆の向きでの操作に単一の駆動要素を使用することが有利である場合がある。この場合に、例えば、２つの補助翼が、それぞれ反対の向きに操作され、中立位置は、２つの操縦面の中央位置を形成する。
【００２１】
例えばパラグライダの形の凧によって表される、織物材料からなる、風が作用する要素の場合に、空力効果が、駆動要素による少なくとも１つの制御綱の調整によって、あるいは制御綱を長くすることまたは短くすることによって、変更されることが好ましい。
【００２２】
空気力学的調整に適用される力と一致するために、少なくとも１つの制御綱が、プーリーブロックの形の少なくとも１つの曲げ区域またはフィードバック区域を有することが有利である場合があり、この場合に、プーリーブロックを、比の増加または減少の両方に使用することができる。
【００２３】
制御綱が、マトリクス様配置を形成する場合に、これによって、パラグライダの形で凧に影響することがより簡単になる。この場合に、この配置は、凧の下の、そこから空気力学的動作を共同で実行できる区域に関する。この場合に、異なる制御綱のそれぞれを、組み合わされた形で、共同で駆動される動作要素を介して駆動することが有利である。というのは、これによって、駆動要素の数が減るからである。共同で駆動される動作要素に、この場合に、例えば、駆動モータを介して共同で移動できる、回転できるように取り付けられた要素、ロッカー、レバー、歯付きベルトプーリーディスクまたは類似物を備えることができる。個々の制御綱は、共通動作要素上の異なって選択される取付け点につながり、その結果、めいめいの直線の動きが、取付け点の幾何形状から生じ、関連する制御綱が、この直線の動きによって動かされるようになる。この場合に、個々の制御綱を、プーリーブロックまたは類似物によって増やすか縮めることもできる。これは、次に、動作要素の動きが、風が作用する要素全体またはその諸部分の所望の幾何学的変化に変換されることをもたらす。
【００２４】
もう１つの有利な実施形態では、駆動要素は、電気ウィンチおよび／またはリニアアクチュエータを備え、このリニアアクチュエータは、空気圧要素によって形成され、この空気圧要素は、増加する圧力が印加されるときに横方向に延び、したがってリニアアクチュエータの長さを縮め、逆も同様である。これらなどの要素は、「人工筋肉」と称し、空気圧によって駆動されることが好ましい。
【００２５】
風が作用する要素に対する制御動作のための動力を得るために、コンテナ内に風力タービンを設けることが有利であり、このコンテナは、風が作用する要素の付近に設けられ、流線形の形でクラッディングされ、発電装置として働き、電気エネルギーストアを充電する。空気圧要素がアクチュエータとして使用される場合に、下流圧縮機を駆動するタービンを設けることも可能であり、この下流圧縮機が、高められた圧力を空気圧要素に供給する。この場合に、蓄圧器が、エネルギーストアとして使用される。
【００２６】
風が作用する要素を制御する手段も、風が作用する要素の付近に設けられるコンテナに収容され、これらの手段は、駆動要素（アクチュエータ）の作動のための出力信号を作る。この場合に、具体的に言うと、船の進路、風向、および／または風速の信号から駆動要素のための制御信号を判定するために、手段が設けられる。
【００２７】
制御が、風が作用する要素での見掛けの風の方向および速度に基づくことが有利である。というのは、風が作用する要素のアラインメントが、この形で決定されるからである。
【００２８】
風が作用する要素は、オートパイロット装置によって制御され、センサ要素が設けられ、このセンサ要素に少なくとも１つのコンバータ要素が続くことが好ましく、このコンバータ要素は、加速度計の形であり、少なくとも間接的に駆動要素に制御信号を発することが好ましい。さらなるセンサ要素が、３次元の位置およびアラインメントに関する出力信号を発し、この出力信号は、具体的には船の位置に関する。
【００２９】
差し迫った流れの剥離または既に発生した流れの剥離を示す異なるセンサ要素が設けられる場合、または異なるセンサ要素が、風が作用する要素の表面の、流れがその周囲を通る区域内に設けられる要素の形であり、気流がそれに付属するときに出力信号を発する場合に、失速の場合に風が作用する要素が落下しないようにするフライトコントロールを設計することができる。
【００３０】
風が作用する要素の３次元アラインメントに関する制御信号または船舶に接続されたオンボードユニットによる外部からのマニューバフィギュア（ｍａｎｅｕｖｅｒ  ｆｉｇｕｒｅ）用の制御信号を作るために、手段を設けることが有利であることもわかっている。さらに、オンボードユニットからオートパイロット装置に第３の制御信号を送るために、信号伝送手段が有利に設けられ、この場合に、この制御信号は、ディファレンシャルＧＰＳ信号または、船舶に関する風が作用する要素の位置に関する情報を含む他の航行信号であることが好ましい。
【００３１】
連続する操縦状態を比較できる形で、後の時刻に現れる信号と一緒に以前の時刻に関連する信号のストレージを可能にする追加のストレージ手段およびコンパレータ手段が設けられる場合に、操縦の開始時に船動作の予測結果が考慮に入れられるという意味で、風が作用する要素の予測制御をもたらすことが可能である。
【００３２】
本発明の１つの他の有利な実施形態で、駆動要素および／またはセンサ要素は、コンテナ内に設けられ、このコンテナは、大綱の取付け点も形成し、このコンテナから、保持綱および制御綱が発し、このコンテナに、風が作用する要素が接続される。このコンテナは、流線形になるように設計されることが好ましく、風が作用する要素の空気力学的制御用のエネルギー作成用の風力タービンを有することもできる。
【００３３】
説明される発明は、海洋船または外洋区域を航行する船に特に適する。
【００３４】
エネルギー生成の１つの有利な応用例で、水の流れによって、具体的には船のプロペラまたはタービンを介して駆動され、生成される電気エネルギーをエネルギーストア、具体的には水素発生器に供給するジェネレータが設けられる。水の電解質分離（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）によって得られる水素が、保管され、貯蔵器内で保持される。
【００３５】
さらなる好ましい例示的実施形態は、従属請求項で指定される。
【００３６】
１つの有利な例示的実施形態を、図面に示し、次の文で説明する。この場合に、本発明による風が作用する要素を、同義に、短く「凧」とも称する。しかし、表現「翼」も正しい。というのは、これが、翼機能を有する空中器具であるからである。
【００３７】
１つの有利な例示的実施形態を、図面に示す。
【００３８】
図１に、本発明による凧システムによって曳航されている船の斜平面図を示す。この場合に、風が作用する要素１は、力が作用する、船４の船首区域に設けられた装置２を用いて、大綱１．１を介して船４に接続される。大綱１．１は、中央ゴンドラ１．２に渡され、中央ゴンドラ１．２から、複数の保持綱１．３が発し、保持綱１．３は、風が作用する要素１に渡され、風が作用する要素１は、必要な形状をこれに与える、凧断面を有するパラグライダの形である。これに関する詳細は、下で、この説明でさらに説明する。風が作用する要素１の区域での見掛けの風向は、Ｗと注釈を付けられている。対応する風ベクトルは、その大きさおよび向きによって示される。必要な場合に、その変化の速度が、変数Ｂによっても表され、変数Ｂは、風が急に吹くことを示し、風速とその平均値との間の不一致の時間平均を形成し、スカラとして表すことができ、このスカラは、効果的に風ベクトルＷの先端付近の球の半径を形成する。
【００３９】
図１ａに、次の説明の基準系として使用される座標系を示す。この場合に、ｘｓは、船の進行の向きを示し、ｙｓは、進行の向きに直角な向きである。この場合に、この座標系は、点Ｐｓで船にしっかりリンクされていると見なさなければならない。この点は、船首区域で力が作用する点２であることが好ましい。この場合の高さｈｓは、通常の座標系の軸ｚの向きに対応し、基準点Ｐｓの上の高さを示す。この基準点は、オンボードＧＰＳ器具のＧＰＳアンテナが取り付けられる位置であることが好ましく、その結果、もう１つのＧＰＳ器具が置かれる、Ｐｓから離れた点の座標を、これらの２つの器具から放たれる座標の減算によって作ることができるようになる（オンボードＧＰＳ器具のＧＰＳアンテナが、基準点Ｐｓからある距離に置かれる場合に、これを、固定された座標差の加算によって考慮に入れることができる）。
【００４０】
説明を単純にするために、次の説明は、極座標系の前提に基づき、この極座標系では、角度αが方位角を形成し、角度βが迎角を形成する。したがって、この場合に、ベクトルＶの向きは、風が作用する要素１のゴンドラ１．２を指す。これは、実際に、「地理座標系」である。というのは、ゴンドラ１．２および風が作用する要素１が、本質的に球の表面を移動するからである。したがって、方位角αおよび迎角βは、ベクトルＶによってカバーされる「世界球」上のゴンドラの位置の地理的な緯度および経度を近似的に示す。ベクトルＶの長さは、おおむね、大綱１．１の長さを示し、この場合に、当初は、大綱の懸垂線下落を無視する。
【００４１】
風が作用する要素のゴンドラ１．２は、向きｘｋ、ｙｋ、およびｚｋを有するそれ自体の座標系を基礎として位置合せされ、ｚｋは、ベクトルＶの延長の向きを指す。風が作用する要素１のゴンドラ１．２の、垂直軸ｚｋの回りの回転を、ヨー角と称する。ヨー角の変化は、風が作用する要素１の飛行の向きの変化をもたらす。ヨー角は、なかんずく、風が作用する要素１を形成するパラグライダの制動フラップ（ｂｒａｋｉｎｇ  ｆｌａｐ）を能動的に駆動すること（下でさらに説明する）によって変更することができる。これは、方向変化をもたらし、このプロセスは、操縦可能な凧の操縦に匹敵する。縦軸ｘｋの回りの回転は、ロールする動きを表し、能動的には制御されない。重力の力から生じる大綱１．１の懸垂線下落は、このロールする動きならびにｚｋとＶからの向きの間の対応する不一致から判定でき、横軸ｙｋの回りの回転は、風が作用する要素の横軸回りのピッチを形成し、突風およびその突風の大綱１．１に対する影響によって引き起こされる可能性がある。この基準系は、下でさらに説明する船／凧システムの説明の理解の基礎を形成する。
【００４２】
本発明による風が作用する要素の１つの例示的実施形態を、図１ｂに概略的に示す。図示された実施形態の風が作用する要素は、下でさらに詳細に説明するように、コントローラ用のコンテナ１０２を伴うパラグライダ１０１を形成する。保持綱１０３が、大綱１．１に取り付けられたコンテナ１０２から発し、綱ツリーの形の分岐１０４に合流し、綱ツリーは、下側織物カバリング層１０５に接続される。上側織物カバリング層１０６は、頂部のクロージャを形成する。これらの２つのカバリング層は、内部の接続する綱（この図では見ることができない）または織物リブなどの対応する接続する要素によって一緒に保持され、これらの２つのカバリング層によって形成される翼断面形は、気圧の内部増加によって安定化され、この気圧は、凧の前縁（この図では左側）の開口を介して高められ、この開口は、図を明瞭にするために、この図には同様に図示されていない。飛行の向きは、矢印１０７によって示される。
【００４３】
図２に、ブロック図の形で、本発明による風力推進システムの概略図を示す。この図は、個々のシステム構成要素の次の説明の位置付けとしても働く。この概要図で使用されている１００番台の符号は、それぞれが下でさらに詳細に説明されるシステム部分のグループ指定をも形成する（この場合の破線９９は、少なくとも、本発明による風力推進を追加的に備えるために従来の船に追加されなければならないアセンブリを囲んでいる）。風が作用するシステム１００は、風が作用する要素ならびに、関連する制御システムが直接にその中に配置される場合にその関連する制御システムを備える。この配置は、この場合に、大綱の端に置かれ、保持綱がそこから発するゴンドラ内に配置することができるだけではなく、風が作用する要素に直接に組み込むこともできる。この制御システムは、本質的にオートパイロットを備え、このオートパイロットは、風が作用する要素の姿勢および飛行経路を制御する。
【００４４】
風が作用するシステム１００は、大綱、ウィンチ２１０（大綱を含む）、および破線によって表される通信経路を介してオンボードシステム２００へ、そしてユーザインターフェース２０５へと接続され、オンボードシステム２００は、凧位置を制御するだけではなく、必要な制御コマンドを機械５および船の舵６にも発する制御システムを備える。このオンボードシステムは、さまざまな通信経路を介して、風が作用する要素に接続され、これらの通信経路は、凧位置を原則的にこのオンボードシステムによって事前に決定できるようにするだけではなく、このオンボードシステムに重要な情報を、風が作用するシステムから受け取ることをも可能にする。
【００４５】
オンボードシステム２００には、航行システム３００が先行し、航行システム３００は、コスト、時間、速度、および風利用、ならびにおそらくは風向および風の強さを考慮に入れて、船が維持すべき航路をオンボードシステムに送る。風情報には、風がどれほど突然に吹くかの特徴を表すパラメータも含めることができる。さらに、風情報には、海況およびそれから生じる船の動きに関する情報も含めることができる（この場合の風および気象のデータは、元々は、気象情報システム６００から来るが、気象情報システム６００は下でさらに説明する）。航行システムは、航行情報ベース（ムービングマップ（ｍｏｖｉｎｇ  ｍａｐ））３１０によって支援される。
【００４６】
進路、風および波の情報は、オンボードシステム２００を駆動し、凧システム１００の適当な調節をもたらす信号を生成するのに使用される。オンボードシステム２００は、機械５および舵６の駆動信号も作る。
【００４７】
航行システム３００は、航路システム４００によって駆動され、航路システム４００は、船の動作がそれに基づく経済的基礎によって船の進路を決定する。航路システム４００は、外部ステーション５００によって事前に決定され、気象情報システム６００からのデータと突き合わされるデータを基礎として駆動される。航行システム３００によって現在決定されている進路データは、フィードバックリンク３０１（ラジオ、衛星による）を介して外部ステーション５００にフィードバックされる。このデータを、本発明によるシステムを備えた他の船によって受信することもでき、気象システムの局所的更新に使用することができる。このデータは、航路の外部事前定義の残りについて現在の局所的に依存する進路変更を考慮に入れることも可能にする。
【００４８】
この説明からわかるように、凧システム１００は、気象条件（実際に発生している風状態および海況状態）を基礎とすることと、船ができる限りコストを節約して運転されることを保証することを意図された経済的制約を考慮に入れることとの両方によって最適航路が事前に設定されるように、進路データの関数として位置決めされる。
【００４９】
緊急システム７００は、緊急操縦の形の即座のアクションを必要とする予測されない事象の場合に、必要な制御コマンドを提供する。
【００５０】
シグナリングシステムおよび通信システムは、それぞれ、さらなるブロック８００および９００に組み合わされ、船を進めるために航行を一致させる。シグナリングシステムに、航行安全照明ならびにラジオによるその航行データの送信が含まれ、この送信は、風が作用する展開されたシステムに関してならびに所期の航路および現在の進路について、付近に位置する他の船に知らせる。対照的に、通信システムには、情報交換プロセスの残りに関連するシステムのすべてが含まれる。
【００５１】
主データフロー経路は、図２では実線によって表され、他のメッセージ経路は、破線によって表される。
【００５２】
図３に、ブロック１００をより詳細に示すが、この図には、風が作用するシステムならびに、図２からのオンボードシステムを有するブロック２００が含まれる。凧１０１の位置決めおよび制御を、ここで説明する。突風特性および海況情報を含む風向および風速の情報が、バッファストア２１１に渡され、このバッファストア２１１に、このデータがバッファリングのために保管される。風向きおよびすべての凧セッティングが、見掛けの風に関連するので、進路情報は、この処理中には無関係である。船に関する風が作用する要素の調整および操縦は、現在の進路の知識を必要としない。というのは、操縦のすべてが、船と、凧に作用する見掛けの風の影響とに関連するからである。凧１０１の展開中に、風情報は、まず、凧の位置決めに関して、図２の気象情報システム６００から来る。しかし、それ自体の風測定が、発進後に動作するようになるや否や、風が作用する要素の位置での見掛けの風自体が判定される。というのは、これが、位置決めに関する支配的要因であるからである。
【００５３】
風データおよび海況データが、一緒に、メモリ２１２をアドレッシングするデータレコードを形成し、このメモリ２１２は、風が作用する要素の必要な位置および操縦タイプに関するルックアップテーブルを形成する。このルックアップテーブルは、通常のアドレス可能メモリと同一の形で編成され、バッファストア２１１からの出力データが、アドレス信号として個々のメモリ位置をアドレッシングし、これらの個々のメモリ位置に、風が作用する要素に関するアドレッシングされたデータに関連する状態データが保管される。これなどの「ルックアップテーブル」は、所定の関数関係に従って「読取専用メモリ」（ＲＯＭ）の形で入力データと出力データを互いにリンクし、したがって、数学的関連付け（関数）と理解することができる。しかし、対応するブロックは、実施形態の一例を形成するのみであり、任意の他の所望の機能要素またはアセンブリに置換することもできる。例えば、これに、適当なメモリに制御ソフトウェアが保管されるマイクロプロセッサを含めることができ、あるいは、これを、用いられる電気構成要素によってアナログコンピュータの形で関数関係が定義される電気回路とすることができる。ルックアップテーブルの形の表現は、本明細書では説明を明瞭にするために選択されたものである。というのは、例えば、マイクロプロセッサを用いる解決策は、連続して実行されなければならないさまざまなプログラムステップが、どのプログラム部分をマイクロプロセッサに連続して供給しなければならないかに関する複雑な考慮を必要とするというだけの理由で、より不明瞭に表すことしかできないからである。
【００５４】
選択された実施形態では、制御信号を並列に処理することができるが、図示のブロックの特定の時刻でのアクティブ化をもたらすスイッチング要素および対応する制御プロセスは、図示されていない。説明を単純にするために、下流ブロックでの処理を開始する以前の信号状態と異なる、到達した関連する状態を保持する着信制御信号は、信号変化が発生するまで新しい処理の実行を強制すると仮定する。
【００５５】
したがって、状態データに、一方では、風が作用する要素の必要な位置すなわち、船に関するその要素の向きと展開されるべき大綱の長さとが含まれる。さらに、必要な場合に、この状態データに、どの保管されたプログラムを基礎として凧１０１を実際に操縦しなければならないかどうか、およびいつそれを行わなければならないかに関する情報も含まれる。凧は、複数の位置で定常状態ですなわち固定された形で案内されるが、いくつかの状況での船運転にとって、凧が動的に制御されることすなわち、所定のフライトフィギュアが実行されることがよりよい。というのは、これによって、風に関する凧の相対速度が高まり、その結果、凧の曳航力も高まるからである。凧の現在位置は、凧１０１の航行システムによる決定に従って、さらなるメモリ２１３に保管される。
【００５６】
メモリ２１３に保管される凧の実際の位置は、船に関し、好ましくは２つのＧＰＳ信号の減算によって判定される。これは、一方では、飛んでいる凧１０１に接続される、凧システム１００内の凧１０１のＧＰＳ受信器１２４に関する。凧１０１の飛行位置で判定された位置データは、送信器１１２によって、船の船上に置かれた受信器２１４に送信される。さらなるＧＰＳ受信器２１５が、同様に船の船上に設けられる。その出力信号が、受信器２１４からの出力信号と一緒に、減算ユニット２１６に供給され、減算ユニット２１６によって、ディファレンシャルＧＰＳ信号が作られる。このディファレンシャル位置データが、減算ユニット２１６の下流に接続されたブロック２１７内で極座標に変換され、この極座標は、ウィンチ２と風が作用する要素の位置との間の距離に関連する。これらは、図１ａに示された角度αおよびβならびにケーブル長「Ｌ」である。この形で得られたディファレンシャルＧＰＳ位置データは、同時に判定され、かつ、船ＧＰＳ受信器ができる限り船の動きによって影響されない位置に設置されるかその動きが補償される場合に、非常に正確である。
【００５７】
さらに、この場合に、ウィンチの位置と船内のＧＰＳ受信器の位置との間の座標差を、固定値の減算によって考慮に入れる必要がある。この形で計算される、ディファレンシャルＧＰＳ受信器によって判定される位置は、ある時間間隔で判定される。その精度が適当でない場合には、加速度センサ１１７、１１９、および１２０によって判定される値によって援助することができる。積分処理を含む対応する計算は、アセンブリ１２３内で実行される。次のＧＰＳ位置信号の前に経過した時間だけが、積分処理を実行しなければならない時間間隔に関連するので、積分器が、長い時間期間にわたる安定性を保証する品質要件に従う必要はない（加速度センサは、下で詳細に説明するように、飛行運動の安定化に固有に使用される、すなわち、二重機能を有する）。さらに、高度計１２９（好ましくは、気圧計の形）および地球の磁界センサ１２８が設けられ、これらの両方からのデータアイテムが、同様に、航行信号１２４用のメモリに供給される。
【００５８】
船に関する風が作用する要素の実際の位置を判定するもう１つの可能な形が、高度計１２９および地球の磁界センサ１２８から船に送られるデータを使用することである。このデータは、船のブロック２２７に送られ、保管される。その後、ブロック２２７で、船の高度計２３３および船の地球の磁界センサ２３４からのデータとの減算処理が実行される。しかし、高度計１２９が、気圧計である場合に、ブロック６００からの気象データ（等圧線）を、船での気圧の判定に使用することもできる。この形で判定された位置情報は、ブロック２１７に供給され、必要な場合にＧＰＳデータと突き合わされる。これは、２つの独立のシステムからの位置情報が相互サポートに使用されることをもたらし、一方のシステムが故障した場合に、必要なデータがそれでも入手可能である。
【００５９】
メモリ２１２から読み取られた必要な凧位置が、このときに、一方ではコンパレータ２１８に供給され、コンパレータ２１８は、その位置がメモリ２１３に保管された風が作用するシステム１００の実際の位置が、メモリ２１２から読み取られた必要な位置と一致するときに、信号を出力する。この場合に、選択された操縦タイプの特性を表すデータレコードが、イネーブル回路２１９を介して操縦タイプメモリ２２０から読み取られる（この場合に、しかし、定常状態飛行状態を、操縦を実行していないが同一の飛行位置に留まっている凧によって区別することもできる。これが、「ゼロ」操縦タイプである）。
【００６０】
したがって、この操縦タイプメモリ２２０がアクティブ化されるときに、シーケンシャルタイプの飛行プログラムが、読み取られ、風が作用するシステム１００のオートパイロットに送られる。メモリ２２０からの出力信号は、この場合に、送信器２２１に渡され、送信器２２１は、このデータを発し、風が作用するシステム１００の受信器１１３に供給する。この信号は、受信器１１３の出力からオートパイロットアセンブリに渡され、そこから操縦制御ユニット１１４に渡され、操縦制御ユニット１１４は、特定のシーケンシャル飛行運動を識別する信号を受け取り、これらを旋回値に変換し、この旋回値が、フライトプロセッサ１１６に供給され、フライトプロセッサ１１６は、関連する飛行運動を実行する。この場合に、セットされる値は、旋回値コンパレータ１１５に転送され、旋回値コンパレータ１１５には、その一方で、ヨー値計１１７の入力信号が供給される。フライトプロセッサ１１６は、ここで、凧１０１の非対称制動または適当な空気力学的変形によって、凧１０１の適当な駆動要素を介して、フライトプロセッサの関連する出力１２５で、所定のシーケンスで所定の持続時間の旋回するフライトを作る。フライトプロセッサ１１６の他の２つの出力によって駆動される他の空力効果は、下でさらに説明するように、翼入射角の調整および縮帆プロセスである。
【００６１】
ウィンチ２４０も、特定の必要なケーブル長まで供給するために、位置決めメモリ２２０ｂから駆動される。
【００６２】
垂直軸回りの振動を防ぐために、高域フィルタによってフィルタリングされた信号が、さらに、フライトプロセッサ１１６に供給され、オフセット位相角を伴って制御信号に重畳され、したがって、振動の開始を防ぐ。ヨー動きを、出力１２５を介して制御することができるが、翼の入射角は、出力１２６を介してセットされる。既知のように、揚抗比は、翼の入射角の大きさによって最適化することができる。凧１０１の縮帆を、さらなる出力１２７を介して開始することができる。縮帆は、揚力および抗力を変更し、個々の飛行運動に必要になる場合がある。
【００６３】
凧は、大綱上でしっかりと案内されるので、そのロールする動きおよびピッチする動きに関して、その揚力点でのケーブルの張力効果によって自動的に安定化される。しかし、やはりこの場合の振動をはばむために、姿勢信号が、各場合に、対応する形でロールセンサ１１９およびピッチセンサ１２０から対応する反転型高域フィルタ１２１および１２２を介してフライトプロセッサに送られ、したがって、風が作用する要素１０１の突然の姿勢変化が回避され、補償される。
【００６４】
したがって、凧が、所定の位置にある（この状態を識別する出力信号がコンパレータ２１８の出力に現れている）ときに、選択された操縦タイプが読み取られ、これが、凧に所定の循環飛行プログラムを実行させる。この操縦タイプが送られる場合に、制御は、風が作用する要素のオートパイロットによって自動的に実行され、ユニット２００は、凧が予想されない事象の結果としてそれに必要な位置から離れないならば、もはや反応する必要がなくなる。
【００６５】
おそらくメモリ２１２から読み取られた事前設定位置が変化したので（凧が展開されるときにもそうであるように）またはおそらく凧が操縦の過程中にその位置を離れたので、風が作用する要素１０１の必要な位置が、その所定の位置と一致しない場合に、コンパレータ２１８の出力の出力信号が消え、メモリ２２０のスイッチング要素２１９を介してアクティブ化される操縦タイプが終了する。信号「ゼロ」が、操縦タイプ２２０のメモリ（左側部分）の出力に現れ、これが、風が作用するシステム１００のオートパイロットによって、最も最近に保管された操縦がもはや実行されなくなることを意味するものとして解釈される。これの代わりに、メモリ２１３から読み取られ、ＧＰＳによって判定された凧の実際の位置が、位置訂正ユニット２２１によってメモリ２１２からの必要な位置と比較され、凧を必要な位置に案内する操縦が判定される。訂正ユニット２２１は、やはりルックアップテーブルの形であり、必要な位置および実際の位置（やはり船に関する）が組み合わされて、共通のアドレッシング信号が形成され、実際の位置Ａから必要な位置Ｂへの、風が作用する要素に関する対応する訂正操縦の識別が、読み取られる。具体的に言うと、凧を操縦するために、発進点および宛先点に応じて（およびおそらくは風および波の状態の関数としても）異なる操縦を選択しなければならないことが保証されるように注意を払わなければならない。しかし、本明細書で述べる手段によって、任意の所望の凧操縦を選択し、実行することができる。
【００６６】
風レベルおよび海況が、実行される操縦で役割を演じる場合に、このデータを、ルックアップテーブルメモリ２１２および２２１を介してメモリ２１１から「ループスルー」することができ、その結果、このデータは、特定の操縦の選択に関するデータレコード内でまだ使用可能であり、適する操縦を選択することができる。しかし、これは、個々の事象に関する補償に関するのではなく、全般的なセッティングガイドラインに関するものであり、このセッティングガイドラインに、例えば、波の向きの結果として船舶に作用する力についてできる限り補償することを可能にするなど、相対的に高波状況で飛ばされている凧を含めることができる。したがって、例えば、船が激しく横に傾斜している場合に、横成分を有する凧位置を使用することが好ましいが、真上成分が、激しくピッチングしている船に好ましいはずである。この理由から、海況の検出用のブロック２３１からの出力信号が、上で説明した向きでの適当な凧位置および操縦の選択にやはり影響する情報を供給するためにブロック２１１に直接に渡される。このリンクのさらなる機能は、海況から生じる加速を打ち消すように、飛行運動の諸部分を選択することである。これには、循環飛行経路を有する操縦の飛行が含まれ、ここで、異なる張力が、海況によって引き起こされる加速に応答する位相シフトを有して発生する形で、これらの力が異なるときに大綱に働く。これによって、船の全体的な動きが減る。操縦によって引き起こされるこの異なる張力による船の動きの補償または減少は、海況補償に使用される他の方法と干渉しない。これは、最初から減らされている船の動きが、凧飛行経路に対する影響を減らすためにより少ない努力を必要とするからである。個々の船の動きが補償されるので、さらなる下のブロック２３１の説明を参照されたい。
【００６７】
位置変更に関して、メモリ２２０の右側部分は、訂正ユニット２２１から読み取られたデータレコードを用いてスイッチング要素２２２を介してアドレッシングされ、スイッチング要素２２２は、スイッチング要素２１９がアクティブ化されていないとき、すなわち必要な位置と実際の位置が同一でないときに、インバータ２２３によるコンパレータからの出力信号によってアクティブ化される。
【００６８】
さらに、風が作用する要素の飛行安定性も、その位置に関して役割を演じる場合がある。凧に設けられる複数方向ラムエア圧力計（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｒａｍ−ａｉｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｍｅｔｅｒ）１１１が、一方で、風速計として働き、その一方で、飛行の向きで測定される成分について、適当な信号によって、凧に入射する流れが過度に低い状態を送り、この信号は、位置を変更する操縦を作ることと共に、ウィンチコントローラ２４０を駆動し、したがって、入射流れ速度が再び増えるようにするために、凧の位置の変化を高速化する（例えば、風が作用する要素の高さを変更できるようにするために、メモリの右側部分２２０ｂを介する風データおよび波データから生じる「故意の」位置変化の場合にも、ウィンチを駆動できることは明白である）。
【００６９】
真の風向きおよび風速を判定するために、風速計は、別々に評価される圧力カプセルを有する、異なる向きを指す複数のピトー管を有する。風の向きおよび速度は、風速計１１１のアラインメントに関して、互いに直角に向けられ、最高の圧力値を有する３つの圧力カプセルからの圧力値から判定することができる。磁気を感知する抵抗からなり、したがって地球の磁界の力線の向きを判定できるようにするブリッジ回路を含む磁界センサ１２８からの出力信号も、考慮に入れられ、風の方向を、北方向に関係させることができ、したがって、風が作用する要素に対する見掛けの風の向きとして船舶に送ることができる。必要な場合に、磁北から地理的北への訂正も、船舶内で実行される。
【００７０】
ブロック２１１を指す矢印は、凧の通常の航行が、この場合に無効にされることを示す。通常の操縦制御の残りも、インバータ２２３の上流に接続されたＯＲゲート２２４を介して抑止される（これは、対応する形でブロック２２８、２２９、２３０、および２３２にも適用され、これらは、次の文で説明され、さらなる特殊機能を開始する。しかし、関連する信号リンクは、図を明瞭にするためにこの図では省略されている）。
【００７１】
ブロック２２８は、めいめいのプログラムを含む操縦タイプメモリの右側部分２２０ｂを介して関連する操縦タイプを選択し、開始することによって、「緊急投下」緊急操縦を開始する。この操縦は、望ましくない状況または事故（例えば、障害物との衝突による）の結果として、風が作用する要素が船に大きい危険をもたらすときに必要である。この操縦では、風が作用する要素が、船から完全に切り離される。
【００７２】
ブロック「展開」２２９および「曳航」２３０は、めいめいのプログラムを含む操縦タイプメモリの右側部分２２０ｂを介して関連する操縦タイプを選択し、開始することによって、適当な操縦を開始する。
【００７３】
ブロック２３１「船の動き」は、適当に位置合せされた加速度計によって大綱の向きの加速度成分を判定し、積分の後に、大綱の向きの船の動きを記述する信号を生成する。この信号は、オンボードＧＰＳ受信器に供給され、このオンボードＧＰＳ受信器は、（ウィンチコントローラ２４０の位置を訂正するために）受信器および／またはアンテナ自体がこの位置に取り付けられていない場合に、位置信号を作る。このＧＰＳ位置信号が、凧システム１００から受信器２１４を介して受け取られ、凧１０１の制御に使用されるＧＰＳ位置信号と一緒に直接に評価される場合に、凧１０１は、その制御処理でウィンチの海況動きに従うはずである。しかし、凧１０１は、想像上の安定化された船位置に関してその操縦を行うことが意図されているので、加速度計からの積分された信号は、処理のためにブロック２１６に供給される信号からの減算（外乱として）のために、さらに、ブロック２３１でＧＰＳ受信器２１５に供給され、その結果、「安定化されたプラットフォーム」の位置信号が、そこで処理されるようになる。これは、海況外乱のない凧１０１の飛行操縦をもたらす。具体的に言うと、大綱方向で作用する海況成分は、飛んでいる物体に対する主要な影響を有するが、対照的に、これに関して横向きの成分は、飛行ベクトルの角度αおよびβの変化だけに寄与し、これは、大綱が長い場合に０になる傾向があり、したがって無視できることがわかる。
【００７４】
説明される例示的実施形態で、常に、海況が高いときに、差ブロック２１８での不一致の検出によって、正しい位置への制御された「飛行」（この場合には右側の操縦ブロック２２０ｂを介するウィンチ２４０のアクティブ化による）を実行する必要を伴って、実行されつつある飛行運動が中断される状況を回避するために、ブロック２３１からウィンチコントローラ２４０への直接リンクがある。ウィンチコントローラ２４０は、大綱方向での海況動きがブロック２３１によって見つけられることに応答して、繰り出すコマンドおよび巻き込むコマンドを直接に受け取り、その結果、船の動きが、凧について直接に補償されるようになる。適当な操縦による位置訂正は、どのような理由であれ、この補償がもはや十分でなくなったときに限って開始される。
【００７５】
操縦を手動でも開始できるようにするために、適当な入力コマンドを、ユーザ入力２３２によって行うことができ、このユーザ入力２３２は、図２のユーザインターフェース２０５の一部である。適当なコマンドを使用して、制御コマンドをオートパイロットユニットおよびウィンチコントローラ２４０に手動コマンドについて操縦メモリの左側部分２２０ａ内で直接に送ることができ、このメモリからの信号出力の残りは、抑止される。これには、機能「左」、「右」、「まっすぐ」、「縮帆」、「縮帆解除」、「入射（＋）」、「入射（−）」、「ウィンチ（＋）」、および「ウィンチ（−）」が含まれる。コマンドのすべての強度を変調することができる。
【００７６】
説明される実施形態に含まれる１つの変形の場合に、「予測操縦」が、風が作用する要素の現在位置を計算するためにこのシステムに虚構の風および進路のデータを入力することによって実行され、そのときに選択される構成が、情報のために表示される。船制御システムは、次に、これからこのシステムの予測可能な挙動を推定することができ、航行を適当に調整することができる。可能な予測の形でのデータのこの複数の処理は、図３では、さまざまなメモリ要素の角の複数のアングルによって表されており、これは、現在のプロセス制御と独立に、これらのメモリの内容が複数回評価されることを示す目的である。したがって、この場合に、追加のメモリ手段および比較手段が設けられ、これらは、虚構の入力データを含む異なる入力データを基礎として、連続する操縦状態を比較できる形での、後の時刻に発生する信号と共に前の時刻に関連する信号を保管することを可能にする。
【００７７】
図４に、風力推進システムに関する、本発明による位置決めシステムの図３に示されたウィンチコントローラ２４０の１つの例示的実施形態をより詳細に示す。ウィンチの機械的要素は、この場合に、共通のドライブシャフト２４４上でグループ化されている。この場合に、図３のメモリの右側部分２２０ｂからの出力信号（展開されるケーブル長を表す）は、メモリ２４５に供給され、メモリ２４５には、この必要なケーブル長がデジタル数値として保管される。メモリ２４５に含まれるデジタル値は、比例コンパレータ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）２４６に供給され、比例コンパレータ２４６は、この値を、パルスカウンタ２４７から供給されるもう１つの値から減算する。このパルスカウンタ２４７自体は、ウィンドラスドラム２４９に接続された位置センサ２４８（具体的には光電子的に動作する）によって駆動され、ウィンドラスドラム２４９は、大綱１１を担持する。さらに、大綱１１の展開される長さを、異なる形で送ることもできる。これは、例えば、大綱自体に付けられ、適当なセンサによって検出される、光マーキング、磁気マーキング、または他のマーキングによって行うことができる。
【００７８】
大綱１１は、ウィンドラスドラム２４９の周囲に複数回巻き付けられることによる摩擦によって駆動され、ケーブルは、貯蔵区域２５０に保管されるが、貯蔵区域２５０は、概略的にのみ図示されている。図示されていない１つの代替実施形態で、大綱を、ケーブルドラムから巻きを解くこともでき、このケーブルドラムがウィンドラスドラムを置換する。図示されていないさらに有利な例示的実施形態は、ケーブルストアとして使用されるケーブルドラムと一緒のウィンドラスドラムである。しかし、これとは別に、対応する設計が使用される。
【００７９】
ウィンドラスドラム２４９は、モータ２５１によって駆動される。このモータは、一体化された伝達装置を有することが好ましいが、この伝達装置は、詳細には図示されていない。したがって、パルスカウンタ２４７は、位置センサ２４８から発するパルスを数えることによって、実際に巻きを解かれたケーブル長を判定し、このパルスの個数は、ウィンドラスドラム２４９の回転に比例する。図示されていない１つの代替実施形態で、長さを、パルス送信器を有する摩擦車（ケーブルに直接に乗る）によって判定することができる。したがって、比例コンパレータ２４６から発する信号は、その極性に応じて、ウィンドラスドラム２４９によって巻きを解かれるか巻き取られるべきケーブル長に対応する。比例コンパレータ２４６からのこの出力信号は、加算点２６０を介して特性送信器２５２に直接に比例成分として供給され、特性送信器２５２は、モータ２５１の、ケーブル長に比例する制御信号を作る。特性送信器からの出力信号は、線形プロファイルを基礎として上値および下値までに制限され、したがって、非線形特性をもたらす。この特性の勾配は、ケーブル特性に合わされ、その結果、酷使がこの形でも防がれるようになる。この特性の線形区域は、ケーブルの弾性特性に合わされ、過負荷の恐れがある場合に力限度が設けられ、その結果、ケーブルを、破断の恐れがあるときに自由に繰り出すことができるようになる。
【００８０】
したがって、上で述べた限度値まで、モータ２５１は、展開されるべきまたは引き込まれるべきケーブル長に比例して好ましく駆動される。これは、ばねの特性に匹敵する駆動特性をもたらす。図示のモータ２５１が、そのトルクが供給される電流に比例する電気モータである場合には、特性送信器２５２の出力をエネルギー供給源２５３に接続することで十分であり、エネルギー供給源２５３は、この場合には電気供給源の形である。特性送信器は、めいめいの入力変数について、モータ出力ドライブシャフトに作用することを意図されたトルクを事前に決定する。この特性の傾きは、対応する駆動信号に対するウィンチの「反応能力」を定義する。これは、異なる動作条件（例えば、ウィンチが作用する要素のサイズ）に従うために可変である。動作中に、この特性の傾きは、ウィンチの動きが過度に「神経質な」反応挙動未満で安定するようにセットされる。
【００８１】
しかし、異なるタイプの駆動機構の場合に、エネルギー供給源２５３が、駆動モータ２５１での比例するトルクに直接にはつながらない、可変の異なるエネルギーを供給することが可能である。これは、例えば、例えばタンカの場合のように、爆発危険環境で電気駆動機構を使用することが可能でないときにあてはまる可能性がある。この場合に、モータ２５１を、水蒸気モータまたは水圧モータの形とすることができ、あるいは、具体的には、可変体積水圧モータまたは可変体積水圧ポンプおよび水圧モータを備える対の形とすることができ、トルク測定デバイス２５４が、出力ドライブシャフトに設けられ、このトルク測定デバイス２５４の出力信号が、特性送信器２５２の下流のフィードバック点２５５に負極性で供給される。
【００８２】
エネルギー供給源から発する信号は、この場合に、トルク測定デバイス２５４からの負フィードバック信号によって補償されるまで増やされる。これによって、任意の所与の駆動モータを用いて所望の特性を作ることが可能になる。さらに、積分器２５６が、比例コンパレータ２４６と特性送信器２５２との間の信号経路内に接続され、ケーブル長のセッティングの残りの制御誤差を、それが存在する時間が長いほど特性送信器に供給される信号を大きい範囲まで増やすか減らす形で、防ぐ。さらに、下流減算点２５９を伴う調整可能フィルタ２５８が、これと並列に接続され、このフィルタは、特に、ウィンチを含むケーブルの共振周波数を通過させ、ネガティブフィードバックによってこれらを抑止するように設計されている。フィルタ２５８の周波数は、可変であり、この周波数のセッティングは、パルスカウンタ２４７からの出力信号によって影響され、パルスカウンタ２４７は、展開されたケーブル長に対応する値を発する。
【００８３】
この形で、フィルタの周波数は、ケーブル長に対応して変更され、その結果、その周波数がケーブル長によって影響される可能な共振について補償することが可能になる。図示の例示的実施形態では、線形調整の仮定のもとに、変化の傾向だけが考慮に入れられる。二乗（ｓｑｕａｒｅ−ｌａｗ）または他の関数プロファイルに従う正確なマッチングが達成されることが意図される場合には、適当な関数トランスミッタを、パルスカウンタからの信号線に接続しなければならず、この関数トランスミッタは、同様に、他の図示の例示的実施形態に対応する、デジタルルックアップテーブルの形とすることができる。ケーブル長に対応するデジタル値によってアドレッシングされたときに、所望のフィルタ周波数のセッティングに適する関連する制御変数が出力される。デジタルフィルタの場合には、これらが、適当なデジタル制御コマンドである。可変容量ダイオードを有するアナログ設計のフィルタの場合には、駆動のために適当な出力電圧をセットするために、電圧ジェネレータが、適当な制御変数によってプログラムされる。
【００８４】
図示の回路は、デジタル制御システムであり、その結果、積分器２５６およびフィルタ２５８が、同様にデジタルに動作する。位置センサ２４８からの出力信号は、凧に作用する力の測定値およびその時間プロファイルの測定値を供給し、その結果、これを凧アクティビティの評価に使用できるようになる。
【００８５】
ケーブル案内に対する船の動きの影響をも保証するために、加速度センサ２６５が、設けられ、ケーブルの向きで、ウィンチの近くに効果的に設置される。下流積分器２６６が、判定された加速度値を適当な距離信号に変換し、この距離信号は、同様に、ケーブルの方向で働く。したがって、ケーブル方向で作用する船の動きの成分が、適当にケーブルを巻き取り、巻きを解くことによって補償され、その結果、船の動きが凧の位置に影響しなくなる。
【００８６】
好ましくはディスクブレーキの形のブレーキ２６１が、例えば海が静かなときのケーブルの動きが不要な状況のためにモータシャフト上に設けられる。これは、下流シュミットトリガ２６３を伴う減算器２６２によって駆動され、シュミットトリガ２６３は、減算器２６２からの出力信号が所定の値を超えるとき、すなわちモータ２５１のドライバ電圧が変化するときに限って信号を発する。このシュミットトリガからの出力信号は、インバータ２６４（および、図示されていない対応するドライバ）を介してブレーキを解放し、モータのエネルギー供給源（ドライバ）をアクティブ化する。そうでないときには、ブレーキ２６１は、適用されたままになり、その後、非アクティブ化される。これは、駆動モータ２５１の動力も節約する。
【００８７】
図示されていない代替実施形態では、ウィンドラスドラム２４９に直接に作用するもう１つのベルトブレーキをも、モータ側に作用する第１のディスクブレーキ２６１に加えて設けることができる。これは、例えば、いくつかのライセンス付与機構によって要求される二重化された安全性に関して有利である。というのは、モータ伝達機構またはシャフト２４４が壊れた場合であっても、ウィンドラスドラムを制動することが可能であるからである。
【００８８】
これまでに説明したアセンブリは、ケーブルが、各場合に、所定の長さまで展開されることと、ウィンチが、ケーブルの酷使を妨げるために「弾性要素」として効果的に働くこととを保証する。さらに、ケーブル上の共振プロセスが減衰され、その結果、ケーブルを危うくする過度の力が、共振状態の結果として発生することができない。
【００８９】
さらなる手段が、ここで、海況およびそれから生じる船の動きが、風が作用する要素１０１の位置に影響しない、または制御された形でのみこれに影響することも保証する。アセンブリ２３１（図３を参照されたい）が、この目的に使用され、アセンブリ２３１は、ケーブル方向で作用する加速度センサ２６５を有する。加速度センサ２６５からの出力信号は、積分器２６６に供給され、積分器２６６は、加速度をケーブル方向の距離に変換する。この信号が、次に、比例コンパレータ２４６への供給のために、下流計量デバイス／インバータを介して加算点２５７に渡される。各場合のアセンブリ２６７は、ケーブルを繰り出すか引き込み、その結果、凧１０１が平均海面に関してその高度を維持し、船の動きによって影響されないようにすることによって、海況動きについて保証するために船に関する凧１０１の位置を変更する。これは、特に穏やかな風条件でおよびうねりがあるとき、すなわち、凧の飛行が追加の力によって影響されてはならないときに有利である。
【００９０】
しかし、ここで、凧が安定した形で飛行している間に、風が作用する要素への抗力によって船の動きを減衰することも望ましい場合がある。ポテンショメータ２６７が、この目的のために設けられ、積分器２６６の出力信号の計量および極性反転を可能にする。これは、積分された船の動きの信号がケーブル方向で凧位置に作用する成分を計量することと、その極性を反転することとを可能にし、その結果、これが、凧の動きまたは船の動きのいずれかを減衰できるようにする。
【００９１】
例示的実施形態の個々の要素の詳細に関して、本願と同一の出願人によって並行して同時に出願される親出願を参照されたい。
【００９２】
本発明は、説明された例示的実施形態だけに関連付けられるわけではない。本発明の範囲内の他の構成が、従属請求項の組合せから生じ、これらは、上の説明を基礎として、当業者に明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による凧システムによって曳航されている船を示す斜視図（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｐｌａｎ  ｖｉｅｗ）である。
【図１ａ】続く説明の基準系として使用される座標系を示す図である。
【図１ｂ】本発明によるパラグライダの形の、本発明による風が作用する要素の１つの例示的実施形態を示す図である。
【図２】概略的に示された、本発明による風が作用する要素を制御する回路の概略を示す図である。
【図３】ブロック図の形の、本発明による風力推進システムの制御を示す詳細な図である。
【図４】本発明による位置決めデバイスを示すブロック図である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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