(57)【要約】  開示されるのは、翼の断面を与えられ、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して使用される、自由に飛行する凧タイプの風を受ける要素（１）が、１つの牽引ロープ（１．１）を介してのみ船（４）に接続される、風力船舶（４）であり、前記牽引ロープ（１．１）は、任意選択として、複数の保持ロープに扇型に広がる。風を受ける要素（１）は、船舶（４）に関する所与の位置に案内されるか動的に操縦するために、その空力効果を変更することによって、その上に配置され、それに効果的に接続された少なくとも１つの能動駆動要素（１．２）を介して変更することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排他的推進システム、補助推進システム、または緊急推進システムとしての、風が作用し、翼断面形を有する自由に飛行する凧様要素（１）が、大綱（１．１）を介してのみ船（４）に接続され、前記大綱（１．１）が、複数の保持ケーブルに展開することができる風力推進を有する船舶であって、
風が作用する前記要素（１）が、特に所定の飛行経路上で、前記船舶（４）に関する所定の位置への案内およびその位置での保持のためおよび／または動的操縦のために、その空力効果の変化によって、少なくとも１つの能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）を介して変更されることができ、前記少なくとも１つの能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）が、風が作用する前記要素の近くまたはその中に設けられ、機能的にそれに接続される
ことを特徴とする、船舶。
【請求項２】
前記能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）に、前記駆動要素の位置のストアから補助エネルギーを供給することができることを特徴とする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
風が作用する前記要素（１）のアラインメント、姿勢、および／または形状の変化による、風が作用する前記要素（１）の前記空力効果の変化の手段が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の船舶。
【請求項４】
風が作用する前記要素（１）の前記空力効果の変化の手段が、そ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、前記翼断面形のねじりによる、前記翼断面形の曲率の対称のおよび／もしくは非対称の変化による、ならびに／または縮帆による、前記翼断面形の対称のもしくは非対称の変化による、ならびに／あるいは、前記翼断面形の幾何形状に関する前記大綱の取付け点の変化および／もしくは前記翼断面形の姿勢角の変化による、形状の変化の手段を含み、前記形状の変化の手段が、２層翼断面形の場合に、前記２層（１０５、１０６）の間の距離の変化の手段を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項５】
両側での動作および／または反対の向きでの動作の手段、ならびに同一の向きでのまたは非対称の前記翼断面形の変化の前記手段が、共通の駆動要素（１４０、１４５）を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の船舶。
【請求項６】
少なくとも部分的に織物または他の柔軟な材料からなる風が作用する前記要素（１）の場合に、前記空力効果の変化の前記手段が、前記駆動要素による少なくとも１つの制御綱（１０３）の調節の、好ましくは延ばすまたは縮める装置を有し、前記制御綱（１０３）が、特に、増加効果または減少効果を有する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を特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項７】
複数の制御綱（１０３）が、マトリクス様配置を形成し、異なる制御綱（１０３）が、共同で駆動される動作要素（１４０、１４５）を介して、組み合わされた形で駆動され、個々の制御綱（１０３）が、おそらく、異なって選択された取付け点および／または異なって選択された減少比もしくは増加比によって異なる直線の動きを伴って駆動されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項８】
前記駆動要素が、特に圧力媒体によって駆動することができるウィンチおよび／またはリニアアクチュエータ（１５２）を備え、前記リニアアクチュエータ（１５２）が、特に、高められた圧力を受けるときにその長さが減らされる空気圧要素の形であ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船舶。
【請求項９】
風向および／または風速の特徴を表す信号から少なくとも間接的に前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の制御信号を判定し、おそらくは、海況の特徴を表す信号を判定する手段が設けられ、風向および／または風速の特徴を表す信号およびおそらくは前記海況の特徴を表す信号が、適当なセンサによって判定され、前記風向および／または前記風速が、それぞれ、好ましくは風が作用する前記要素で直接に判定される見掛けの風の風向および／または風速であ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船舶。
【請求項１０】
めいめいの前記センサに、プロセッサまたは論理ユニットが続き、前記プロセッサまたは前記論理ユニットが、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の前記制御信号を少なくとも間接的に形成する、風が作用する前記要素（１）の位置信号、アラインメント信号、および／または操縦信号を作るために、固定された形または可変の形で関連するめいめいの前記センサからの前記信号を使用することを特徴とする、請求項９に記載の船舶。
【請求項１１】
少なくとも１つの位置センサ要素が、風が作用する前記要素（１）に直接に設けられ、３次元でのその位置および／またはアラインメントに関する出力信号を発し、この出力信号が、減算装置の第１入力に供給され、前記減算装置の他の入力に、前記位置信号、前記アラインメント信号、および／または前記操縦信号が供給され、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の制御信号を少なくとも間接的に形成する方向信号および／または訂正信号が、前記減算装置の出力で使用可能であることを特徴とする、請求項９または１０に記載の船舶。
【請求項１２】
前記位置センサが、おそらくは追加の加速度センサ信号および／または地球の磁界センサ信号を用いて、風が作用する前記要素（１）の位置および／またはアラインメントに関する情報を作るディファレンシャルＧＰＳまたは他の航行器具であることを特徴とする、請求項１１に記載の船舶。
【請求項１３】
風が作用する前記要素の位置を判定するために、高度計が、前記船（４）上および風が作用する前記要素（１）上に設けら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船舶。
【請求項１４】
前記大綱（１．１）の長さおよびアラインメントが、風が作用する前記要素（１）の位置を判定するのに使用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船舶。
【請求項１５】
ＧＰＳ信号が「安定化されたプラットフォーム」に関連するようにするためにディファレンシャルＧＰＳによる位置の判定が前記大綱の向きでの前記船の動きについて補償される形でおよび／またはウィンチ（２）が適当な位相シフトを伴って駆動される形で、風が作用する前記要素（１）の動きを減らすために、前記船舶（４）の波動きの成分（好ましくは、特に加速度センサによって、前記大綱の向きで働く）を使用するために、手段が設けられることを特徴とする、特に請求項９〜１４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１６】
前記方向信号および／または前記訂正信号が、オートパイロット装置への入力信号を形成し、前記オートパイロット装置の出力に、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の入力が接続されることを特徴とする、請求項１１に記載の船舶。
【請求項１７】
オートパイロット装置が、さらなる訂正信号として加速度センサおよび／または地球の磁界センサからの出力信号を供給されることを特徴とする、請求項１１に記載の船舶。
【請求項１８】
前記センサおよび信号処理手段が、それぞれ、部分的に前記船舶（４）の船上に設けられ、部分的に風が作用する前記要素（１）上に設けられ、信号伝送手段が設けられ、信号伝送手段が、センサおよび信号処理手段の２つのグループの間の信号交換をもたらすために設けられることを特徴とする、請求項９〜１７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１９】
位置信号およびアラインメント信号が、前記船舶（４）に関するまたは地球の表面に関する風が作用する前記要素（１）の位置に関することを特徴とする、請求項９〜１８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２０】
センサ要素が、差し迫った流れの剥離または既に発生している流れの剥離に関するセンサの形であり、風が作用する前記要素（１）の表面のうちでその周囲に流れが通る区域に設けられた要素を備え、前記要素が、気流が存在するときに出力信号を発することを特徴とする、請求項９〜１９のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２１】
前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）および／またはセンサ要素が、コンテナ（１０２）内に設けられ、前記コンテナ（１０２）が、特に、流線形になるように設計され、前記大綱（１．１）に関して力が作用する点を形成し、前記コンテナ（１０２）から、保持綱および制御綱（１０３）が発し、前記コンテナ（１０２）に、風が作用する要素（１０１）が接続されることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２２】
前記コンテナ（１０２）が、滴形にされることを特徴とする、請求項２１に記載の船舶。
【請求項２３】
前記コンテナ（１０２）が、翼断面形の形であり、好ましくは前記大綱（１．１）の向きに向けられるかこれに直角に向けられることを特徴とする、請求項２１に記載の船舶。
【請求項２４】
エネルギーを得るために、前記船舶（４）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１〜２３のいずれか一項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、風が作用し、翼断面形を有する自由に飛行する凧様要素が大綱だけを介して船本体に接続される、風によって推進される船舶に関する。
【０００２】
このような船舶は、国際公開第０９７４４８号パンフレットから既知である。この船は、風が作用する要素の空気力学的形状が、船の船殻に対して道筋を決められる追加制御綱によって排他的に変更され得るという短所を有する。これは、風が作用する要素が高い高度で飛んでいるときに、追加の綱が、有しなければならない長い長さのゆえにかなりの質量を表し、その結果、この質量を風力推進要素によって追加して支持しなければならず、したがって対応する力を前向きの推進力に変換できないので、推進力性能が低下するという問題をもたらす。さらに、複数の引っ張る綱が、もつれる（からまるまたはねじれる）可能性がある。
【０００３】
本発明は、述べられた短所を有しない、長い引っ張る綱によって操作されずに翼断面形の形状を変更できるようにする、最初に述べた包括的なタイプの船舶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、風が作用する要素の空気力学的形状の変化が、異なる風向および風の強さについてこの要素の道筋を最適に決めることを可能にし、この場合に、制御アクションが、風が作用する要素の非常に近くまたはその要素内に置かれた１つのユニットから発しなければならず、その結果、綱および類似物などの能動的接続の個数が最小になるという発見に基づく。これは、主大綱が複数の個々の綱からなることを除外することを意図されてはいない。しかし、適当な案内要素を介する共同の案内および風が作用する要素への力導入点への共同の取付けが、重要であり、この場合に、分岐も、この「力節点」から発することができる。
【０００５】
風が作用する要素を、この例では、任意選択として、固定された位置にまたは「操縦」に案内することができる、すなわち、風が作用する要素は、所定の位置で特定のフライトフィギュア（ｆｌｉｇｈｔ  ｆｉｇｕｒｅ）を実行する。
【０００６】
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、その結果、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、長い引っ張る綱が操作に使用されるときに、ひずみによって、制御コマンドの正確な伝達が不可能であるからである。さらに、風が作用する要素は、その結果、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調整および案内は、この船舶全体にもかなり重要であるということを忘れてはならない。というのは、例えば、進行方向を変更するための操縦に、必ず、風が作用する要素の再調整を含めなければならないからである。例えば、この場合で、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。
【０００７】
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またはその中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またはその中に設けることも可能であり、その結果、外乱を受けやすい複雑な信号伝送経路の大部分を不要にすることも可能になる。
【０００８】
フラップ、操縦面、ならびにそのアラインメント、姿勢、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
船に関する風が作用する要素の実際の位置は、有利なことに、風が作用する要素および船の高度計および／または地球の磁界センサを使用して、ならびに／あるいは大綱のアラインメントおよび長さの助けを得て判定することもできる。これによって、システム故障の場合であってもデータが入手可能であることを保証することが可能になる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。流線形の形状は、この場合に、滴または翼断面形の形とすることができ、大綱の向きまたはそれに直角に向けることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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）。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
風が作用する要素を形成するパラグライダが制御される形を、図４から４ｂにより詳細に示す。風が作用する、図４に示された要素１０１は、やはり、コンテナ１０２に接続され、コンテナ１０２は、流線形の形状で設計され、制御のために大綱１．１に取り付けられる。コンテナ１０２から発する制御綱１０３が、点マトリクスの形で配置され、このマトリクスの列は、ローマ数字Ｉ〜Ｖを与えられ、飛行の方向に延びている。行は、大文字の英字によって注釈を付けられ、そのシーケンスは、飛行の方向と反対の方向に整列されている。この場合の１つの重要な要因は、綱ツリーの形で分岐１０４に合流し、下側織物担持層１０５に接続された個々の綱を、パラグライダの空気力学的マッチングを達成するために個別にまたはグループで縮めるまたは延ばすことができることである。飛行の方向は、やはり、矢印１０７によって示される。
【００６８】
マトリクスの形で配置された制御綱１０３は、コンテナ１０２で終わり、コンテナ１０２は、流線形になるように設計され、その前方向で丸められている。風力タービン１０８が、それを通る気流によって駆動され、ジェネレータに接続され、このジェネレータは、風エネルギーを、駆動要素を動作させるのに必要なエネルギーに変換し、これらの駆動要素は、下でさらに説明するように、制御綱１０３の調整用である。異なるタイプのエネルギーを、このために使用することができるが、好ましくは、電気エネルギーおよび空気圧エネルギーである。空気圧エネルギーが使用される場合に、ジェネレータは、圧縮機の形であり、次の図に関して説明するように、補助エネルギーを直接に供給する。
【００６９】
図４ａに、概略的に示された、制御機構の第１の例示的実施形態を示す。この図からわかるように、制御綱１０３は、この場合にマトリクス様配置をも形成し、このマトリクス様配置は、パラグライダの形の凧に影響を与えやすくする。制御綱１０３および１０３ａのすべてが、それぞれ、第１ロッカー１４０および共通動作要素上で組み合わされた形で駆動される。ロッカーは、ピボット回転できるように軸スタブ１４１および１４２に取り付けられるが、図を明瞭にするために、この図からは回転ベアリングが省略されている。綱の配置は、やはり、行ＡからＣおよびＺならびに列ＩからＶを形成する。第１電気駆動モータ１４３が、歯付きベルト１４４を介してロッカー１４０を駆動し、その結果、綱行ＡからＣおよびＺのそれぞれが、同一の量だけ動かされる。綱行ＡおよびＣは、ロッカーの外側に置かれているので、これらは、共同で（反対の向きに）最大の直線の動きを与えられるが、綱行ＢおよびＣは（対応して反対の向きに）それぞれ、その直線距離の半分だけ動かされる。本明細書で説明する動作は、必要な空気力学的状況に適当な凧の入射のセッティングに対応する。ロッカー１４０の動作は、風が作用する要素１０１によって形成される翼の姿勢の調整をもたらす。
【００７０】
さらなるロッカー１４５が、ロッカー１４０に対して横方向に取り付けられ、軸１４６の回りに回転できるように取り付けられる。これは、歯付きベルト１４８を介して、第２電気駆動モータ１４７によって駆動される。この場合に、ロッカー１４５上の綱１０３ａは、ロッカー１４０によって引き起こされる駆動動きに加えて、同様に共同で駆動される。このときの状況は、外側に配置され、行ＩおよびＶに属する綱が、最大の直線距離だけ（反対の向きに）駆動されるが、さらに内側に置かれた行ＩＩおよびＩＶの直線の動きは、対応してより小さいということである。この範囲で、行ＩＩＩは、完全に静止したままになる。列Ｚの綱は、ロッカー１４５によって駆動され、凧の後縁に作用し、飛行機の補助翼の動きに対応する形で飛行の向き（ヨー）を制御する。したがって、これは、全体的に、凧の後縁の区域のねじりをもたらし、これが、垂直軸回りの動きに影響する。
【００７１】
図からわかるように、綱を、所望の断面に応じて、凧を変形させるためにグループで異なる形で駆動することもできる。例えば、ロッカーをさらに分割することができ、ロッカーにさらなる駆動要素を設けることができ、その結果、駆動動きの複数の副分割が可能になる。例えば、Ｚ綱（ブレーキ）の片側動作または風が作用する要素の追加の非対称変形が、例えば、グループＩおよびＶの綱を直接に駆動すると同時に、グループＩＩおよびＩＶの綱を、案内ローラおよび複製された綱の道筋の決定によって減少する（プーリーブロック（図示せず））ことによってより小さい範囲まで動かすことによって、可能である。綱の距離を長くすることが目的である場合に、プーリーブロックを、増加手段として使用することもできる。駆動モータ１４３および１４７は、ステッピングモータの形であることが好ましい。
【００７２】
モータ１４３および１４７のエネルギーは、風力タービン１０８によって作られ、風力タービン１０８は、電気直流電圧発電機１４９を駆動し、電気直流電圧発電機１４９自体は、エネルギーストア１５０（再充電可能電池または大容量キャパシタ、具体的には「Ｇｏｌｄｃａｐ」）を充電する。このエネルギーは、制御ユニット１５１に供給され、制御ユニット１５１は、必要な駆動電圧（パルス）を電気モータ１４３および１４７に供給する。制御ユニット１５１自体は、既に説明したオートパイロットユニット１１４から制御コマンドを受け取る。
【００７３】
図からわかるように、図示されたタイプの共同駆動は、駆動要素の数を減らす。共同で駆動される動作要素は、この場合に、異なるタイプの要素を備え、これらの要素は、回転できるように取り付けられるか、ロッカーであるか、レバーであるか、類似物であり、これらは、１つの駆動モータを介して共同で動かされる。個々の制御綱は、パラグライダの下側ウェブ上の異なって選択された取付け点に分岐を介して取り付けられる。これが、所望の推進力または操縦する動きに必要な空気力学的形状の変化を作るための、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。この場合に、例えば、制御綱の適当な配置は、二重スキン式パラグライダの凧断面の厚さを変更することをも可能にする。この場合に、すべての交番する引っ張る綱が、上側カバリング表面への取付けのために、下側カバリング表面を、それに接続されずに通過するはずである。これらの綱を、他の綱が下側カバリング表面にしっかり接続されている間に、他の綱の長さを変更せずに縮めることができる。
【００７４】
図４ｂに示された、本発明による風が作用する要素を制御する手段のもう１つの実施形態では、駆動要素は、リニアアクチュエータを備え、各リニアアクチュエータは、空気圧要素１５２によって形成され、空気圧要素１５２は、高められた圧力を受けるときに横方向に延び、その結果、その長さが縮む。このような要素は、「人工筋肉」と称し、空気圧によって駆動される。各空気圧要素１５２は、１つの綱１０３（例えば図４ｂに図示）に接続される。この図に示された実施形態では、基礎表面１５３が、固定され、個々のアクチュエータ１５２が、それぞれ、図４ａに示された例示的実施形態に対応する綱のたわみを作るために、計量ユニット１５４を介して必要な量の圧縮空気によって駆動される。
【００７５】
アクチュエータは、「人工筋肉」として空気を充てんされ、進行中に、その性質によって縮小する。これは、例えば、１方向のひずみを受けたときに相互に垂直な軸方向で縮小する、あるタイプのワイヤメッシュファブリックによって柔軟なシースを囲むことによって達成することができる。計量デバイス１５４は、同様に、後で説明するオートパイロットからの出力信号によって駆動される。必要な圧縮空気エネルギーは、図示の例示的実施形態では、空気圧縮機１５５が続く風力タービン１０８から得られる。この空気圧縮機１５５は、例えば、軸流圧縮機（航空機タービン）または遠心圧縮機（ターボチャージャ）の形とすることができる。
【００７６】
縮帆デバイスの２つの例示的実施形態が、図４ｃおよびｄに示されており、図４ｃには、電気ウィンチを有する縮帆デバイスの１つの例示的実施形態の機械的原理の概略図が示され、図４ｄには、空気圧アクチュエータを有する１つの例示的実施形態が示されている。図４ｃに示された例示的実施形態では、織物ウェブ１６０から１６５が示されており、この織物ウェブ１６０から１６５は、風が作用する要素１０１の、断面を形成する構造を形成する。カバリング表面は、この概略図では省略されている。電気サーボモータ１６６は、ステッピングモータの形であり、そのドライブシャフトの端に２つの巻取ディスク１６７および１６８を取り付けられている。これらは、２つの引張り綱１６９および１７０を反対の向きに巻き取り、これらの引張り綱１６９および１７０は、取付け点１７１および１７２でめいめいのウェブ１６０および１６５に接続される。したがって、モータ１６６が作動されるとき、このモータは、引張り綱を縮め、ウェブ１６０および１６５を引っ張る。引張り綱１６９および１７０は、他のウェブ１６１から１６４について、カットアウト１７３、１７３’、１７４、および１７４’を通過し、その結果、これらは、翼の畳まれるカバリング層が縮帆されるときに、これらを通り過ぎるだけである。部分的縮帆は、引張り綱１６９および１７０を部分的に引っ張ることによって可能である。縮帆解除は、サーボモータ１６６の反対方向の作動によって実行され、この場合に、パラグライダ（図２を参照されたい）の形の、風が作用する要素１０１は、その曲がった形状および綱の引っ張る力によって、追加の動作させる力なしで、もう一度縮帆解除された状態になる。図４ｃ）に概略的に示されているように、２つの巻取ディスク１６７および１６８を有するドライブシャフトは、織物ウェブ１６２および１６３の間にすなわち翼断面形の中に配置される必要はない。このドライブシャフトは、コンテナ１０２内に有利に配置することもでき、その場合に、引張り綱１６９および１７０は、このコンテナ１０２に渡される。しかし、その一方で、これらの引張り綱が、コンテナ１０２を通り過ぎることもできる。
【００７７】
図４ｄに示された、対応して概略的な形で示されている他の例示的実施形態では、類似する桁であり、空気圧アクチュエータ１７９から１８１（図４ｂに示された例示的実施形態に対応する形で使用されるものと同一の形の）を有するウェブ１７５から１７８が、引っ張ることによってウェブの間の距離を縮め、したがって縮帆プロセスを実行するために設けられる。アクチュエータの端は、それぞれ、２つの隣接するウェブにしっかりと接続される。縮帆解除も、この場合に、反対の向きのアクチュエータ１７９から１８１の動作によって能動的に実行することができる。
【００７８】
さらなる例示的実施形態（図示せず）は、エネルギーを入手するのに使用されることに関し、この場合に、ジェネレータが設けられ、このジェネレータは、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、生成される電力をエネルギーストア、具体的には水素発生器に供給する。したがって、作られる電気エネルギーからの水の電解質分解によって水素を生成するために、エネルギーを得るために風速が高い世界の区域を排他的に航行するユニットがあり、この水素は、対応するタンク内で運ばれ、船が行く港で放出されるか、海上で適当な輸送船に転送される。
【００７９】
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。
【００８０】
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】
【００８１】
【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】透視図の形で示された、風が作用する要素の制御デバイスを示す図である。
【図４ａ】図４に示された制御デバイスの第１の例示的実施形態の機械的原理を示す概略図である。
【図４ｂ】図４に示された制御デバイスの第２の例示的実施形態の機械的原理を示す概略図である。
【図４ｃ】図４に示された制御デバイスの縮帆デバイスの第１の例示的実施形態の機械的原理を示す概略図である。
【図４ｄ】図４に示された制御デバイスの縮帆デバイスの第２の例示的実施形態の機械的原理を示す概略図である。
【図１】
2007532408.tif 000003
【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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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月20日(2006.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排他的推進システム、補助推進システム、または緊急推進システムとしての、風が作用し、翼断面形を有する自由に飛行する凧様要素（１）が、大綱（１．１）を介してのみ前記船（４）に接続され、前記大綱（１．１）が、複数の保持ケーブルに展開することができ、風が作用する前記要素（１）が、特に所定の飛行経路上で、前記船舶（４）に関する所定の位置への案内およびその位置での保持のためおよび／または動的操縦のために、その空力効果の変化によって、少なくとも１つの能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）を介して変更されることができ、前記少なくとも１つの能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）が、風が作用する前記要素の近くまたはその中に設けられ、機能的にそれに接続される、風力推進を有する船舶であって、
複数の制御綱（１０３）が、マトリクス様配置を形成し、異なる制御綱（１０３）が、共同で駆動される動作要素（１４０、１４５）を介して、組み合わされた形で駆動され、個々の制御綱（１０３）が、おそらく、異なって選択された取付け点および／または異なって選択された減少比もしくは増加比によって異なる直線の動きを伴って駆動されることを特徴とする、船舶。
【請求項２】
前記能動駆動要素（１４０、１４５、１５２）に、前記駆動要素の位置のストアから補助エネルギーを供給することができることを特徴とする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
風が作用する前記要素（１）のアラインメント、姿勢、および／または形状の変化による、風が作用する前記要素（１）の前記空力効果の変化の手段が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の船舶。
【請求項４】
風が作用する前記要素（１）の前記空力効果の変化の手段が、そ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、前記翼断面形のねじりによる、前記翼断面形の曲率の対称のおよび／もしくは非対称の変化による、ならびに／または縮帆による、前記翼断面形の対称のもしくは非対称の変化による、ならびに／あるいは、前記翼断面形の幾何形状に関する前記大綱の取付け点の変化および／もしくは前記翼断面形の姿勢角の変化による、形状の変化の手段を含み、前記形状の変化の手段が、２層翼断面形の場合に、前記２層（１０５、１０６）の間の距離の変化の手段を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項５】
両側での動作および／または反対の向きでの動作の手段、ならびに同一の向きでのまたは非対称の前記翼断面形の変化の前記手段が、共通の駆動要素（１４０、１４５）を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の船舶。
【請求項６】
少なくとも部分的に織物または他の柔軟な材料からなる風が作用する前記要素（１）の場合に、前記空力効果の変化の前記手段が、前記駆動要素による少なくとも１つの制御綱（１０３）の調節の、好ましくは延ばすまたは縮める装置を有し、前記制御綱（１０３）が、特に、増加効果または減少効果を有する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を特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項７】
前記駆動要素が、特に圧力媒体によって駆動することができるウィンチおよび／またはリニアアクチュエータ（１５２）を備え、前記リニアアクチュエータ（１５２）が、特に、高められた圧力を受けるときにその長さが減らされる空気圧要素の形であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項８】
風向および／または風速の特徴を表す信号から少なくとも間接的に前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の制御信号を判定し、おそらくは、海況の特徴を表す信号を判定する手段が設けられ、風向および／または風速の特徴を表す信号およびおそらくは前記海況の特徴を表す信号が、適当なセンサによって判定され、前記風向および／または前記風速が、それぞれ、好ましくは風が作用する前記要素で直接に判定される見掛けの風の風向および／または風速であ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船舶。
【請求項９】
めいめいの前記センサに、プロセッサまたは論理ユニットが続き、前記プロセッサまたは前記論理ユニットが、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の前記制御信号を少なくとも間接的に形成する、風が作用する前記要素（１）の位置信号、アラインメント信号、および／または操縦信号を作るために、固定された形または可変の形で関連するめいめいの前記センサからの前記信号を使用することを特徴とする、請求項８に記載の船舶。
【請求項１０】
少なくとも１つの位置センサ要素が、風が作用する前記要素（１）に直接に設けられ、３次元でのその位置および／またはアラインメントに関する出力信号を発し、この出力信号が、減算装置の第１入力に供給され、前記減算装置の他の入力に、前記位置信号、前記アラインメント信号、および／または前記操縦信号が供給され、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の制御信号を少なくとも間接的に形成する方向信号および／または訂正信号が、前記減算装置の出力で使用可能であることを特徴とする、請求項８または９に記載の船舶。
【請求項１１】
前記位置センサが、おそらくは追加の加速度センサ信号および／または地球の磁界センサ信号を用いて、風が作用する前記要素（１）の位置および／またはアラインメントに関する情報を作るディファレンシャルＧＰＳまたは他の航行器具であることを特徴とする、請求項１０に記載の船舶。
【請求項１２】
風が作用する前記要素の位置を判定するために、高度計が、前記船（４）上および風が作用する前記要素（１）上に設けら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船舶。
【請求項１３】
前記大綱（１．１）の長さおよびアラインメントが、風が作用する前記要素（１）の位置を判定するのに使用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船舶。
【請求項１４】
ＧＰＳ信号が「安定化されたプラットフォーム」に関連するようにするためにディファレンシャルＧＰＳによる位置の判定が前記大綱の向きでの前記船の動きについて補償される形でおよび／またはウィンチ（２）が適当な位相シフトを伴って駆動される形で、風が作用する前記要素（１）の動きを減らすために、前記船舶（４）の波動きの成分（好ましくは、特に加速度センサによって、前記大綱の向きで働く）を使用するために、手段が設けられることを特徴とする、特に請求項８〜１３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１５】
前記方向信号および／または前記訂正信号が、オートパイロット装置への入力信号を形成し、前記オートパイロット装置の出力に、前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）の入力が接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の船舶。
【請求項１６】
オートパイロット装置が、さらなる訂正信号として加速度センサおよび／または地球の磁界センサからの出力信号を供給されることを特徴とする、請求項１０に記載の船舶。
【請求項１７】
前記センサおよび信号処理手段が、それぞれ、部分的に前記船舶（４）の船上に設けられ、部分的に風が作用する前記要素（１）上に設けられ、信号伝送手段が設けられ、信号伝送手段が、センサおよび信号処理手段の２つのグループの間の信号交換をもたらすために設けられることを特徴とする、請求項８〜１６のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１８】
位置信号およびアラインメント信号が、前記船舶（４）に関するまたは地球の表面に関する風が作用する前記要素（１）の位置に関することを特徴とする、請求項８〜１７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１９】
センサ要素が、差し迫った流れの剥離または既に発生している流れの剥離に関するセンサの形であり、風が作用する前記要素（１）の表面のうちでその周囲に流れが通る区域に設けられた要素を備え、前記要素が、気流が存在するときに出力信号を発することを特徴とする、請求項８〜１８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２０】
前記駆動要素（１４０、１４５、１５２）および／またはセンサ要素が、コンテナ（１０２）内に設けられ、前記コンテナ（１０２）が、特に、流線形になるように設計され、前記大綱（１．１）に関して力が作用する点を形成し、前記コンテナ（１０２）から、保持綱および制御綱（１０３）が発し、前記コンテナ（１０２）に、風が作用する要素（１０１）が接続されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２１】
前記コンテナ（１０２）が、滴形にされることを特徴とする、請求項２０に記載の船舶。
【請求項２２】
前記コンテナ（１０２）が、翼断面形の形であり、好ましくは前記大綱（１．１）の向きに向けられるかこれに直角に向けられることを特徴とする、請求項２０に記載の船舶。
【請求項２３】
エネルギーを得るために、前記船舶（４）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１〜２２のいずれか一項に記載の船舶。
【国際調査報告】
2007532408.tif 000013
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