(57)【要約】本発明は、牽引力の伝達先となる装置又は乗物へと第２の端部が取り付けられている牽引ケーブルの第１の端部を固定するための第１の固定の取り付け手段と、第２の端部が空気力学的翼部材へと固定されたいくつかの牽引線を取り付けるための第２の取り付け手段と、牽引力を伝達すべく第１の取り付け手段を第２の取り付け手段へと接続している機械的な支持枠を備える風推進システムのための操舵ユニットに関する。本発明は、操舵ユニットのより良好な操縦性及び安定性のための優れた設計の提供を目的とする。本発明によれば、そのような優れた操舵ユニットの第２の取り付け手段が、少なくとも１つの上側固定取り付け点と、左側可動取り付け点と、右側可動取り付け点と、前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段とを備える。
2010503569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・牽引力の伝達先となる装置又は乗物へと第２の端部が取り付けられている牽引ケーブル（４３）の第１の端部を固定するための第１の固定の取り付け手段（３５）と、
・第２の端部が空気力学的翼部材（１１ａ、１２ａ、２１）へと固定されているいくつかの牽引線（４０ａ、ｂ、４１ａ、ｂ）を取り付けるための第２の取り付け手段（３１ａ、ｂ、３６ａ、ｂ、３３、３４）と、
・牽引力を伝達すべく前記第１の取り付け手段を前記第２の取り付け手段へと接続している機械的な支持枠（１００、１１０）と
を備えている風推進システムのための操舵ユニットであって、
前記第２の取り付け手段が、
・少なくとも１つの上側固定取り付け点（３１ａ、ｂ）と、
・左側可動取り付け点（３６ａ）と、
・右側可動取り付け点（３６ｂ）と、
・前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段（３３、３４、１２０、１３０、１４０ａ〜ｃ）と
を備えていることを特徴とする操舵ユニット。
【請求項２】
前記操舵アクチュエータ手段が、ベルト（３３）を二者択一の方向に選択的に駆動するためのアクチュエータ（１２０、３４）を備えており、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらしている請求項１に記載の操舵ユニット。
【請求項３】
前記操舵アクチュエータ手段が、前記機械的な支持枠へと回転可能に取り付けられた被駆動ホイール（３４）と、少なくとも部分的に該ホイールの周囲に巻き付けられたベルト（３３）とを備えており、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらしている請求項２に記載の操舵ユニット。
【請求項４】
前記被駆動ホイールが、歯付きのホイールであり、前記ベルトが、歯付きであって、前記ホイールに噛合によって受け止められる請求項３に記載の操舵ユニット。
【請求項５】
前記操舵アクチュエータ手段が、前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第１のアクチュエータ、及び前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第２のアクチュエータを備えている請求項１に記載の操舵ユニット。
【請求項６】
前記第１及び第２のアクチュエータが、第１の端部が前記支持枠へと取り付けられ、第２の端部が前記左側及び右側可動取り付け点をそれぞれもたらす空気圧又は油圧シリンダであってよい請求項５に記載の操舵ユニット。
【請求項７】
前記支持枠が、少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の支持板（１００、１１０）を備えている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項８】
前記支持枠が、互いに或る距離を置いて配置され、前記少なくとも１つの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段を挟んでいる少なくとも２つの支持板（１００、１１０）を備えている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項９】
前記第１の固定の取り付け手段及び前記第２の取り付け手段の荷重が加わる点が、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束によって接続されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１０】
前記支持枠が、互いに或る距離を置いて配置された少なくとも２つの支持板を備えており、前記第１の固定の取り付け手段及び前記第２の固定の取り付け手段が、前記支持板の一方から他方へと延びる剛体ロッドを備えており、該剛体ロッドが、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束によって接続されている請求項１から請求項９のいずれか１項又は請求項１の前段部分に記載の操舵ユニット。
【請求項１１】
前記引っ張り束が、前記支持板のうちの第１の支持板に隣接する第１組の繊維束、及び前記支持板のうちの他方の支持板に隣接する第２組の繊維束を含んでいる請求項１０に記載の操舵ユニット。
【請求項１２】
左側（３１ａ）及び右側（３１ｂ）の上側固定取り付け点が設けられ、これらの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段が、第１の支持板から該第１の支持板に平行に配置された第２の支持板へと延びるロッドであり、該円柱形のロッドが、該ロッドの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられる引っ張り束によって接続されており、
該引っ張り束が、牽引力を伝達するために、
・前記左側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第１の繊維束と、
・前記右側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第２の繊維束と、
・前記可動取り付け点への荷重が加わる点から前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第３の繊維束と
を含んでいる請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１３】
前記可動取り付け点及び／又は前記第１の取り付け手段のうちの少なくとも１つが、荷重測定セルを介して前記支持枠へと接続されている請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１４】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続されるべく設けられている請求項１から請求項１３のいずれか１項又は請求項１の前段部分に記載の操舵ユニット。
【請求項１５】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域及び右側領域へとそれぞれ取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含んでいる請求項１４に記載の操舵ユニット。
【請求項１６】
当該操舵ユニットが、エネルギー貯蔵部と、当該操舵ユニットの向き及び／又は旋回速度、当該操舵ユニットの位置、及び／又は当該操舵ユニットの少なくとも１つの飛行パラメータを検出するためのセンサと、当該操舵ユニットへと取り付けられた空気力学的翼部材の飛行方向を制御するためのコントローラとを備えており、前記コントローラが、前記センサ及び前記エネルギー貯蔵部へと接続され、センサの信号にもとづいて前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるためのアクチュエータを制御することができることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項又は請求項１の前段部分に記載の操舵ユニット。
【請求項１７】
前記コントローラが、当該操舵ユニットの外部からの入力を必要とせずに、前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるための前記アクチュエータを制御することができることを特徴とする請求項１６に記載の操舵ユニット。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記空気力学的翼部材が常に最小高度よりも高く保たれるように前記アクチュエータを制御するようにプログラムされた論理ユニットを含んでいる請求項１７に記載の操舵ユニット。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵部が、好ましくは充電式である電池、キャパシタ、及び／又は空気アキュムレータを備えている請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項２０】
前記論理ユニットが、
・前記空気力学的翼部材を固定の高度又は固定の高度範囲に保ち、
・前記空気力学的翼部材を所定の閉ループ飛行経路に沿って案内し、及び／又は
・前記空気力学的翼部材を水平に延びる真っ直ぐな飛行経路に沿って保つ
ようにプログラムされている請求項１９に記載の操舵ユニット。
【請求項２１】
・前記コントローラが、重力の方向に対する当該操舵ユニットの角度位置を検出する少なくとも１つのセンサへと接続されており、
前記コントローラが、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対して、
・固定の角度方向、又は
・角度方向範囲、又は
・角度方向のプログラムされたシーケンス
を維持するようにプログラムされている請求項２０に記載の操舵ユニット。
【請求項２２】
前記コントローラが、互いに直交する３つの方向に配置された３つのジャイロスコープセンサ、及び互いに直交する３つの方向に配置された３つの直線加速度センサへと接続され、これらのセンサの信号から重力の方向の推定を計算するようにプログラムされている請求項２１に記載の操舵ユニット。
【請求項２３】
前記第２の取り付け手段が、
・少なくとも１つの上側固定取り付け点、
・左側可動取り付け点、
・右側可動取り付け点、及び
・前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段
を備えており、
前記コントローラが、
・前記支持枠と前記第１の取り付け手段との間に接続されて、前記空気力学的翼部材の牽引力を測定するロードセル、
・前記支持枠と前記左側可動取り付け点との間に接続されて、左側操舵力を測定するロードセル、
・前記支持枠と前記右側可動取り付け点との間に接続されて、右側操舵力を測定するロードセル、
・ＧＰＳ位置発見機、及び／又は
・風速計
へと接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の操舵ユニット。
【請求項２４】
空気力学的翼を備えている空気力学的風推進システムであって、
該空気力学的翼が、該翼の幅に沿って間隔を開けて位置した複数の取り付け点において該翼へと取り付けられたいくつかの牽引線によって、請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の操舵ユニットへと接続されており、
・いくつかの最も左側の牽引線が、結集されて前記左側可動取り付け点へと接続され、
・いくつかの中央左の牽引線が、結集されて前記左側固定取り付け点へと接続され、
・いくつかの中央右の牽引線が、結集されて前記右側固定取り付け点へと接続され、
・いくつかの最も右側の牽引線が、結集されて前記右側可動取り付け点へと接続され
ている空気力学的風推進システム。
【請求項２５】
前記操舵ユニットが、前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段を、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つ、好ましくは複数の牽引浮揚力制御線へと接続して備えている請求項２４に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの牽引浮揚力制御線が、前記空気力学的翼部材の長さの４分の１だけ前記前縁よりも後方の距離において、該空気力学的翼部材へと取り付けられている請求項２５に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２７】
複数の牽引浮揚力制御線が、前記空気力学的翼部材の幅方向の中央領域に沿って該空気力学的翼部材へと取り付けられている請求項２５又は請求項２６に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２８】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域及び右側領域へとそれぞれ取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含んでいる請求項２５から請求項２７のいずれか１項に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の風推進システムの操舵ユニットの第１の取り付け手段へと牽引ケーブルによって接続された水上乗物。
【請求項３０】
牽引ケーブルの第１の下端に配置されたベース制御ユニットから、該牽引ケーブルの上側の第２の端部へと固定され、かつ空気力学的翼部材へと取り付けられている操舵ユニットに搭載されたリモート制御ユニットへと、前記空気力学的翼部材及び前記操舵ユニットの飛行方向を制御するための操舵信号が伝達される空気力学的風推進システムを制御するための方法であって、
前記リモート制御ユニットが所定の時間期間にわたって操舵信号を受信しない場合に、前記飛行方向が前記リモート制御ユニットによって制御されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向又は角度方向範囲に保持する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向の閉ループシーケンスに従って順次案内する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
操舵信号の伝達が中断した場合に、前記リモート制御ユニットが、前記ベース制御ユニットから受信した最後の操舵信号のシーケンスを外挿し、該外挿から将来の操舵信号のシーケンスを計算する請求項３０から請求項３２のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風推進システムのための操舵ユニットであって、牽引力の伝達先となる装置又は乗物へと第２の端部が取り付けられている牽引ケーブルの第１の端部を固定するための第１の固定の取り付け手段と、第２の端部が空気力学的翼部材へと固定されているいくつかの牽引線の第１の端部を取り付けるための第２の取り付け手段とを備えている操舵ユニットに関する。機械的な支持枠が、牽引力を伝達すべく第１の取り付け手段を第２の取り付け手段へと接続している。本発明のさらなる態様は、そのような操舵ユニットを備える空気力学的風推進システムである。またさらに、本発明は、そのような空気力学的風推進システムを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明による風推進システムは、基本的には、空気力学的翼部材を、いくつかの牽引線によって翼部材の付近の操舵ユニットへと接続して備えている。操舵ユニットそのものは、空気力学的翼部材によって生み出される牽引力の伝達先である乗物又はエネルギー変換器へと、１本の牽引ケーブルによって接続されている。
【０００３】
そのような風推進システムの例が、国際公開第２００５／１００１５０号及び国際公開第２００５／１００１４７号に開示されている。
【０００４】
そのような風推進システムの適用分野の拡大及び効率の向上のために、空気力学的翼部材のサイズを大きくすることが一般に望まれる。例えば貨物船を牽引するために使用することができる効率的な風推進システムを提供する目的において、凧ないしカイト（kite）等の空気力学的翼部材は、１６０〜５０００ｍ２の面積を有することが必要である。そのような大規模の翼部材に関する一般的な問題は、それらの飛行の制御である。さらに、翼部材は、高高度に存在する高い風速を使用するために高高度を飛行することが望まれるため、翼部材を２本以上の牽引線によって地上の取り付け点へと接続することは、取り付け手段の重量を増すことになりかねないため、効率的でない。従って、翼部材を翼部材の付近に配置されるゴンドラへと何本かの牽引線によって接続する一方で、ゴンドラ自体を、地上又は船舶上のベース取り付け点へと、ただ１本の牽引ケーブルによって接続する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／１００１５０号
【特許文献２】国際公開第２００５／１００１４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのような構成を風推進システムに選択する場合、第１の問題は、翼部材及び翼部材に組み合わせられたゴンドラの方向及び速度を操縦する方法である。本発明の目的は、そのようなゴンドラのための操舵ユニットであって、システムの操縦の挙動を改善することができる操舵ユニットを提供することにある。
【０００７】
そのような構成に関するさらなる問題は、ゴンドラの重量である。一般に、（ｉ）ゴンドラの重量を翼部材によって保持しなければならず、従ってベース取り付け点へと伝達される牽引力が少なくなってしまうため、及び（ii）慣性質量が増すことで翼部材の操縦性に悪影響が及ぶため、重量を最小限にすることが望まれる。しかしながら、ゴンドラが伝達しなければならない力はかなり大きく、ゴンドラ内の支持構造の寸法の縮小を妨げる。本発明の目的は、このようなゴンドラのための操舵ユニットであって、牽引力の伝達能力に対して最適化された重量を有している操舵ユニットを提供することにある。
【０００８】
またさらに、一般に、翼部材の飛行パラメータを、ベース取り付け点の付近に配置されるベース制御ユニットから制御する必要がある。これは、通常は、操舵ユニット内のアクチュエータを制御するために、ベース制御ユニットからゴンドラ内の操舵ユニットへの制御信号の伝達を必要とする。このような構成に付随する一般的な問題は、制御信号の伝達が中断した場合に翼部材が制御不能になりかねないという危険である。本発明のさらなる目的は、この危険を軽減でき、さらには除去することさえ可能な風推進システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、上述したような操舵ユニットであって、前記第２の取り付け手段が、少なくとも１つの上側固定取り付け点と、左側可動取り付け点と、右側可動取り付け点と、前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段と、を備えている操舵ユニットが提供される。
【００１０】
本発明による操舵ユニットは、操舵ユニットへと取り付けられた空気力学的翼部材を操縦するための洗練された構成を提供する。この操舵ユニットの基本的な考え方は、空気力学的翼部材へと取り付けられた牽引線を取り付けるために、固定の取り付け点、右側の可動取り付け点、及び左側の可動取り付け点を設けることに依拠している。本発明によれば、一つの上側固定取り付け点又は複数の上側固定取り付け点は、空気力学的翼部材の中央部へと取り付けられた牽引線に接続される。左側可動取り付け点は、空気力学的翼部材の左側部分へと取り付けられたこれら牽引線に取り付けられるように構成され、右側可動取り付け点は、空気力学的翼部材の右側部分へと取り付けられた牽引線へと配置されるようにそれぞれ構成されている。
【００１１】
従って、一方の可動取り付け点と上側固定取り付け点との間の距離を短くし、さらに選択的に他方の可動取り付け点と上側固定取り付け点との間の距離を延ばすことによって、空気力学的翼部材の幾何学的形状を変更して、翼部材の飛行方向を変化させることができる。詳しくは、空気力学的翼部材の幾何学的形状を、２つの可動取り付け点が上側固定取り付け点から同様の距離に位置している対称形から、空気力学的翼部材の片側が操舵ユニットに向かう方向に曲げられ、さらに選択的に他方の側が操舵ユニットから離れる方向に曲げられている非対称形へと変化させることができる。
【００１２】
好ましくは、空気力学的翼部材は、従来技術のカイトから知られている湾曲した断面形状を有しており、この湾曲の曲率が、可動取り付け点を動かすことによって変更される。
【００１３】
本発明によれば、可動取り付け点を、操舵ユニットの機械的な支持枠の外部に配置することができる。しかしながら、可動取り付け点へと取り付けられた牽引線の牽引力を伝えるための荷重が加わる位置ないし点は、好ましくは支持枠の内部に配置される。
【００１４】
第１の好ましい実施形態によれば、前記操舵アクチュエータ手段が、ベルトを二者択一の方向に選択的に駆動するためのアクチュエータを備えており、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらしている。この好ましい実施形態によれば、ベルトを一方向に駆動するときに、左側及び右側可動取り付け点の同時の移動が達成される。詳しくは、上側固定取り付け点と一方の可動取り付け点との間の距離が増加する一方で、他方の取り付け点までの距離が減少する。
【００１５】
この実施形態を、前記操舵アクチュエータ手段が、前記機械的な支持枠へと回転可能に取り付けられた被駆動ホイールと、少なくとも部分的に該被駆動ホイールの周囲に巻き付けられたベルトとを備え、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらすことで、さらに改善することができる。この好ましい実施形態によれば、被駆動ホイールが、可動取り付け点に作用する牽引力の荷重が加わる点として機能し、これらの牽引力が、該ホイールの回転軸受を介して前記機械的な支持枠へと伝達される。ホイールを、電動モータによって駆動することができ、好ましくは電動モータの回転速度を減速歯車装置を介してホイールへと伝達して、ホイールに作用するトルクを向上させることができる。減速歯車装置は、遊星歯車装置、波動歯車装置、スミトモ（sumitomo）歯車装置、又はスピネア（spinea）歯車装置から選択可能である。
【００１６】
例えばホイールへと接続され、直線アクチュエータによって偏心駆動されるレバー等、被駆動ホイールを駆動するための他の技術的解決策も、実現可能である。
【００１７】
とくには、前記被駆動ホイールが、歯付きのホイールであり、前記ベルトが、歯付きであって、前記ホイールに噛合によって受け止められると好ましい。これにより、ホイールの回転の可動取り付け点の移動への安全な伝達が保証される。
【００１８】
別の技術的解決策によれば、前記操舵アクチュエータ手段が、前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第１のアクチュエータ、及び前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第２のアクチュエータを備えている。第１及び第２のアクチュエータは、第１の端部が前記支持枠へと取り付けられ、第２の端部が前記左側及び右側可動取り付け点をそれぞれ提供している空気圧又は油圧シリンダであってよい。
【００１９】
別の好ましい実施形態によれば、前記支持枠が、少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の支持板を備えている。
【００２０】
さらに、前記支持枠は、好ましくは、互いに或る距離を置いて配置され、前記少なくとも１つの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段を挟んでいる２つ以上の支持板を備えることができる。この実施形態においては、軽量な構成及び支持枠へと作用する牽引力の安全な伝達を可能にする支持枠の構造が実現される。支持板は、軽金属合金、繊維補強ポリマー等の適切な材料から製造可能である。とくには、２つの支持板は、前記第１の取り付け手段から前記上側固定取り付け点まで延びることができる。
【００２１】
さらなる好ましい実施形態によれば、前記第１の固定の取り付け手段及び前記第２の取り付け手段の荷重が加わる点が、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束（fiber roving）によって接続されている。この好ましい実施形態は、前記第１の固定の取り付け手段と前記第２の取り付け手段との間に作用する主たる力が引っ張り力であり、従って、そのような引っ張り力の伝達にとくに合わせて構成された構造によってこれらの取り付け手段を接続することで、軽量な構造の操舵ユニットを好ましく実現できるという結論に依拠している。好ましい実施形態によれば、繊維束が、牽引力を伝達するために使用される。繊維束は、ガラス繊維、炭素繊維、及び意図される目的によく適する他の繊維から選択可能である。この実施形態によれば、複数の繊維が、粗糸ないし束（roving）をもたらすために使用される。束を構成する繊維を平行に配置することができ、例えばマトリクス材料又は繊維の撚り合わせ、組み合わせ、又は織り交ぜ等の機械的な相互作用によって、或る種の互いの接続を有することができる。
【００２２】
さらに、前記支持枠が、互いに或る距離を置いて配置された少なくとも２つの支持板を備え、前記第１の固定の取り付け手段及び前記上側固定取り付け点が、前記支持板の一方から他方へと延びる剛体ロッドであって、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束によって接続されることが好ましい。この実施形態は、ユニットの関連の機械的特性を放棄することなく、軽量な構造の操舵ユニットを可能にできるため、とくに好ましい。この実施形態によれば、引っ張り繊維束を、支持板へと一体化でき、又は支持板から離して配置することができる。ロッドが、好ましくは支持板内に構造的に固定される一方で、ロッド間の牽引力は、主として繊維束を介して伝達され、繊維束がこれら支持板から離して配置される場合に、支持板に大きな荷重が作用することを避けている。
【００２３】
とくには、前記引っ張り束が、前記支持板のうちの第１の支持板に隣接する第１組の繊維束、及び前記支持板のうちの他方の支持板に隣接する第２組の繊維束を含んでいると好ましい。これにより、ロッドが、支持板内に取り付けられた自身の端部の付近において繊維束の組によって固定され、その結果、ロッドの中央部が取り付け点として機能でき、ロッドの端部領域が牽引力を伝達すべく繊維束によって囲まれ、幾何学的構成を定めるべく支持板内に固定されているサンドイッチ構成が実現される。
【００２４】
最後に、左側及び右側の上側固定取り付け点が設けられ、これらの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段が、第１の支持板から該第１の支持板に平行に配置された第２の支持板へと延びる円柱形のロッドであり、該円柱形のロッドが、該ロッドの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられる引っ張り束によって接続され、該引っ張り束が、牽引力を伝達するために、前記左側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第１の繊維束、前記右側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第２の繊維束、及び前記可動取り付け点への荷重が加わる点から前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第３の繊維束を含むことで、取り付け点及び取り付け手段の固定をさらに改善することができる。操舵ユニットのこの構成は、全部で５つの取り付け点を提供し、牽引線のための取り付け点のうちの２つが可動であって、操舵ユニットの両側に配置され、牽引線のための２つの取り付け点が固定であって、前記可動の取り付け点に対する中央部に配置されている。可動の取り付け点が、支持板へと取り付けられた少なくとも１つの荷重印加点へと牽引力を伝達する。これにより、全部で少なくとも４つの取り付け点が操舵ユニット内に設けられ、前記２つの固定の取り付け点及び前記荷重印加点の牽引力が、前記第１の取り付け手段へと伝達される。この実施形態によれば、この牽引力の伝達が、取り付け点又は荷重印加点のそれぞれから第１の取り付け手段へとそれぞれ延びている別個の繊維束によって達成される。これら３つの繊維束を、ロッドを巡って巻き付けられて個々のロッド及び取り付け手段の間を延びる個々の繊維束をもたらすただ１つの繊維束によってもたらしてもよいことに、注意することが重要である。全体としての構造の剛性を改善するために、個々のロッドの間に追加の繊維束を設けてもよい。
【００２５】
別の好ましい実施形態によれば、前記可動取り付け点及び／又は前記第１の取り付け手段のうちの少なくとも１つが、荷重測定セルを介して前記支持枠へと接続されている。この実施形態は、それぞれの牽引線を介して可動取り付け点へと作用する牽引力及び／又は第１の取り付け手段を介して牽引ケーブルへと作用する牽引力の検出を可能にする。これらの力を操舵ユニットの近くで検出することは、空気力学的翼部材の特定の飛行状態の計算を可能にし、飛行の制御に大いに関連するため、きわめて有利である。この好ましい実施形態の別の利点は、センサ信号が操舵ユニットの内部に位置することにある。これにより、そのようなセンサ信号又はそれぞれの計算値を、信号線又は他の伝達手段を介して操舵ユニットへと伝達する必要がなく、伝達の中断の危険が回避される。
【００２６】
上述のような操舵ユニット又は冒頭部分で述べたような操舵ユニットを、空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段を、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続されるように設けることによって、さらに改善することが可能である。そのようなさらなる可動の取り付け手段は、右側及び左側可動取り付け手段の傍らに配置することが可能であり、飛行時の翼部材の浮揚力を制御すべく機能することができる。浮揚力の減少は、通常は、翼部材の迎え角の増加につながり、すなわち前縁を後縁に対して持ち上げることにつながるため、このような浮揚力制御線を、傾きの制御にも使用することができる。
【００２７】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段は、好ましくは、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域及び右側領域へとそれぞれ取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含むことができる。これにより、翼部材の左及び右の翼部分の浮揚力を個々に制御することができ、個々の迎え角を変化させることによって操縦性の改善及び／又は翼部材のねじりに使用することができる。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、上述のような操舵ユニット又は本明細書の冒頭部分で述べたような操舵ユニットを、当該操舵ユニットが、エネルギー貯蔵部と、当該操舵ユニットの向き及び／又は旋回速度、当該操舵ユニットの位置、及び／又は当該操舵ユニットの少なくとも１つの飛行パラメータを検出するためのセンサと、当該操舵ユニットへと取り付けられた空気力学的翼部材の飛行方向を制御するためのコントローラとを備え、前記コントローラが、前記センサ及び前記エネルギー貯蔵部へと接続され、センサの信号にもとづいて前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるためのアクチュエータを制御することができることで、さらに改善することが可能である。このように装備された操舵ユニットによれば、アクチュエータのためのコントローラ信号を計算するために必要な処理段階の少なくとも一部を操舵ユニット内で実行することで、大量の信号を地上ステーションに配置された主コントローラユニットへと（さらには、主コントローラユニットから）伝達する必要をなくし、空気力学的翼部材の制御の改善をもたらすことが可能である。
【００２９】
この好ましい実施形態を、前記コントローラが、当該操舵ユニットの外部からの入力を必要とせずに、前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるための前記アクチュエータを制御できることで、さらに改善することが可能である。とくには、本発明による操舵ユニットを使用して大規模な翼部材を制御する場合に、たとえ地上の制御ステーションから操舵ユニットまでの信号の伝達が中断又は不調に陥った故障の場合でも、或る程度の基本的な制御機能を、外部（例えば、地上の制御ステーション）からの入力を必要とせずに、操舵ユニットによって維持することができるように保証することが重要である。従って、この改善の考え方は、地上のステーションと操舵ユニットとの間のエネルギーの伝達及び／又は信号の伝達が途絶えた場合に、少なくとも或る時間期間にわたって操舵ユニットによる空気力学的翼部材の自立的制御を可能にするために、操舵ユニットについて或る程度の自給自足を提供することにある。これにより、操舵ユニットのコントローラが、空気力学的翼部材が制御不能になることを少なくとも部分的に防止する緊急故障モードへと切り替わることができる。
【００３０】
前記エネルギー貯蔵部が、好ましくは充電式である電池、キャパシタ、及び／又は空気アキュムレータを備えていると好ましい。これらのエネルギー貯蔵部は、重量の軽い部品にてエネルギーを蓄え、駆動部が必要とする形態でエネルギーを提供するためにとくによく適している。
【００３１】
従って、前記コントローラが、前記空気力学的翼部材が常に最小高度よりも高く保たれるように前記アクチュエータを制御するようにプログラムされた論理ユニットを含むことが、さらに好ましい。これは、空気力学的翼部材の特定の高度を安全に維持することを可能にし、同じ操作性が達成され、又は操作性がほとんど低下せず、従って地上のステーションへと大きなエネルギーの伝達をもたらすべく牽引ケーブルに大きな牽引力をもたらすようなやり方で、空気力学的翼部材を制御することさえ可能にする。
【００３２】
前記論理ユニットを、好ましくは、前記空気力学的翼部材を固定の高度又は固定の高度範囲内に保ち、前記空気力学的翼部材を所定の閉ループ飛行経路に沿って案内し、さらに／又は前記空気力学的翼部材を水平に延びる真っ直ぐな飛行経路に沿って保つようにプログラムすることができる。論理ユニットを、これらの選択肢のうちの１つにだけ従ってプログラムでき、又はこれらの選択肢のうちの２つ又はすべてを、飛行状態に応じて現在の状況に適合する適切な非常プログラムを選択できるようにプログラムすることができる。とくには、操舵ユニットが水上乗物ないしウォータークラフトを牽引するための空気力学的風推進システムを制御するために使用される場合、真っ直ぐな飛行経路に沿った飛行が、風推進システムの連続的な動作及び牽引を可能にするために好ましいと考えられる。この場合、真っ直ぐな飛行経路は、好ましくは、非常の状況が生じる前の水上乗物の進路に一致し、空気力学的翼部材の位置が、牽引線の最小限の力及び最小限の操舵力に調節され、この位置は、通常は天頂位置である。
【００３３】
前記コントローラが、重力の方向に対する当該操舵ユニットの角度位置を検出する少なくとも１つのセンサへと接続され、前記コントローラが、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対して、固定の角度方向、又は角度方向範囲、又は角度方向のプログラムされたシーケンスを維持するようにプログラムされることが、さらに好ましい。この好ましい実施形態は、カイト等の空気力学的翼部材の典型的な特性を使用し、すなわち重力の方向に対して直角な平面に向けられた風の方向（すなわち、水平）の場合に、飛行方向及び翼部材のもたらす牽引力の方向を、翼部材を重力の方向に対して特定の角度方向に保つことによって制御できるという特性を使用する。これは、重力の方向に対する操舵ユニットのそれぞれの角度方向を調節することによって達成できる。従って、コントローラを、好ましくは、重力の方向に対して或る角度位置又は角度位置範囲を維持するようにプログラムすることができる。これは、通常は、操舵ユニット及び翼部材のそれぞれについて、多少なりとも固定された地上ステーションに対する位置をもたらす。このコントローラの改良版においては、角度方向のプログラムされたシーケンスが、連続的に調節される。これは、空気力学的翼部材を特定の好ましい位置へと案内することを可能にし、さらには、空気力学的翼部材を円、楕円、又は横向き「８」の字の形態の飛行経路等、閉ループの飛行経路に沿って案内するために使用することができる。このような向きのシーケンスの制御は、多くの場合に、このような制御が風速及び風向の瞬間的な変化に作用されにくいため、翼部材の飛行のより安全な制御をもたらす。
【００３４】
前記コントローラが、互いに直交する３つの方向に配置された３つのジャイロスコープセンサ、及び互いに直交する３つの方向に配置された３つの直線加速度センサへと接続され、これらのセンサの信号から重力の方向の推定を計算するようにプログラムされることが、さらに好ましい。この実施形態は、常に変化する加速度に曝されている操舵ユニットにおいても、重力の方向をかなり精密に割り出すことができる。
【００３５】
本発明のさらなる態様によれば、上述のような操舵ユニット又は本明細書の導入部で述べたような操舵ユニットを、前記コントローラを、前記支持枠と前記第１の取り付け手段との間に接続されて前記空気力学的翼部材の牽引力を測定するロードセル、前記支持枠と前記左側可動取り付け点との間に接続されて左側操舵力を測定するロードセル、前記支持枠と前記右側可動取り付け点との間に接続されて右側操舵力を測定するロードセル、ＧＰＳ位置発見機、及び／又は風速計へと接続することで、さらに改善することができる。
【００３６】
この好ましい実施形態は、それぞれのセンサ信号を外部から操舵ユニットへと伝達する必要なく、操舵ユニットの内部から空気力学的翼部材の飛行を制御するための少なくとも１つ、好ましくは５つの重要な入力パラメータを提供する。これは、そのような信号の伝達が一時的に途絶えた場合の操舵ユニットの自立した動作を改善する。とくには、ロードセルのうちの少なくとも２つ及び風速計を、空気力学的翼部材の基本的な制御を保証すべく設けることが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明を、空気力学的翼を備えている空気力学的風推進システムであって、該空気力学的翼が、該翼の幅に沿って間隔を開けて位置した複数の取り付け点において該翼へと取り付けられたいくつかの牽引線によって、上述のような操舵ユニットへと接続されており、いくつかの最も左側の牽引線が、結集されて前記左側可動取り付け点へと接続され、いくつかの中央左の牽引線が、結集されて前記左側固定取り付け点へと接続され、いくつかの中央右の牽引線が、結集されて前記右側固定取り付け点へと接続され、いくつかの最も右側の牽引線が、結集されて前記右側可動取り付け点へと接続されている空気力学的風推進システムに具現化することが可能である。
【００３８】
そのような風推進システムは、上述のような操舵ユニットの機能を提供するために、当該システムに統合されて空気力学的翼部材へと接続された操舵ユニットを含んでいる。
【００３９】
この空気力学的風推進システムを、前記操舵ユニットが、前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段を、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つ、好ましくは複数の牽引浮揚力制御線へと接続して備えることで、さらに改善することができる。このような牽引浮揚力制御線は、空気力学的翼部材の空気力学的外形の変更を可能にする。これにより、例えば牽引浮揚力制御線を引っ張って、それらの取り付け点の領域において空気力学的翼部材に下向きの湾曲を生じさせることで、空気力学的外形を、生み出す浮揚力がより少ないあまり効率的でない外形へと変化させることができる。このような浮揚力の減少は、通常は、空気力学的翼部材の迎え角の増加をもたらし、すなわち空気力学的翼部材が、自身の後縁を下げ、自身の前縁を持ち上げる。反対に、浮揚力制御線を緩めて、浮揚力が最大となる最適な空気力学的外形を回復させ、翼部材の水平な飛行姿勢を回復することで、浮揚力を再び増加させることができる。このような浮揚力の制御を、出発又は着陸の操作の際に、浮揚力を減らして、障害又は風向及び風速の変化に対する翼部材の応答を少なくするために使用することができる。
【００４０】
好ましくは、前記少なくとも１つの牽引浮揚力制御線は、前記空気力学的翼部材の長さの４分の１だけ前記前縁よりも後方の距離において、該空気力学的翼部材へと取り付けられる。前縁の後ろの長さ方向の４分の１付近の領域は、浮揚力を変化させるために最も効果的であることが示されており、従って浮揚力制御線は、好ましくはこの領域に取り付けられる。
【００４１】
さらに、複数の牽引浮揚力制御線が、前記空気力学的翼部材の幅方向の中央領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられる。この改善は、牽引浮揚力制御線の数の妥当な削減をもたらす。空気力学的翼部材の中央領域が、浮揚力を制御するために最も効果的である一方で、側方領域は、これにあまり影響しないことが実証されている。従って、側方領域へと取り付けられる牽引浮揚力制御線を、構成を簡単にするために省略することができる。
【００４２】
またさらに、前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段は、好ましくは、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域へと取り付けられた少なくとも１つの牽引線及び右側領域へと取り付けられた少なくとも１つの牽引線へとそれぞれ接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含むことができる。これは、空気力学的翼部材の浮揚力を、左側及び右側領域において別個に制御することを可能にし、翼部材の飛行方向の制御及び長さ方向の軸を中心とする翼部材のねじりを可能にする。
【００４３】
さらに、本発明を、上述のような風推進システムの操舵ユニットの第１の取り付け手段へと牽引ケーブルによって接続された水上乗物に具現化することができる。この点に関し、水上乗物を牽引するためのそのようなシステムを記載している本明細書の導入部において述べた国際出願が参照される。
【００４４】
本発明のさらなる態様によれば、牽引ケーブルの第１の下端に配置されたベース制御ユニットから、該牽引ケーブルの上側の第２の端部へと固定され、かつ空気力学的翼部材へと取り付けられている操舵ユニットに搭載されたリモート制御ユニットへと、前記空気力学的翼部材及び前記操舵ユニットの飛行方向を制御するために操舵信号が伝達される空気力学的風推進システムを制御するための方法であって、前記リモート制御ユニットが所定の時間期間にわたって操舵信号を受信しない場合に、前記飛行方向が前記リモート制御ユニットによって制御されることを特徴とする方法が提供される。
【００４５】
この方法は、通常の動作モードにおいて、それぞれの制御信号をベース制御ユニットから送信することによって空気力学的翼部材の飛行の正確な制御を可能にするとともに、これらの信号の伝達が中断又は不調に陥った場合には、翼部材を操舵ユニット内に直接配置されたリモート制御ユニットから制御することによって、翼部材が制御不能になることを防止する。そのような場合に、リモート制御ユニットは、これまでに送信された操舵信号の外挿によって計算される値にもとづいて制御を続けることができ、又は翼部材が制御不能にならないようにあらかじめプログラムされたルーチンに従う非常制御モードへと切り替わることができる。
【００４６】
第１の改善の実施形態においては、前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向又は角度方向範囲に保持することが好ましい。この点について、翼部材を重力の方向に対する角度方向に関して制御することができる該当の操舵ユニットの実施形態についての先の説明が参照される。
【００４７】
さらに、前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向の閉ループシーケンスに従って順次に案内することが好ましい。
【００４８】
最後に、操舵信号の伝達が中断した場合に、前記リモート制御ユニットが、前記ベース制御ユニットから受信した最後の操舵信号のシーケンスを外挿し、該外挿から将来の操舵信号のシーケンスを計算することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による操舵ユニットが取り付けられている空気力学的翼部材の正面図を示している。
【図２】図１による翼部材及び操舵ユニットの側面図を示している。
【図３】翼部材につながる４本の牽引線及びベースステーションにつながる１本の牽引ケーブルが取り付けられた操舵ユニットの詳細を示している。
【図４】操舵ユニットの荷重印加点及び引っ張り束による荷重印加点の接続の概略図を示している。
【図５】本発明による操舵ユニットにおける部品の配置の概略の側面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１及び２を参照すると、本発明による空気力学的翼部材を、上側層１１及び下側層１２を備えているカイト１０のように形作ることができる。図１の正面図において、前縁１１ａ、１２ａに４つの開口２０ａ〜２０ｄが見える。これらの開口２０ａ〜２０ｄは、上側及び下側層１１、１２の間の内部空間に空気を通す。開口２０ａ〜２０ｄは、カイト１０の水平長手軸の傍らに配置されている。前縁１１ａ、１２ａの間の側方の領域には、開口は存在しない。
【００５１】
上側及び下側層１１、１２は、図１に破線で示されている複数のリブ２１によって接続されている。上側層、下側層、及び複数のリブの組み合わせによって、可撓な翼部材がもたらされている。この翼部材が、複数の牽引線によって操舵ユニット３０へと取り付けられている。基本的には、翼部材へと取り付けられた多数の線から出発し、これらの線が、複数の合流段階にてより少数の線へと合流し（分かり易くするために、そのような２本の牽引線の１本の共通の牽引線へのただ１つの合流段階のみが、図１に示されている）、翼部材へと取り付けられた複数の牽引線が、最終的には操舵ユニット３０へと取り付けられる全部で４本の牽引線へと減らされる。
【００５２】
これら４本の牽引線は、２本の操舵牽引線４０ａ、ｂ及び２本の固定の牽引線４１ａ、ｂで構成されている。図に見ることができるとおり、固定の牽引線４１ａ、ｂが、カイトの中央領域へと接続されている一方で、操舵牽引線４０ａ、ｂは、カイトの２つの側方の領域へと接続されており、すなわち左側の操舵牽引線４０ａが、左側方の領域へと接続され、右側の操舵牽引線４０ｂが、右側方の領域へと接続されている。
【００５３】
図２に示されているように、翼部材は、自身の長手方向において、幅方向について図１に示した態様と同じ態様で、いくつかの牽引線へと取り付けられている。牽引線の取り付け点が、翼部材の長手方向において翼部材に沿って分布しており、翼部材の幅方向に沿って分布した牽引線について上述した態様と同じ態様で、操舵ユニットへと接続される最終的な４本の牽引線へと合流している。
【００５４】
剛体であるカイトスティック５０が、上側及び下側層１１、１２の間のカイトの長手中央軸に沿ってカイトへと取り付けられている。カイトスティック５０は、カイトの全長の約３分の１にわたって延びている。カイトの出発及び回収の操作に使用される案内線４２が、カイトスティック５０に案内されている。
【００５５】
牽引ケーブル４３が、操舵ユニットをカイト１０によって牽引される水上乗物に接続するために、操舵ユニット３０へと取り付けられている。案内線４２が、リング部材４４によって、牽引ケーブル４３に沿ってスライド可能かつ取り外し可能に牽引ケーブル４３へと取り付けられている。
【００５６】
図３の詳細図に示されているように、操舵ユニット３０は、固定の牽引線４１ａ、４１ｂが取り付けられる２つの固定の上側取り付け点３１ａ、３１ｂを備えている。
【００５７】
各々の操舵牽引線４０ａ、４０ｂは、ロードセル３２ａ、３２ｂの第１の端部に位置するそれぞれの可動取り付け点３６ａ、３６ｂに接続されている。ロードセル３２ａ、３２ｂの第２の端部は、２つのロードセル３２ａ、３２ｂを接続する歯付ベルト３３に接続されている。歯付ベルト３３は、操舵ユニット３０内の歯車３４ａの周囲に巻き付けられ、向きを変えている。歯車３４ａが回転することで、ロードセル３２ａ、３２ｂに位置する可動取り付け点３６ａ、３６ｂと歯車３４又は上側固定取り付け点３１ａ、３１ｂとの間の距離が変化する。これにより、ロードセル３２ａ、３２ｂのうちの一方のロードセルから上側固定取り付け点３１ａ、３１ｂまでの距離が増加すると同時に、ロードセル３２ａ、３２ｂのうちの他方のロードセルからこれら上側固定取り付け点３１ａ、３１ｂまでの距離が減少することで、カイト１０の曲率を変化させることができる。その結果、カイトの飛行方向が変化する。
【００５８】
牽引ケーブル４３は、第３の固定の取り付け点３５において操舵ユニット３０へと取り付けられている。
【００５９】
図４を参照すると、上側固定取り付け点３１ａ、３１ｂ及び歯車３４ａの支持部３４ｂから下側固定取り付け点３５へと牽引力を伝達するための機械的な構成が図示されている。さらに、内部に歯車を駆動するためのモータ及び歯車装置が配置される筒３７によってもたらされた凹所が、歯車３４と下側固定取り付け点３５との間に設けられている。筒３７によってもたらされた凹所と下側固定取り付け点３５との間には、内部に動力及びデータのケーブル並びにオン／オフスイッチが配置される凹所３８ａ〜３８ｃをもたらすいくつかの筒が存在している。
【００６０】
荷重が加わる点と取り付け点は、これらの周囲に巻き付けられた１つの繊維束（（fiber roving））によって接続されており、そのような繊維束は、複数のセクションないし区画に分けられる。
【００６１】
第１の主繊維束区画（main fiber roving section）６０は、筒３７及び下側固定取り付け点３５の周囲に巻き付けられ、両者の間に剛かつ丈夫な接続をもたらしている。さらなる主繊維束区画６１は、筒３７及び歯車３４ａの支持部３４ｂの周囲に巻き付けられている。最後に、第３の主繊維束区画６２は、上側左固定取り付け点３１ａの周囲に巻き付けられ、次いで支持部３４ｂの周囲に巻き付けられて向きを変え、上側右固定取り付け点３１ｂの周囲に巻き付けられる。
【００６２】
さらに、いくつかの丈夫な繊維束区画６３が、上側左及び右の固定取り付け点３１ａ、３１ｂを下側固定取り付け点３５へと直接接続するために設けられている。
【００６３】
この機械的構成の全体の剛性を増すために、いくつかの副繊維束区画（secondary fiber roving section）が、操舵ユニットの筒、取り付け点、及び支持部の周囲に巻き付けられている。
【００６４】
次に、図５を参照すると、操舵ユニット３０の構成が図示されている。操舵ユニット３０が、第１の支持板１００及び第２の支持板１１０を備えている。第１及び第２の支持板１００、１１０は、間に固定取り付け点を配置するための充分な空間を残す間隔で、互いに平行に配置されている。電動モータ１２０が、自身の長手軸を支持板１００、１１０の平面に対して垂直にして配置され、両方の支持板１００、１１０を貫いて延びている。電動モータ１２０は、減速歯車装置１３０、並びに第１の歯車１４０ａと、第２の歯車１４０ｂと、これら２つの歯車１４０ａ、ｂを接続する歯付ベルト１４０ｃとを備えるさらなるベルト減速歯車装置１４０ａ〜１４０ｃに接続されている。
【００６５】
第２の歯車１４０ｂは、軸１５０へと取り付けられている。軸１５０は、電動モータ１２０の長手軸に平行に配置され、それぞれ第１の回転軸受１５０ａ及び第２の回転軸受１５０ｂによって２つの支持板１００、１１０内に回転可能に取り付けられている。
【００６６】
２つの回転軸受１５０ａ、１５０ｂの間において、歯車１３４が軸１５０へと取り付けられている。この歯車１３４が、図３に示されるとおりそれぞれの端部に左側及び右側可動取り付け点を保持している歯付ベルト（図示されていない）を噛合によって受け止める。
【００６７】
図５に示した操舵ユニット３０は、電動モータ１２０へと接続されてモータ１２０へと操舵信号をもたらすコントローラ１６０をさらに備えている。さらに、互いに直交する３つの方向に配置された３つのジャイロスコープセンサ、及び互いに直交する３つの方向に配置された３つの直線加速度センサが、操舵ユニットへと組み込まれ、３つの直交軸及び３つの直交方向に関する操舵ユニットの現時点の実際の加速度についての情報をコントローラに提供すべく、コントローラへと接続されている。
【００６８】
コントローラ１６０は、これらのセンサ信号から重力の方向を計算し、重力の方向に対する操舵ユニットの角度方向の前もってプログラムされたシーケンスに従うよう、電動モータ１２０に操舵信号を供給するように構成されている。
【符号の説明】
【００６９】
１０  カイト
１１  上側層
１２  下側層
１１ａ，１２ａ  前縁
２０ａ〜２０ｄ
２１  リブ
３０  操舵ユニット
３１ａ、３１ｂ  上側取り付け点
３２ａ、３２ｂ  ロードセル
３３  歯付ベルト
３４ａ  歯車
３５  下側固定取り付け点
３６ａ、３６ｂ  可動取り付け点
３７  筒
３８ａ〜３８ｃ  
４０ａ、４０ｂ  操舵牽引線
４１ａ、４１ｂ  牽引線
４２  案内線
４３  牽引ケーブル
４４  リング部材
５０  カイトスティク
６０、６１、６２、６３  主繊維束区画
１００、１１０  支持板
１２０  電動モータ
１３０  減速歯車装置
１４０ａ、１４０ｂ  歯車
１４０ｃ  歯付ベルト
１５０  軸
１５０ａ、１５０ｂ  回転軸受
１３４  歯車ベルト
１６０  コントローラ
【図１】
2010503569.tif 000003
【図２】
2010503569.tif 000004
【図３】
2010503569.tif 000005
【図４】
2010503569.tif 000006
【図５】
2010503569.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【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】
・牽引力の伝達先となる装置又は乗物へと第２の端部が取り付けられている牽引ケーブル（４３）の第１の端部を固定するための第１の固定の取り付け手段（３５）と、
・第２の端部が空気力学的翼部材（１１ａ、１２ａ、２１）へと固定されているいくつかの牽引線（４０ａ、ｂ、４１ａ、ｂ）を取り付けるための第２の取り付け手段（３１ａ、ｂ、３６ａ、ｂ、３３、３４）と、
・牽引力を伝達すべく前記第１の取り付け手段を前記第２の取り付け手段へと接続している機械的な支持枠（１００、１１０）と
を備えている風推進システムのための操舵ユニットであって、
前記第２の取り付け手段が、
・少なくとも１つの上側固定取り付け点（３１ａ、ｂ）と、
・左側可動取り付け点（３６ａ）と、
・右側可動取り付け点（３６ｂ）と、
・前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段（３３、３４、１２０、１３０、１４０ａ〜ｃ）と
を備えていることを特徴とする操舵ユニット。
【請求項２】
前記操舵アクチュエータ手段が、ベルト（３３）を二者択一の方向に選択的に駆動するためのアクチュエータ（１２０、３４）を備えており、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらしている請求項１に記載の操舵ユニット。
【請求項３】
前記操舵アクチュエータ手段が、前記機械的な支持枠へと回転可能に取り付けられた被駆動ホイール（３４）と、少なくとも部分的に該ホイールの周囲に巻き付けられたベルト（３３）とを備えており、該ベルトの第１の端部が、前記左側可動取り付け点をもたらし、該ベルトの第２の端部が、前記右側可動取り付け点をもたらしている請求項２に記載の操舵ユニット。
【請求項４】
前記被駆動ホイールが、歯付きのホイールであり、前記ベルトが、歯付きであって、前記ホイールに噛合によって受け止められる請求項３に記載の操舵ユニット。
【請求項５】
前記操舵アクチュエータ手段が、前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第１のアクチュエータ、及び前記支持枠へと取り付けられ、前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるように構成された第２のアクチュエータを備えている請求項１に記載の操舵ユニット。
【請求項６】
前記第１及び第２のアクチュエータが、第１の端部が前記支持枠へと取り付けられ、第２の端部が前記左側及び右側可動取り付け点をそれぞれもたらす空気圧又は油圧シリンダであってよい請求項５に記載の操舵ユニット。
【請求項７】
前記支持枠が、少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の支持板（１００、１１０）を備えている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項８】
前記支持枠が、互いに或る距離を置いて配置され、前記少なくとも１つの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段を挟んでいる少なくとも２つの支持板（１００、１１０）を備えている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項９】
前記第１の固定の取り付け手段及び前記第２の取り付け手段の荷重が加わる点が、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束によって接続されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１０】
前記支持枠が、互いに或る距離を置いて配置された少なくとも２つの支持板を備えており、前記第１の固定の取り付け手段及び前記第２の固定の取り付け手段が、前記支持板の一方から他方へと延びる剛体ロッドを備えており、該剛体ロッドが、牽引力を伝達するための引っ張り繊維束によって接続されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１１】
前記引っ張り束が、前記支持板のうちの第１の支持板に隣接する第１組の繊維束、及び前記支持板のうちの他方の支持板に隣接する第２組の繊維束を含んでいる請求項１０に記載の操舵ユニット。
【請求項１２】
左側（３１ａ）及び右側（３１ｂ）の上側固定取り付け点が設けられ、これらの上側固定取り付け点及び前記第１の取り付け手段が、第１の支持板から該第１の支持板に平行に配置された第２の支持板へと延びるロッドであり、該円柱形のロッドが、該ロッドの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられる引っ張り束によって接続されており、
該引っ張り束が、牽引力を伝達するために、
・前記左側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第１の繊維束と、
・前記右側の第２の固定取り付け点のロッドから前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第２の繊維束と、
・前記可動取り付け点への荷重が加わる点から前記第１の取り付け手段のロッドへと延びる第３の繊維束と
を含んでいる請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１３】
前記可動取り付け点及び／又は前記第１の取り付け手段のうちの少なくとも１つが、荷重測定セルを介して前記支持枠へと接続されている請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１４】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続されるべく設けられている請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１５】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域及び右側領域へとそれぞれ取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含んでいる請求項１４に記載の操舵ユニット。
【請求項１６】
当該操舵ユニットが、エネルギー貯蔵部と、当該操舵ユニットの向き及び／又は旋回速度、当該操舵ユニットの位置、及び／又は当該操舵ユニットの少なくとも１つの飛行パラメータを検出するためのセンサと、当該操舵ユニットへと取り付けられた空気力学的翼部材の飛行方向を制御するためのコントローラとを備えており、前記コントローラが、前記センサ及び前記エネルギー貯蔵部へと接続され、センサの信号にもとづいて前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるためのアクチュエータを制御することができることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項１７】
前記コントローラが、当該操舵ユニットの外部からの入力を必要とせずに、前記空気力学的翼部材の飛行方向を変えるための前記アクチュエータを制御することができることを特徴とする請求項１６に記載の操舵ユニット。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記空気力学的翼部材が常に最小高度よりも高く保たれるように前記アクチュエータを制御するようにプログラムされた論理ユニットを含んでいる請求項１７に記載の操舵ユニット。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵部が、好ましくは充電式である電池、キャパシタ、及び／又は空気アキュムレータを備えている請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の操舵ユニット。
【請求項２０】
前記論理ユニットが、
・前記空気力学的翼部材を固定の高度又は固定の高度範囲に保ち、
・前記空気力学的翼部材を所定の閉ループ飛行経路に沿って案内し、及び／又は
・前記空気力学的翼部材を水平に延びる真っ直ぐな飛行経路に沿って保つ
ようにプログラムされている請求項１９に記載の操舵ユニット。
【請求項２１】
・前記コントローラが、重力の方向に対する当該操舵ユニットの角度位置を検出する少なくとも１つのセンサへと接続されており、
前記コントローラが、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対して、
・固定の角度方向、又は
・角度方向範囲、又は
・角度方向のプログラムされたシーケンス
を維持するようにプログラムされている請求項２０に記載の操舵ユニット。
【請求項２２】
前記コントローラが、互いに直交する３つの方向に配置された３つのジャイロスコープセンサ、及び互いに直交する３つの方向に配置された３つの直線加速度センサへと接続され、これらのセンサの信号から重力の方向の推定を計算するようにプログラムされている請求項２１に記載の操舵ユニット。
【請求項２３】
前記第２の取り付け手段が、
・少なくとも１つの上側固定取り付け点、
・左側可動取り付け点、
・右側可動取り付け点、及び
・前記上側固定取り付け点と前記左側可動取り付け点との間の距離、及び前記上側固定取り付け点と前記右側可動取り付け点との間の距離を変化させるための操舵アクチュエータ手段
を備えており、
前記コントローラが、
・前記支持枠と前記第１の取り付け手段との間に接続されて、前記空気力学的翼部材の牽引力を測定するロードセル、
・前記支持枠と前記左側可動取り付け点との間に接続されて、左側操舵力を測定するロードセル、
・前記支持枠と前記右側可動取り付け点との間に接続されて、右側操舵力を測定するロードセル、
・ＧＰＳ位置発見機、及び／又は
・風速計
へと接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の操舵ユニット。
【請求項２４】
空気力学的翼を備えている空気力学的風推進システムであって、
該空気力学的翼が、該翼の幅に沿って間隔を開けて位置した複数の取り付け点において該翼へと取り付けられたいくつかの牽引線によって、請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の操舵ユニットへと接続されており、
・いくつかの最も左側の牽引線が、結集されて前記左側可動取り付け点へと接続され、
・いくつかの中央左の牽引線が、結集されて前記左側固定取り付け点へと接続され、
・いくつかの中央右の牽引線が、結集されて前記右側固定取り付け点へと接続され、
・いくつかの最も右側の牽引線が、結集されて前記右側可動取り付け点へと接続され
ている空気力学的風推進システム。
【請求項２５】
前記操舵ユニットが、前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するためのさらなる可動の取り付け手段を、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材へと取り付けられた少なくとも１つ、好ましくは複数の牽引浮揚力制御線へと接続して備えている請求項２４に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの牽引浮揚力制御線が、前記空気力学的翼部材の長さの４分の１だけ前記前縁よりも後方の距離において、該空気力学的翼部材へと取り付けられている請求項２５に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２７】
複数の牽引浮揚力制御線が、前記空気力学的翼部材の幅方向の中央領域に沿って該空気力学的翼部材へと取り付けられている請求項２５又は請求項２６に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２８】
前記空気力学的翼部材の浮揚力を制御するための前記さらなる可動の取り付け手段が、該空気力学的翼部材の前縁及び後縁の間の領域において該空気力学的翼部材の左側領域及び右側領域へとそれぞれ取り付けられた少なくとも１つの牽引線へと接続される左側可動取り付け手段及び右側可動取り付け手段を含んでいる請求項２５から請求項２７のいずれか１項に記載の空気力学的風推進システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の風推進システムの操舵ユニットの第１の取り付け手段へと牽引ケーブルによって接続された水上乗物。
【請求項３０】
牽引ケーブルの第１の下端に配置されたベース制御ユニットから、該牽引ケーブルの上側の第２の端部へと固定され、かつ空気力学的翼部材へと取り付けられている操舵ユニットに搭載されたリモート制御ユニットへと、前記空気力学的翼部材及び前記操舵ユニットの飛行方向を制御するための操舵信号が伝達される空気力学的風推進システムを制御するための方法であって、
前記リモート制御ユニットが所定の時間期間にわたって操舵信号を受信しない場合に、前記飛行方向が前記リモート制御ユニットによって制御されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向又は角度方向範囲に保持する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記リモート制御ユニットが、前記操舵ユニットを、少なくとも１つの平面、好ましくは２つ以上の平面、とくには互いに直交する向きの３つの平面において、重力の方向に対する特定の角度方向の閉ループシーケンスに従って順次案内する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
操舵信号の伝達が中断した場合に、前記リモート制御ユニットが、前記ベース制御ユニットから受信した最後の操舵信号のシーケンスを外挿し、該外挿から将来の操舵信号のシーケンスを計算する請求項３０から請求項３２のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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2010503569.tif 000009
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