(57)【要約】【課題】【解決手段】  エネルギーを変換する風力システム（１）は、地面から駆動され気流（Ｗ）に入れられるように構成される、少なくとも１つのカイト（２）と、地面に隣接して配置される少なくとも１本のレール（６；７）の上を移動するように構成される、少なくとも１つのモジュール（５）と、を含み、モジュール（５）はロープ（４）を介してカイト（２）に接続され、カイト（２）はレール（６；７）上でモジュール（５）を引き、モジュール（５）およびレール（６；７）と協働する少なくとも１つの発電システムを介して風エネルギーの電気エネルギーへの変換を実行するためにモジュール（５）により駆動されるように構成され、ロープ（４）はカイト（２）からおよびカイト（２）へ力学的エネルギーを伝達し、かつカイト（２）の飛行軌道を制御するように構成され、発電システムは、レール（６；７）に対するモジュール（５）の移動により風エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された少なくとも１つの発電機／モータ（２０）を備え、モジュール（５）はレール（６；７）に沿って移動する少なくとも１のトロリー（１１）を備え、トロリー（１１）は、トロリー（１１）に接続される一体型の回転体（４２）によってレール（６；７）上を移動するように構成され、一体型の回転体（４２）は、磁気レール（５４）と直接接触することなく磁気レール（５４）に沿って滑走可能な複数の磁気摺動要素（４６）と動作可能な態様で連結される。【選択図】  図１
2016502625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを変換する風力システム（１）であって、
地面から駆動され少なくとも１つの気流（Ｗ）に入れられるように構成される、少なくとも１つのカイト（２）と、
地面に隣接して配置される少なくとも１本のレール（６；７）の上を移動するように構成される、少なくとも１つのモジュール（５）と、を含み、前記モジュール（５）は少なくとも１本のロープ（４）を介して前記カイト（２）に接続され、前記カイト（２）は前記レール（６；７）上で前記モジュール（５）を引き、前記モジュール（５）および前記レール（６；７）と協働する少なくとも１つの発電システムを介して風力エネルギーの電気エネルギーへの変換を実行するために前記モジュール（５）により駆動されるように構成され、前記ロープ（４）は前記カイト（２）からおよび前記カイト（２）へ力学的エネルギーを伝達し、かつ前記カイト（２）の飛行軌道を制御するように構成され、前記発電システムは、レール（６；７）に対するモジュール（５）の移動により風エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された少なくとも一つの発電機／モータ（２０）を備え、前記モジュール（５）は前記レール（６；７）に沿って移動する少なくとも１のトロリー（１１）を備え、
前記トロリー（１１）は、該トロリー（１１）に接続される一体型の回転体（４２）によってレール（６；７）上を移動するように構成され、前記一体型の回転体（４２）は、磁気レール（５４）と直接接触することなく磁気レール（５４）に沿って滑走可能な複数の磁気摺動要素（４６）と動作可能な態様で連結される、風力システム。
【請求項２】
各磁気摺動要素（４６）は、コネクター（４９）および適応サスペンション（４７）により一体型の回転体（４２）に接続され、
前記回転体（４２）、前記適応サスペンション（４７）、および、前記磁気摺動要素（４６）は、前記磁気レール（５４）上を移動するように構成され、
前記回転体（４２）にエネルギーを送り、かつ前記回転体（４２）からエネルギーを受け取るために、巻回リニアステータ（４５）を用いる、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項３】
前記磁気摺動要素（４６）は、該磁気摺動要素（４６）上に配列された磁石（５１）と、相当する態様にて前記磁気レール（５４）上に配列された磁石（５２）によって維持される空隙（４４）により、前記磁気レール（５４）から離間し、かつ直接接触しないように維持され、
前記磁石（５１、５２）は電磁石であり、該電磁石には、カイト（２）に由来する電力が供給される、請求項１または請求項２に記載の風力システム（１）。
【請求項４】
前記磁気摺動要素（４６）は、該磁気摺動要素（４６）上に配列された磁石（５１）と、相当する態様にて前記磁気レール（５４）上に配列された磁石（５２）によって維持される空隙（４４）により、前記磁気レール（５４）から離間し、かつ直接接触しないように維持され、
前記磁石（５１、５２）は永久磁石である、請求項１または請求項２に記載の風力システム（１）。
【請求項５】
前記一体型の回転体（４２）は、より規則的な並進運動を得るためにコンクリートで充填される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項６】
前記トロリー（１１）の運動の方向に沿って配向される、受動的磁気浮上およびエネルギー発生のための少なくとも１つの磁石帯を備える、請求項１に記載の風力システム。
【請求項７】
前記トロリー（１１）の運動の方向に対して垂直に配向される、受動的磁気浮上およびエネルギー発生のための少なくとも１つの磁石帯を備える、請求項１に記載の風力システム。
【請求項８】
前記モジュール（５）ごとに、前記ロープ（４）の力のピークを吸収するためのシステムを備え、
力のピークを吸収するための前記システムは、前記ロープ（４）の上に少なくとも１つの力を生成するための少なくとも１つのアクチュエーターにより構成される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項９】
前記各モジュール（５）によって生産される電力は、システム（１）の慣性振動を減衰させるため、あるいは前記モジュール（５）と前記レール（６）の間の前記空隙（４４）を確保するために、連続的に変更される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１０】
前記モジュール（５）の前記車輪は前記レール（６）を取り囲むように対向し合う２つのＣ字形状に形成される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１１】
前記モジュール（５）の前記磁石（５１、５２）は前記レール（６）を取り囲むように対向し合う２つのＣ字形状に配置される、請求項３に記載の風力システム（１）。
【請求項１２】
前記レール（６）は水平、平行、または同心状であり、好ましくは、前記モジュール（５）の移動またはカイト（２）の牽引による径方向の遠心力に対抗するために傾斜している、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１３】
前記モジュール（５）から前記カイト（２）まで到達する前記ケーブル（４）は、その疲労応力を減らすために少なくとも１つのプーリを通る、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１４】
前記モジュール（５）から前記カイト（２）まで到達するケーブル（４）は該ケーブル（４）を切断する安全装置を有し、該安全装置は好ましくは無線により作動する、請求項１３に記載の風力システム（１）。
【請求項１５】
前記風力システム（１）は沖合における適用のための浮きレール（４２）上に構築され、該浮きレール（４２）は好ましくは円形、楕円形または線形である、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の複数の前記風力システム（１）からなる包括的風力システムであって、
前記風力システム（１）の各々は、占有する土地の合計を最小化するか、または、出力密度を最大化するように配列される、包括的風力システム。
【請求項１７】
互いに同心状に配置された複数の前記風力システム（１）からなる、請求項１６に記載の包括的風力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカイトに牽引されるモジュールのレール上での移動によりエネルギーを変換する風力システムに関する。本発明はまた、同システムにより電気エネルギーを生産するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再生可能なエネルギー源を利用して低コストで電気を生産するという課題については、既に取り組みが行われている。特に以下に言及するいくつかの先行特許文献では、風力エネルギーを変換するための方法が、パワーウィング形状（一般的に「カイト」という用語で呼称される）を介して風から風力エネルギーを取り出すいくつかの装置と共に提案されている。
特に、米国特許第４，１２４，１８２号では、風力エネルギーを捕捉し、その捕捉エネルギーを、発電機を作動させるシャフトの回転運動に変換する「パラカイト」（または、「改良されたパラシュート」）を備える装置が開示されている。この装置はパラカイトが連続的に配置される一対の「パラカイトの列」によって特徴付けられる。各列はパワーロープを装備している。このようなケーブル（ロープ）は充分長いので、パラカイトの列は、地表面レベルで吹く風に比べてより強くより一定の風が吹く高度に達することができる。全ての列は、対応するパワーロープを介してドラムまたはウインチに拘束される。このドラムまたはウインチの回転方向は、気流の牽引によってロープが出ていくように、または再度ロープを巻き取るように切換えることができる。パラカイトの全ての列は、各列カイトに接続された、「キャップタイプ」と呼ばれる第２のロープを装備し、この第２のロープによりパラカイトを選択的に折り畳むことが可能となり、巻き戻しの手順が容易となる。減速機を介して、各ウインチの回転運動が発電機に伝わり、発電機は作動されると電気を発生させる。クラッチとギアを介して片方のパラカイトの列が上昇するとき、他方のパラカイトの列を回収する、単一のプーリシステムがある。したがって、捕らえられた風力エネルギーは力学的エネルギーに変換され、その一部はキャップが閉じられたパラカイトの列の回収に直ちに費やされ、一部は電気エネルギーに変換される。それぞれの列に拘束され、全ての作動サイクルにおいて膨張・収縮される気球用バルーンを介して、パラカイトは所望の高度で保たれ、キャップは固定された配向を有する。
【０００３】
中国特許第１，０５２，７２３号は一対のカイトを備える風力発電機を開示している。前記カイトを通して気流によって加えられた牽引力が、高抵抗ロープを通して地表面に配置されたドラムの回転に変換される。ウインチが液圧モーターを作動させると、電流生成が起こる。
【０００４】
英国特許第２，３１７，４２２号は、風の作用効果によって電流を発生させる発電機に接続された垂直シャフトを回転させる、複数のカイトを備える装置を開示している。これらのカイトは風によって押され、水平面上に円軌道を描く。全てのカイトは、飛行の連続性を保証するため、風の迎え角を修正できる装置を備えている。
【０００５】
米国特許第６，０７２，２４５号は、リングを形成するロープに接続された多数のカイトから構成された風力エネルギーを有効利用するための装置を開示している。複数のカイトは、上昇経路および降下経路を交互に行い、常に同じ方向に沿ってリングでの回転運動を確定するために駆動される。全てのカイトは、力学的エネルギーを伝えるためのパワーロープと、各カイトの風の迎え角を調整するための駆動ロープシステムに接続される。前記パワーロープは電気生産を起こすプーリの回転運動を決定する。前記駆動ロープは、上昇経路においてカイトが風によって上向きに引かれるようにする第１の位置、および下降経路においてカイトがより弱い風の推進力に吹かれるようにする第２の位置に各カイトを配置させるのに使用される。
【０００６】
米国特許第６，２５４，０３４号は、風力エネルギーを有効利用するために制御された高さで気流によって押されるカイト（「繋留航空機」）を備える装置を開示している。カイトはロープを通してウインチに接続され、ウインチは電気エネルギーを発生させる発電機を作動させる。カイト上に、風の迎え角を検出して変更し、遮断される風の前部区域を変更する、駆動システムが取り付けられている。このようなシステムは適切なセンサによって送られたデータをディスプレイ上で読み取るオペレータによって地上から制御されるか、または遠隔操作システムを介して自動的に制御される。カイトは、風下へ上昇するために高い迎え角で駆動される。上昇が終わると、迎え角は小さくなる。そして、カイト自体を風上へ移動させるためにカイトは滑空する。カイトは回収され、再び風下へ滑空して、上記サイクルが繰り返される。
【０００７】
米国特許第６，５２３，７８１号は、風力エネルギーを捕捉するためのカイト（「エアフォイル・カイト」）により構成される装置を開示している。このカイトは入口縁部、出口縁部、および２つの側方縁部を有する。このようなカイトはカイト自体によって支持されるメカニズムを通して操縦される。この装置はカイトの縁に接続されるロープを備えており、カイトは、これらのロープを通してピッチ角を変更することによって、操縦される。駆動メカニズムは電気を発生させる発電機を作動させるウインチにカイトを接続するパワーロープの内部に配置された電気ケーブルによって給電される。カイトは風に押されると、揚力を有効利用し、風速方向にほぼ垂直な経路を描いて上昇する。上昇が終わると、カイトは回収されて、その後再び風を捕らえるために駆動される。
【０００８】
米国特許出願公開第２００５０４６１９７号は、ロープによって発電機に接続されたウインチを作動させることによって電気を発生する、風力エネルギーを有効利用するためのカイトを備える装置を開示している。このカイトは風の迎え角を変更する追加的なロープによって動かされる。カイトは高い迎え角で上昇する。上昇を終えた後に、迎え角は最小となり、カイトは再び上記サイクルを始めるために回収される。
【０００９】
既存の従来技術を分析することによって分かるように、従来知られているカイトを装備している風力システムは一般に以下の共通する特徴を有する。
―カイトはパワーロープと駆動ロープとの両方を備えている。これは、電気生産を起こすロープ荷重がカイトの駆動機構に伝達されるのではなく、この機能を実行するのに適切に構成されたロープを介して、風力システムの他の構成要素に伝達されることを意味する。カイトを動かすパワーロープを使用しないと、すべての関連する短所を伴って、前記風力システムの構造が複雑になる。
【００１０】
―カイトは、カイト上に直接設置された機構によって、または補助の（駆動）ロープを介して駆動される。これらのロープの繰り出しと巻き取りは、地表高さに配置されるか地面から懸架され（すなわち、カイト自体で支持され）、そのような目的にだけ使用されるウインチによって行われる。駆動ロープを使用する場合には、地表高さにウインチを配置すると、駆動機構の重さを支えるために風の気流から得られるエネルギーの一部を消費せずに済む。
【００１１】
―カイトは、牽引力（すなわち、風速に平行な風の推進力成分）を有効利用することによって上昇するとき、電気を発生するために動かされる。このステップの後、カイトの回収は、制動効果を最小とするためカイトをフラグとして配置することによって行われる。限られた数の風力システムでは、カイトを上昇させるために、牽引力に加えて揚力（すなわち、風速に垂直な風の推進力成分）を有効利用することが考案されている。前者と比べ後者の駆動モードを使用することにより得られる利点は、カイトの抵抗だけではなく、カイトの揚力も電気を発生させるために有効利用される点である。とにかく、両方のモードで、断続タイプ作動サイクル（回収ステップと交互に起きる上昇ステップ）は、電気の生産を起こすカイトの牽引効果が、カイトによって描かれる経路の半分の間しか存在していないことを意味する（事実上、回収の間は牽引効果はない）。
【００１２】
―エネルギーの変換は、パワーロープを介して、発電機に接続されたウインチを回転させることと、場合により、減速機を介入させることにより起こる。カイトの回収がモーターを介してこのようなウインチを作動させることによって起こるので、作動サイクルの間連続してエネルギーを発生させることができない。そのような方法では、電気発生の断続が発生し、以前に生産されたエネルギーが消費される。蓄電池を使用することによって、外部利用者への連続した電流配達が可能になる。
【００１３】
―周期的な方法による電気の生産だけが注目されてきた。変換されるエネルギーの効率を最大にするために飛行時にカイトが描くべき経路の選択についてはほとんど完全に無視されている。
―カイトまたは連続的に接続された多数のカイトから成る列の制御システムに関する問題は、極少数のプロジェクトおよび研究でしか詳細に扱われていない。これは現在の研究が、新しいエネルギー生産システムの開発にではなく、既存のシステムの生産能力の向上に主に照準が合わせられているためである。
【００１４】
上記問題を部分的に解決するため、代わって、Ｓｅｑｕｏｉａ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｓ．ｒ．ｌ．による欧州特許出願公開第ＥＰ１６７２２１４号では、垂直軸タービンを使用する「回転木馬」タイプのシステムに接続されたカイトの飛行を予測的に適応してチェックすることで、気流の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムが開示されている。
本発明と同じ出願人によるＷＯ２００８／１２０２５７は、クレーム１のプリアンブルに記載の風力システムを提供することにより、上記の先行技術の問題を解決する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、カイトに牽引されるモジュールのレール上での移動によりエネルギーを変換する風力システムであってＷＯ２００８／１２０２５７の風力システムを改良した風力システムを提供して、上記およびその他の先行技術の問題を解決することにある。前記改良した風力システムは、受動的な磁気浮上とシステムのためのエネルギー発生の両方を提供する磁石帯を有する構成を提供する。そのような風力システムは、その上で作動するための浮きレールを備えるものとすれば、沖合での応用に有用な応用を見出だすことができる。
【００１６】
本発明の風力システムは、特に、カイトを駆動するモード、変換されるエネルギーの効率を最大にするため前記カイトが飛行する飛行経路、および風力システム構造が現段階の技術と異なる。本発明の風力システムにおいては、それぞれのモジュールが少なくとも１本のロープを介してカイトの列に接続され、カイトの列は風に押され適切に駆動され、各モジュールはモジュールレベルで牽引力を発生し、この牽引力によって一つの閉鎖経路を実行する少なくとも１本のレール上でモジュールが移動し、モジュールおよびレールと協働する発電システムを介して電気エネルギーを発生する。
【００１７】
この風力システムにおいて、前記カイトは風から得ることができる風力エネルギーを最適化するために飛行時に最適経路を描くようにする、高性能制御システムによって駆動される。
本発明の風力システムを構成するカイトが、エネルギーを風力システムのモジュールに伝達するロープと同じロープにより駆動される。
【００１８】
この風力システムにおいて、風力システムのモジュールと一体になって地面に隣接して配置され、場合により減速機を介して、ウインチに接続されたモーターを作動させる高性能制御システムによってカイトは駆動され、前記ウインチは、それらの周りに巻かれたロープを繰り出したり巻き取ったりすることによってカイトを駆動し、かつエネルギーを変換するためのロープ荷重を支えるという両方の機能を果たす。
【００１９】
この風力システムにおいて、揚力を主に有効利用することによって風力エネルギーを変換できるようにするために、かつ作動サイクルのほぼ全期間、牽引効果が存在する経路を描くためにカイトが駆動される。
この風力システムにおいて、ウインチの回転運動によってではなく、風力システムのモジュールの移動により、エネルギー変換が行われる。
【００２０】
この風力システムは、前記モジュールに接続されたカイトによる牽引効果によるモジュールの移動を有効利用することによってエネルギーを変換し、少なくとも１本のレール上を移動する、少なくとも１つのモジュールを有するリングガイドを含む。
【００２１】
前記システムを構成するカイトは、同じカイトの上に配置され、圧力勾配の上昇をもたらす乱流を引き起こすスポイラーを介して駆動することもできる。
ロープを収納して、カイトの列を駆動するために備えられた構成要素がカイトの回収システムに隣接する各モジュール上に搭載される。
カイトの回収システムが水平面および鉛直面の両方で回転する可能性を有し、指向されるように構成された端部部品を有している。
【００２２】
本発明の上記若しくは上記以外の目的および利点は、以下の記述から分かるように、請求項１に記載されているような、カイトに牽引されるモジュールのレール上での移動によってエネルギーを変換する風力システムにより得られる。
【００２３】
本発明の好ましい実施例と非自明な変形例が従属クレームの主題である。
本発明は、以下に添付される図面および非限定的な例として挙げられたいくつかの好ましい実施態様により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図１は、本発明に係る風力システムの好ましい実施態様の斜視図を示す。
図２は、図１の風力システムの構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図３は、図１の風力システムの別の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図４は、図３の構成要素の別の斜視図を示す。
図５は、図１の風力システムの拡大斜視図を示す。
図６は、図１の風力システムの別の拡大斜視図を示す。
図７は、図１の風力システムの別の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図８は、図１の風力システムの別の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図９は、図８の構成要素の拡大斜視図を示す。
図１０は、本発明に係る風力システムの好ましい変形の斜視図を示す。
図１１は、図１０の風力システムの拡大斜視図を示す。
図１２は、図１０の風力システムの構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図１３は、図１２の構成要素の別の斜視図を示す。
図１４は、図１０の風力システムの別の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図１５は、図１および図１０の風力システムの別の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図１６は、図１および図１０の風力システムの他の構成要素の好ましい実施態様の拡大斜視図を示す。
図１７は、図１６の構成要素の別の拡大斜視図を示す。
図１８は、２つの駆動ステップでの本発明に係る風力システムの別の好ましい変形の概略図を示す。
図１９は、図１８のシステムの拡大概略図を示す。
図２０は、２つの駆動ステップの図１８の風力システムの構成要素の好ましい実施態様の概略図、および前方からの断面図を示す。
図２１は、いくつかの駆動ステップでの本発明に係る風力システムの概略図を示す。
図２２は、気流に入れられ静止した空気力学的表面およびその結果発生する関連する力の概略図を示す。
図２３は、風速に対して垂直方向に沿う動きのない空気力学的表面およびその結果発生する関連する力の概略図を示す。
図２４は、図１の風力システムの拡大斜視図を示す。
図２５は、図１の風力システムの拡大斜視図を示す。
図２６は、図５の風力システムの拡大概略図を示す。
図２７は、図５の風力システムの拡大概略図を示す。
図２８は、本発明に係る風力システムの好ましい実施形態の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
さらに以下の記述から詳細が分かるように、一般に、本発明に係る風力システムは、パワーカイトが少なくとも１本のロープにより接続され、気流に入れられた少なくとも１つのパワーカイトの推進力の下で、好ましくはリング型閉回路を構成するために作られた、レールに沿って平行移動するように構成された少なくとも１つのモジュールを含む。前記モジュールは、対流圏レベル（地表面から約１５ｋｍまで広がっている）で捕捉された風力エネルギーを電流に変換する自動発電機のように作動する。特に、それぞれのモジュールに隣接して、連続的に接続されたカイトの列を介して風からエネルギーは得られ、該カイトの列は、前記高性能制御システムによって自律的に制御されるサーボ補助ウインチによって駆動される。
【００２６】
前記図面を参照すると、本発明に係るエネルギーを変換するための風力システム１には、少なくとも１つのパワー翼形状物２を含み（以下、簡潔に「カイト」とする）、前記カイト２は、少なくとも１つの気流Ｗに入り、電気を発生するため少なくとも１本のロープ４を介して少なくとも１つのモジュール５と接続され、このモジュールは地面に隣接して配置され、少なくとも１本のレール６または７に沿って移動するように構成されることが理解できる。カイト２は、それらと接続されたモジュール５を引っ張り、少なくとも１つの発電システムを介して風力エネルギーを電気エネルギーに変換できるようにするために駆動される。前記発電システムは、以下で説明されるように、モジュール５ごとに少なくとも１つの発電機またはモーター２０および／または２１を含む。ロープ４は、モジュール５を引くためカイト２へまたはカイト２から力学的エネルギーを伝え、かつ、カイト２自体の飛行軌道を制御するように構成される。
【００２７】
以下、本発明に係る風力システム１の好ましい実施態様を説明する。風力システム１の各構成要素に関して、達成可能である性能を損なわずに、システム１の全体のコストとサイズを大いに減じることができる一連の代替の特性と機能性がさらに含まれる。そのような目的のために、コンピュータ支援マルチ評価基準決定手法は、その目的が装置操作と生産性を最適化することである制御方法と同様に、最良の構造的構成に達する最適経路を明確化する手助けとなる。
【００２８】
設計の選択肢として連続的または離散的なタイプがある。解決策に適用された費用、重さ、抵抗、長さ、角度などの属性を変えることによって得られる利益を関係づけることによって、連続的機能を容易に検討できる。離散的な代替手段はリストアップされなければならず、風力システム１のそれぞれの構成要素に関するそれらの主要な特性を以下に記載する。
【００２９】
本発明の風力システム１は、例えば、サーフィンやカート等の、特定のスポーツ活動のための特殊な帆を製造するのに通常使用される繊維を織ることによって作られるカイト２を含む。最近の空気力学研究のおかげで、カイト２は市販されており、コントロールと操作の容易性についての所定の要求を満たすことができる。適切にカイト２を動かすことによって、風からのエネルギーの伝達を調節することが可能である。これが基礎となり、気流Ｗによってもたれされる牽引力が最大になるように、同時にレール６上のモジュール５の動作が損なわれないようにカイト２を動かさなければならない。したがって、常時同じ方向に沿ってレール６の上でモジュール５を移動させる牽引力を発生させるようにカイト２を動かさなければならない。後にさらに詳細が理解されるように、風からのエネルギー伝達を適切に調節することによって、そのような結果が得られる。
【００３０】
飛行時のカイト２がそれらの操作速度で上昇する傾向があるとき、システム１の基部に接続されたロープ４の空力抗力は、カイト２の迎え角を変更するチェーンタイプのひずみを含意し、より高い効率でカイトを滑空位置に就かせる。カイトをわずかに引き上げるか、はためかせるようにカイト２の迎え角を調整することによって、カイト２の見かけの速度を安定させる本質的なフィードバックタイプのシステムが得られる。
【００３１】
カイト２が風から得ることができるパワーは、カイト２の空気力学的効率とその面積の両方の関数である。特に、前記パワーは前記空気力学的効率の二乗で、前記面積に対しては直線的に増大する。したがって、カイト２が風から得ることができるパワーを最大にする最適な答えを見つけるために、これらの２つの因子を調整することは可能である。
【００３２】
カイトの効率はカイトの形状に依存する。したがって、最適な形状の選択は、高い空気力学的効率を得るための決定的な貢献をする。しかしながら、牽引力と揚力の応力がカイト２にかけられるときも（以下で詳細に説明されるように）、そのような最適な形状を保たなければならない。そのような目的のために、半剛体のカイト２を使用することが可能である。完全に柔軟なカイト２とは異なり、半剛体のカイト２は、例えば、非常に軽いフレームを備える。これにより、例えば、剛性グライダー翼と同様の形状をとることができる。例えば、重合体で作られたひし形としてカイト２を構造化できる。半剛性材料の使用は、空気力学的効率がより良いだけではなく、操作もより容易であるので、性能をかなり改良できる。特に、剛性は、以下で説明される対応する回収システム８でカイト２を回収するために有用である側面の柔軟性を確保するためにカイト２の２つのサイズが非対称である場合がある。
【００３３】
本発明の風力システム１が風Ｗから得なければならないパワーを最大にするために、それぞれのモジュール５に、ロープ４の牽引力をまとめるようにカイト２の列３を形成する、互いに連続的に接続された多くのカイト２を使用することが好ましい。そのような方法で、それぞれのモジュール５が遮断できる風の前部区域Ｗが大きくなる。これはモジュール５を移動させる牽引効果の増大およびその結果としての作動サイクル毎に発生することができる電気エネルギーの増大をもたらす。カイト２の列３毎にロープ４の単一のシステムを介してモジュール５に接続される。その結果、風力システム１の動作原理は列３において連続的に接続されたカイト２の数に依存しない。また、そのような多層配置は、遮られる風の前部区域Ｗを増大させるだけではなく、単一の物体または適切に集められた物体として作られる場合、空気力学的効率を向上させるという見込みも生じさせる。事実上、ロープ４がカイト２の「壁」として一体化されてもよく（図示せず）、また、カイト２の壁自体がカイト２間の接続要素になり得て、順番にエアフォイル・セクションを露出して、幾何学的に安定するようにアセンブリを維持してもよい（図示せず）。これにより、最大のシステム速度領域でロープ４（および、従ってそれらに対向する牽引力）を取り除くことができる。この結果を得るため、カイト２はその端壁が別のカイト２と接続するために延びている円弧形状か、１つまたは２つの接続壁を有する平面翼に近似する傾向がある形状をとることができる。
【００３４】
以下、完全性を期して、風力システム１がそれぞれのモジュール５についてカイト２の列３を有する場合を説明する。重ね合わされたカイト２の数は任意に増加できる。そのうえ、単一の列３を構成するカイト２の数を増加させるとき、広範囲の領域を一定に保つことによって、カイトのサイズは小さくなる。後にさらに詳細に理解されるように、これでカイトの回収および放出操作はより簡単になる。本発明に係る風力システム１の実施態様では、同じ列３に属するカイト２はすべてが同じサイズではないことを規定する。列３の最上部位に位置するカイト２は、最下部位に位置するカイト２とは異なる寸法関係と相対的な空気力学的効率を有する。モジュール５に最も近いカイト２は、より大きい面積で特徴づけられ、列３の上側の端に向かって進むにつれてカイトのサイズが小さくなる。この構成を採用するのは、ロープ４を介して拘束するモジュール５からカイト２が遠ければ遠いほど飛行時の速度がより早くなるからである。したがって、カイト２の列３の下側の端から上側の端へ進むことによって、カイトの表面積を次第に減少させることによってカイト２の飛行速度の増加を償うことは可能である。そのような方法で、風Ｗから得られるパワーは、同じ列３におけるそれぞれのカイト２において同じである。
【００３５】
本発明に係る風力システム１は、カイト２からおよびカイト２への力を伝達するために構成され、エネルギーを変換しカイト２自体の飛行軌道をチェックするためのモジュール５を引くために使用される牽引ロープ４を含む。牽引ロープ４は、大きめになる可能性があるがこれによりこれらの空力抗力の増加を引き起こすことは不可避であるため、正確な大きさにしなければならない要素である。本発明に係る風力システム１の実施態様では、ロープ４に可変断面を有する（図示せず）ことを規定する。特に、風力システム１のモジュール５に隣接するロープ部分（すなわち、連続したパワー操縦をうけ、そのような操縦を実行するために採用され以下で説明されるシステムに接触するロープ４の部分）は、カイト２の列３に隣接するロープ４の部分に比して、寸法が大きい。これで、より大きい磨耗抵抗を得ることができる。ロープの断面のサイズ変化は、連続しているか、オフセットを伴って段階的に設定されうる。より高速にさらされるロープ４の断面の抗力（すなわち、カイト２の列３に隣接するロープ４の長さ部分）をさらに減少させるために、これらの長さ部分に隣接するロープ４の断面を、例えば、わずかな非対称の揚力を発生させて乱流および振動現象を避けるカイトによって、空気力学的にモデル化できる。例えば、ロープ４を星形状断面を有する押出されたさやでコーティングすることにより（図示せず）、そのような結果を得ることができる。このように、カイトの近似が実現するまで、前記さやの星状突起は風Ｗによって偏向される。振動係合の場合には、前記突起は静止的エネルギーを吸収するために相互摩擦を生じ、その結果、振動を減衰させる。
【００３６】
本発明に係る風力システム１は、カイト２を動かして気流エネルギーを電気エネルギーに変換するために構成された、例えば、ホイール１６、１７によって、または磁気浮上によって、少なくとも１本のレール６の上を移動する少なくとも１つのモジュール５をさらに含む。モジュール５は地面に隣接して配置され、それぞれのモジュール５は、カイト２からの、そして、カイト２への力を伝達するために構成され、エネルギーを変換しカイト２自体の飛行軌道を制御するためのモジュール５を引くために使用される少なくとも１本のロープ４を介してカイト２の列３に接続される。
【００３７】
上記図面を参照すると、風力システム１の各モジュール５は、少なくとも１つのトロリー１１を含み、このトロリーによってモジュール５は少なくとも（１本の）レール６の上を移動することが理解できる。風力システム１を操作するとき気流と対向する抵抗を最小化するように、風力システム１のモジュール５のトロリー１１の形状は好ましくは空気力学的にモデル化される。
【００３８】
それぞれのモジュール５は、カイト２の自動操縦と電気エネルギーの発生のためのすべての必要な構成要素を備えている。力学的エネルギーの電気エネルギーへの変換は、例えば、発電システムを構成するレール６上でのモジュール５の牽引効果により回転するホイール１６、１８に直接接続される発電機２０および／または２１を介して行われる。ホイール１６による発電機２０および／または２１の作動に代わる選択肢として、力学的エネルギーの電気エネルギーへの変換は、リニア磁気モーター（図示せず）を用いることによって、可逆的に起こすことができる。したがって、各モジュール５は他のモジュール５から独立してパワーを伝送することができる発電機のようなものである。
【００３９】
本発明の風力システム１は、それぞれのモジュール５上で作動してカイト２の飛行を自動的に制御する高性能制御システム、および前記高性能制御システムと協働して、ロープ４を介して接続されるカイト２による牽引効果によってレール６に沿ってモジュール５が移動する間に発電機２０および／または２１によって発生される電気エネルギーの蓄積と伝送を管理する供給システムをさらに含む。
【００４０】
全てのモジュール５について、前記高性能制御システムは、モジュール５が閉路上を動くように牽引効果を有効利用するためにカイト２の列３を駆動する。特に、前記高性能制御システムは、前記高性能制御システムの地上構成要素に、好ましくは無線モードで、情報を送るカイト２に配置される自律給電部を備える１セットのセンサと協働する。前記高性能制御システムは、これらの情報を、１セットの接地センサから得られる他の情報（例えば、以下にさらに詳細に言及する、複数対のモーター２８を読むことによって決定されるロープ４の負荷の値）と統合し、風力システム１が作動するときカイト２を自動的に動かすために情報処理を行う。
【００４１】
カイト２の駆動に関して、本発明に係る風力システム１は２つのモードを提供する。
第１のモードの特徴は、駆動ロープとしてパワーロープを使用することにある。したがって、カイト２のそれぞれの列３は、一対のロープ４を介して対応するモジュール５に接続される。前記ロープ４はまず、気流Ｗから得られた力学的エネルギーの伝達により、モジュール５を引くことができる（したがって電気エネルギーを発生できる）。前記ロープ４は、カイト２の列３を駆動するために適切なウインチ２４および２５でさらに繰り出され、巻き取られる。
【００４２】
第２の駆動モードの特徴は、カイト２上に搭載されるスポイラー（図示せず）を使用することにある。そのようなスポイラーを介して、カイト２を動かす圧力勾配を生じる乱流を作り出すことが可能である。前記スポイラーは、例えば、圧電システム、形状記憶高分子および／または繊維のひずみが能動的にチェックされる形状記憶合金の繊維を通して作動できる。そのようなシステムは自律給電部を備えるか、モジュール５からカイト２に達するケーブル（図示せず）を通して給電できる。スポイラーを作動させるための制御は、好ましくは前記高性能制御システムによって無線モードで送られる。前記スポイラーを使用することによって、必ずしもロープ４を使うことなくカイト２を動かすことが可能である。そのような場合には、すなわち、カイト２の操縦を管理するシステムがこれらカイトの上に配置され、負荷を伝達しモジュール５を牽引できるようにするために排他的に使用される単一のロープ４でカイト２の列３を対応するモジュール５に接続できる。
また、カイト２の運転は、上記モードの両方を採用することによっても行うことができる。
【００４３】
要約すると、カイト２を駆動しカイト２からの牽引力を得るために、駆動ロープ４が１本か複数本かによってアプローチは異なる。１本のロープ４は、カイト２の作動システムを操縦する機会を必要とするため、牽引力の伝達が制約を受ける。２本のロープ４では、牽引機能と駆動する機能が重なる。ロープ４の数を増加させることによって、カイト２の迎え角の是正のような駆動機能、安全機能、および迅速な落下機能をさらに追加することが可能となる。したがって、ロープ４によって駆動する場合（スポイラーのサポートのあるなしにかかわらず）、一対のロープ４を介してカイト２の各列３を対応するモジュール５に接続しなければならない。代わりに、スポイラーのみで排他的に駆動する場合は、１本のロープ４がカイト２の列３とモジュール５の間の接続要素として作動する。したがって、そのような場合では、ロープ４を駆動するまたは収納するモジュール５の要素の数は減り、風力システム１の構造が大いに単純化される。
【００４４】
以下に、本発明に係る風力システム１において、一対のロープ４によってカイト２の駆動を行う場合を簡単に説明する。以下で詳細に分析する風力システム１のそれぞれの構成要素において、それぞれのモジュール５を引くのに１本のロープ４を使用する場合に導入することもできる単純化の例を以下に記載する。
【００４５】
また、ロープ４の数を制限することが空気力学的観点から有利であっても、単なる運転と牽引に加えて、２本のロープ４を用いる解決策は非常時の操縦を実行するという可能性も提供する。指向性運転は適切なロープ４の長さを限られた差異変化で変えることにより得られるが、ロープ４の前記差異変化がカイト２の翼の開口より大きくなると、以下「翼の横滑り」と定義される上昇、が取り消される状況が起こる。この状態下では、迅速に戻す必要があり、エネルギーを浪費することなくロープ４を迅速に巻き取ることは可能である。しかしながら、そのような迅速な降下の間、翼の横滑りの効果によって、実質的に制御不能となってカイト２がスピンしてしまうリスクがある。そのような制御不能を防ぐため、所望の高さに達したとき迅速な降下を容易に止めることができ、通常の生産的な飛行状態を正しく回復できる、空気力学的装置および配置をカイト２に備えることは可能である。翼の横滑りステップでは、カイト２の側面の縁は迎え縁になって、３次元空間での位置追跡設備、および横滑り操縦の作動および安定化システムの両方を収容する（図示せず）。前記作動および安定化システムは、例えば、前記高性能制御システムによって制御される指向性スポンソンおよびスポイラーによって特徴付けられる。
【００４６】
通常飛行状態下では、前記指向性スポンソンは推力方向に対して横向きとなり、カイト２の効率を変えないように屈曲して見えなくなる。翼の横滑りのとき、前記指向性スポンソンは持ち上げられ、正しい方向に現れる流れによって作動される。したがって、前記指向性スポンソンは、操縦の安定性を受動的に改善する翼の横滑りに不適切に使用されると、カイト２の貫通のリバランスに同調する。更なる安定化アレンジメントは、（既に前述したように）適切に配置され、スピンする傾向を相殺するために、飛行追跡センサの情報を、直接的にまたは地面からの制御により、使用する論理によって幾何学的に作動させられた、１つまたは複数の前記スポイラーを用いて能動的に得られる。
【００４７】
横滑り操縦の前記作動および安定化システムは、降下時のカイト２の迅速な高度是正／減少を可能とし、一旦必要な高さに達するかロープ４が延長されると、正常の飛行に適合するロープ４の異なる長さに戻すことによって上昇を回復する。
【００４８】
本発明に係る風力システム１において、横滑り操縦の前記作動および安定化システムは主に大気空間の領域において迅速で制御された離脱に応用される。
【００４９】
本発明に係る風力システム１は、カイト２について少なくとも１つの回収システム８をさらに含む。以下の記述では、非限定的な例として２つの好ましい実施態様に従って、風力システム１を説明する。そのような実施態様は主にカイト２の回収システム８がサポートされるモードによって区別される。
【００５０】
最初の実施態様に従って、本発明の風力システム１は、両方のエネルギー変換発電機２０および／または２１とカイト２を駆動するシステム構成要素の両方が隣接して配置される単一のトロリー１１を含む少なくとも１つのモジュール５を含む。図５から図９を参照すると、回収システム８は端部に隣接する風力システム１のモジュール５に拘束されることが分かる。回収システム８の重量は、複数のタイロッド１４からなる延伸柔構造１２を介して支えられ、これらタイロッドの一端は回収システム８に拘束され、その他端は垂直な構造１３、例えばそれぞれのモジュール５が備えている格子に拘束される。延伸柔構造１２は風力システム１のそれぞれのモジュール５をさらに少なくとも２つの可能な隣接したモジュール５に接続する。互いに異なるモジュール５を接続することによって、たとえあるモジュール５において牽引効果が欠けていても、牽引効果が存在している風力システム１の他のモジュール５によって引かれるようになる。このことによって、モーターとして電気を発生させるために使用される発電機２０および／または２１の作動を避ける（またはできる限り遅らせる）ことができ、モジュール５が進むようにできる。下記で詳細に説明する。
【００５１】
また、そのような実施態様によれば、例えば、クッション付きホイール１７を回収システム８に備えることができ、これらホイールによって回収システム８は補助レール７に載置される。そのような方法で、回収システム８の重量はタイロッド１４のシステムによって完全に支持されているのではなく、地面に一部支持されている。
【００５２】
圧縮状態で作動する要素を牽引ロープのシステムと正確に接合する柔軟構造延伸技術を用いる風力システム１の実施態様は、風力システム１全体におけるカイト２のそれぞれの列３の力および過渡現象を分割し弱めて、単一のモジュール５間の協働をもたらし、大型化の必要性を減じる。
【００５３】
延伸柔構造１２が全体として取り得る形態は、慎重なシミュレーション分析の対象であるが、理想的には麦わら帽またはカップ（図示せず）に類似した、円筒対称性に従って展開される三角形の切断面の傾向により構成されると想定できる。
延伸柔構造１２が支持しなければならない応力のうち、実際にエネルギーを発生させる接線方向のカイト２の牽引力成分がある。前記のように補助レール７がなく、かつ風力システム１が停止状況下（回収システム８がカイト２の牽引力の垂直成分によって支持されていないか軽量化されていないとき）、延伸柔構造１２は、何よりも厳しい要素の一つである回収システム８の重さも支えなければならない。この条件下では、回収システム８の全重量が、幾何学的形状が風力システム１の閉路に追従するリング（図示せず）を含む延伸柔構造１２によって静的に支えられる。そのようなリングは様々なモジュール５に対する組み合わされた動きに追従することができる。
【００５４】
本発明に係る風力システム１の第２の実施態様は、例えば、異なる高さに配置される平行なレール６の上を移動する少なくとも２個のトロリー１１を備える少なくとも１つのモジュール５を含む。図１０から図１４を参照すれば、そのような実施態様に従って、それぞれのモジュール５について、回収システム８が２つのトロリー１１に拘束されていることが分かる。一方のトロリー１１は、ロープ４をカイト２に向かって放出する回収システム８の端部に隣接して配置され、エネルギーの転換を起こす発電機２０および／または２１を備えている。他方のトロリー１１は、回収システム８の他方の端部に隣接して配置され、カイト２を動かし、ロープ４を収納するように対処する複数の他の構成要素を備えている。さらに、前記実施態様でも述べたように、回収システム８は、例えば、クッション付きホイール１７を備えることもでき、これらホイールにより回収システム８の支持に貢献する補助的な中間的レール７上に配置される（図示せず）。電気を発生させる発電機２０および／または２１を有する一つのモジュール５を両方のトロリー１１に備えることは可能である。以前に述べられたことに従って、全てのモジュール５について、発電機２０および／または２１が単一のトロリー１１上に配置される場合を以下に参照する。異なる高さにトロリー１１がその上を移動するレール６を配置することにより、風力システム１が作動するとき、ロープ４への抵抗がより小さくなるように、地面に対してカイト２の列３に向かって回収システム８を傾斜させることが可能となる。また、この実施態様は、風力システム１のそれぞれのモジュール５を、少なくとも２つの隣接するモジュール５に接続させるため、延伸柔構造１２を備える。異なるモジュール５を互いに接続することによって、たとえあるモジュール５の牽引効果が欠けていても、このようなモジュール５は牽引効果が存在している風力システム１の他のモジュール５により引かれるようになる。
【００５５】
上記で説明された両方の実施態様において、カイト２の回収システム８はそれらを回収し、かつ放出するシステム（図示せず）によって統合される。カイト２の列３に接続された一対のロープ４は、回収システム８を横切り、ロープ４の力のピークを吸収する少なくとも１つのシステム（図示せず）と、ロープ４に摩擦を供給する少なくとも１つのシステム（図示せず）を備える伝達システム上を進む。前記伝達装置は、カイト２の列３を駆動する４つのウインチの少なくとも一対を含む巻き取りおよび繰り出しシステム２２、および少なくとも一対のウインチ２５からなるロープ４の格納システム２３に向かってロープ４を動かす。格納システム２３のそれぞれのウインチ２５は、ロープ４がそれぞれのウインチ２５へ規則正しく巻かれるように強制する駆動モジュール２６を備える。
ロープ４は、風力システム１のカイト２とモジュール５との間を接続しかつ力を伝達する要素である。カイト２の列３が風Ｗによって持ち上げられるとき、牽引効果が発生して、モジュール５を平行移動させ、その結果、発電機２０および／または２１を通して風力エネルギーを電気エネルギーに変換する。それぞれのロープ４の長さと直径は、ロープが作動する風況と安全状況によって決定されることは明らかである。
【００５６】
本発明に係る風力システム１は、カイト２によって牽引されるモジュール５がその上を移動する、少なくとも１本のレール６をさらに含む。上述のように、風力システム１のモジュール５は、カイト２の回収システム８の重量を分配するために、多数のレール６および７の上で移動することができる。
好ましくは、レール６および７は閉路を描く。単純な経路は円形であるが、風力エネルギーの有効利用を最適化するための経路を選ぶことが適切である。例えば、風Ｗが主に一方向に吹く領域で風力システム１を実現しようと仮定すると、風力システム１のモジュール５が風Ｗが吹く方向と直角をなす主軸を有する楕円形の経路を描くようにするのが好都合である。カイト２による風力システム１のモジュール５の牽引力は、気流がカイト２に当たると発生する力の揚力成分を有効利用することによって起こるという事実によって経路の選択が決定される。以下にその詳細を説明する。
【００５７】
レール６および７が閉路を描くなら、風力システム１のモジュール５にはモジュール５の動きによる径方向の遠心力、およびカイト２の列３の牽引力の径方向成分がかかる。そのような力に対抗するために、風力システム１のレール６を適切に傾斜させることが好都合である場合がある（図示せず）。レール６を傾斜させることは、容易に推論でき、モジュール５のホイール１６にかかる力を分解することによって大きさを決めることができる。風力システム１のモジュール５が多数のレール６および７の上で移動するならば、そのようなレール６および７は平行でかつ同心でなければならないことは明らかである。
【００５８】
好ましくは、レール６および７は地面上に配置されず、柱という手段によって持ち上げられている。適切な高さにモジュール５を保つことによって、カイト２が誤って落下しても、地面にカイト２を滑らせるというリスクがない。レール６および７を支える構造は、高い安定性を確実にして、風力システム１のトロリー１１によって必要とされる幾何学的精度要件を満たすために、大きい慣性を持たなければならない。
前記したように、風力システム１が多くのレール６および７を有するなら、カイト２の列３の方向に、地面に対して回収システム８を傾斜させて維持するため、異なった高さにレール６を配置することが好都合である。よって、風力システム１が作動するとき、回収システム８によるロープ４に対する抵抗が減じられる。
【００５９】
風力システム１に備えられるレール６および７は２つのカテゴリに分類できる。主レール６と補助レール７に位置付けることができる。主レール６は、風力システム１のモジュール５のトロリー１１がその上で移動するレールである。補助レール７は、クッション付きホイール１７がその上で移動するガイドであり、カイト２の回収システム８の重量を支持するのに貢献する。
本発明に係る風力システム１のレール６および７は、風力システム１のモジュール５がホイール１６、１７によってまたは磁気空中浮揚を通して排他的に移動するという事実によって、一般的レールまたは磁気レールでありうる。特に、主レール６は磁気でありうるにも関わらず、補助レール７は一般的なレールであることが好ましい。
【００６０】
一般的な主レール６は、その上を移動するトロリー１１の下部を「取り囲む」ような外形を有する。以下で詳細に説明するように、一般的なレール６の上を移動する風力システム１のモジュール５のトロリー１１は、ホイール１６の３つのグループを備えている。単一のモジュール５に注目すると、ホイール１６の一つのグループは垂直方向に沿ってモジュール５の重さの大部分を支えなければならず、ホイール１６の残りの２つのグループは、モジュール５が遠心力のためひっくり返るのを防ぐ役割をする。一般的な主レール６は、２つの水平面（下側の平面と上側の平面）上、および垂直面上をホイール１６が回転するように実現化される。そのような目的のため、レール６の断面は、例えば、特に図１２に示すように、その凹部に隣接する２つの対面する「Ｃ」字状の外観をしていると想定される。代りに、もし補助レール７の機能がカイト２の回収システム８を単に支持する役割のみを有するもっぱら一般的なタイプのレールであれば、そのような構成は補助レール７に隣接して配置される必要はない。事実上、クッション付きホイール１７は単一の面の上を転がり、レール７は通常のガイドとして作用する。
また、二重の「Ｃ」字状の構成に代わる手段として、一般的な主レール６が、例えば長方形断面を有し、代わりに風力システム１のモジュール５のトロリー１１のホイール１６のグループを、例えばレール６を取り囲むような方式にアレンジすることが可能である（図示せず）。
【００６１】
他の代替の実施態様は最後に、ホイール１６に対するレール６の上下感覚の反転を実行することに存する。すなわち、ホイールを地面と一体化し、レールをカイト２に牽引させ、ホイールに固定されたすべての交流発電機を固定部上に収容する（図示せず）。そのような実施態様の利点は、マニホールドや滑り接触を必要とせずに、単純な電気接続である点である。
【００６２】
以下に詳細に説明するように、一般的な主レール６を使用する場合には、例えば、ホイール１６の回転により直接作動させられる発電機２０を通してエネルギー転換を行うことができる。しかしながら、それぞれのモジュール５による大電力を送る場合、一般的なレール６はホイール１６を回転させることによって発電機２０を作動させるのには適切ではないこともありえる。事実上、発電機２０に伝達されるべきトルクは単にレール６とホイール１６の間の転がり摩擦力を有効利用することによっては発生できないくらい高い場合もありえるし、転がり抵抗はレール６上のホイール１６の滑りを含むようなものでありうる。そのような場合、消耗を避けて力学的エネルギーを電気エネルギーに変換させるようにするためには、可逆的に使用されるリニアモーターに循環させることなくとにかく電流を発生させなければならず、少なくとも１つのラック１５を有する一般的なレール６に提供することが可能であり、このラック上で少なくとも１つの歯車１８がかみ合い、発電機２１を直接作動させる。以下で詳細に説明されるように、そのような場合、トロリー１１のホイール１６は主にサポート機能を果たす。ラック１５が有する歯状表面が、レール６の表面と直交しレール６によって描かれる閉路の中央方向に向くように、ラック１５は一般的なレール６上に配置される。ラック１５と噛み合い、ラック１５上で回転する歯車１８は、水平に配置され、この構成のため遠心力に対向する。その結果、それぞれのモジュール５にかかる遠心力は有効利用され（そして、同時に対比され）ラック１５上の歯車１８の良好な解除が保証される。
【００６３】
以下でより詳細に説明されるように、磁気浮揚が使用されるなら、主レール６は電磁石を具備し、電気を発生させるため可逆的に使用されるリニアモーターによる磁気浮上および／またはエネルギー変換を許容するように作製される。磁気浮揚に関しては、現在、以下の３つの技術を採用できる。
−電磁浮上：レール６の側面と下部の上で巻回される、一対のトロリー１１の構造の端部に配置された従来の電磁石（場合によりその超伝導点で冷却される）を使用することによって、浮揚が得られる。磁石はレール６に引き寄せられた状態でトロリー１１を支持する。
−電気力学的浮上：トロリー１１に配置され超伝導点で冷却される電磁石を使用することによって、浮揚が得られる。レール６の側壁に隣接して、トロリー１１に配置された半導体巻線によって磁場が発生する「８」の字状の巻線が存在し、前記「８」の字状の巻線のそれぞれの半分に隣接して生じる反対の磁極の効果により電流が誘導される。高レベルの磁極はトロリー１１の半導体の磁場を引き付け、低レベルの磁極はそれらと反発する。引力と反発力のそのような組み合わせによりトロリー１１は浮揚する。
−永久磁石による浮上：トロリー１１上に永久磁石を、レール６上に非給電電磁石を配置することによって、浮揚が得られる。前記トロリーが動くと、前記永久磁石はレール６の電磁石中に電流を誘導し、この電流が永久磁石によって作られた磁場に対して反発する磁場を発生させる。そのような反発力により、トロリー１１は浮揚する。
【００６４】
本発明に係る風力システム１において、磁気浮揚を使用する場合、使用する技術は好ましくは、超伝導体ソレノイドによって発生される流れと合わせることができる永久磁石による磁気浮上方式を提供する技術である。レール６上およびモジュール５のトロリー１１上における磁石と電磁石の構成、および磁気浮揚が得られる原則を、エネルギー変換、従って、電流生産がえられるモードと共に、以下で詳細に説明する。
【００６５】
以下に説明されるように、磁気浮揚を使用する場合でも、風力システム１のモジュール５のトロリー１１に、モジュール５の磁石とレール６の磁石の間に空隙を維持するのに貢献するホイール１６を具備させることが望ましい。
空隙を維持するためにのみ使用されるホイール１６は、例えば、前記した、一般的な主レール６の上を移動するトロリー１１のホイール１６の３つのグループと同様である。したがって、磁気浮揚の使用の場合には、一般的な主レール６は前記の一般的なレール（二重の「Ｃ」字形状構成か、または代替構成を有する）と磁気レールとの組み合わせでありうる。
したがって、風力システム１の全てのモジュール５は少なくとも１つのトロリー１１を備えており、このトロリーを介してモジュール５は少なくとも１本のレール６の上を移動する。特に、前述したように、モジュール５は、発電機２０および／または２１とカイト２を運転しロープ４を収納するための構成要素の両方が配置された単一のトロリー１１を備えることができる。２番目の実施態様では、それぞれのモジュール５に２つのトロリー１１を備える。エネルギー変換を実行する構成要素を備える高い高さにあるトロリーと、ロープ４が巻かれるウインチ２４および２５が配置される低い高さにあるトロリーである。
【００６６】
トロリー１１がレール６上を移動することが出来るモードとして、好ましくは以下の２つが挙げられる。
−一般的なレール６を使用する場合には、トロリー１１は滑らかなホイール１６および１７によってレール６の上を移動する。
−磁気レール６を使用する場合には、磁気浮揚原理を有効利用して、トロリー１１は永久磁石および／または電磁石によってレール６の上を移動する。
【００６７】
トロリー１１がホイール１６によってレール６の上を移動するなら、そのようなホイール１６は、例えば吸収材と平行して結合されたスプリングによって、風力システム１のモジュール５の残りの部分と結び付けられる。したがって、モジュール５は衝撃吸収性である。
前記のように、モジュール５と共に、トロリー１１が備えているホイール１６を３つのグループに分割することが可能である。異なるグループに属するホイール１６は、「Ｔ」字形状の構成をして、互いに垂直に配置される。特に、水水平面上にレール６があると仮定すると、以下のホイールがある。
−トロリー１１の大半の重量を支持する、水平面上を転がるホイール１６、
−トロリー１１が受ける半径方向の力に対抗する、鉛直面上を転がるホイール１６、
−トロリー１１が転倒するのを阻止する、水平面上を転がるホイール１６。
【００６８】
ホイール１６のこのシステムの存在により、トロリーはレール６のベッド内に保持され、トロリー１１が脱線するいかなる変化も回避する。そのような結果は一般的なレール６に適切な形状を与えることによって得られる。特に、前記のように、レール６がトロリー１１の下部を「取り囲む」ように、レール６が二重のＣ字形状断面を有するようにレール６を作製することができる。あるいは、例えば、長方形断面を有する通常のレールを使用して、同じホイール１６がレール６を取り囲むように、トロリー１１上にホイール１６を配列することができる（図示せず）。
採用した実施態様からは独立して、単一のホイール１６は、トロリー１１の平台に直接は拘束されないが、前記平台に順番に拘束されるトロリー１９に接合される。そのような解決策は、鉄道輸送でも採用されていて、さらなる安定性を前記システムに付与する。
【００６９】
磁気レール６を使用する場合には、モジュール５の磁石とレール６の電磁石との空隙は非常に小さくなるので、モジュール５とレール６が接触してしまう危険性が高くなる。これは本発明の風力システム１のモジュール５の高重量と、そのようなモジュール５にかかる応力のタイプおよび大きさとの両方が原因である。空隙を保持することを保証するため、磁気浮揚トロリー１１にも、電気エネルギーを発生させることなく、モジュール５のサポート機能のみを果たすホイール１６を備えることが望ましい。そのようなホイール１６は、例えば、トロリー１１を一般的なレール６の上で移動させるホイールと同じであってもよい。したがって、前記したように、磁気浮揚を使用する場合、モジュール５がその上を移動するレール６は、一般的なレールと磁気レールとの組み合わせであってもよい。
【００７０】
空隙保持に加えて、支持用ホイール１６の使用が磁気浮上方式技術としての、永久磁石による浮上の使用の場合に必要である場合がある。この技術を採用することによって、事実上、反発する磁場は運動状態下でのみ発生できるであろうから、そのような仮説の下では、動いていないモジュール５では浮揚は不可能であろう。支持用ホイール１６が存在することで、たとえ浮揚が全くないときでも、確実にモジュール５とレール６が接触しないようになる。磁気浮上方式なくモジュール５を強制的に運動可能な状態とすることがいっそう好ましい。
【００７１】
回収システム８は、静止しているカイト２を回収するのに使用する風力システム１のモジュール５の構成要素である。風力システム１はそれぞれのモジュール５に１つの回収システム８を装備している。好ましくは、前記回収システムは、カイト２の列３全体をその中に収納することを目的とする、少なくとも１本の筒状のパイプとして作製される。このため、回収システム８は、風力システム１の中で最も負荷が大きく、より重い構成要素である。回収システム８は、カイト２の垂直牽引力構成成分に対して、回収システム８の自重と、重力により対抗するように設計できる。カイト２の垂直牽引力構成成分は回収システム８の重量を支えるのに貢献するが、回収システム８の重量によりモジュール５が転倒しないように、風力システム１のモジュール５を設計することが望ましい。このことは、風力システム１が作動するときだけカイト２の垂直牽引力構成成分が存在するという事実によっても必要である。反面、風力システム１が静止しているとき、回収システム８の全重量はレール６にかかる。
【００７２】
各モジュール５について単一のトロリー１１を使用する場合には、回収システム８は、カイト２方向に進むロープ４が入る端部付近のトロリー１１に拘束される。したがって、回収システム８がモジュール５を転倒させないように、回収システム８の重量は延伸柔構造１２によって、さらに場合によって、補助レール７の上で動き回収システム８に接続されたクッション付きホイール１７によっても支えられる。
【００７３】
風力システム１のモジュール５が各モジュール５について２つのトロリー１１を備えている場合、回収システム８はその端部付近のそのようなトロリー１１に拘束される。したがって、最も内部のレール６は、風力システム１が作動するときロープ４と対向する抵抗を最小とするように回収システム８が適切に傾斜するように、低い高さに配置される。特に、回収システム８は水平面に対して上向きに傾斜している（図６および図１１に示す）。また、そのような傾斜はそれぞれのモジュール５について単一つのトロリー１１を使用する場合には、例えば、回収システム８を支持するクッション付きホイール１７がその上を移動する補助レール７を低い高さに置くことによって行われる。
【００７４】
各モジュール５についてトロリー１１を１つ使うか２つ使うかということには関係なく、回収システム８の端部部品１０は、水平面と鉛直面の両方に向くことができるように実現化される。これにより、カイト２を回収し放出する操作が容易になり、力の過渡現象の部分的な吸収が可能となる。特に、カイト２の放出操作の間、水平面に対して回収システム８の端部部品１０の傾きを大きくすることによって、回収システム８の上方端部を延長することで、飛行時にカイト２が落ち着くまでに要する時間を大幅に変更する高さに配置できる。カイト２は、より高い高度から飛び始める。カイト２の回収操作の間、回収システム８の端部部品１０は、前記回収操作の実行を容易にするために回収システム８の残りの部分と直線となるように並べられる。
【００７５】
回収システム８の端部部品１０の指向性能力は、例えば、回収システム８の上方端付近に少なくとも１つの関節継手９を設け、関節継手９付近の回収システム８にヒンジ結合された少なくとも１つの液圧シリンダ３２にそれぞれ拘束された３本のロープ３１のシステムによって、関節継手９の上から端部部品１０を動かすことによって得られる。これらの液圧シリンダ３２は、高性能制御システムによって駆動する液圧システムによって作動する。液圧シリンダ３２の代替手段として、リニア電気機械のモジュールを使用することもできる（図示せず）。
【００７６】
風力システム１のモジュール５が各モジュール５に２つのトロリー１１を備えるなら、回収システム８の出口縁付近のトロリー１１は回収システム８の指向できない部分、関節継手９の上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）に拘束される。
【００７７】
本発明に係る風力システム１が各モジュール５について単一のトロリー１１を備えるなら、風力システム１の可能な実施態様（図示せず）では、指向可能な手段は必ずしも回収システム８の端部部品１０のみではないことを前提とする。方向づけを許容する関節継手９は、回収システム８全体の方向づけが可能となるように、回収システム８の任意なポイントまたは回収システム８を起点に配置することができる。この実施態様においても、回収システム８の端部部品１０は、例えば、ロープおよび液圧シリンダを用いるシステムによって、駆動できる。回収システム８全体が方向づけできれば、操作は前記回収システムを支持する延伸柔構造１２によって行うことができる。
【００７８】
カイト２の回収と打ち上げの間、カイト２の列３が通過するのを容易にするために、好ましくは、回収システム８の出口縁はドーム型である。そして、前記出口縁に隣接して、回収システム８の端部部品１０は前記出口縁に向かって延びる増大区画を有する。
カイト２を保全する機能のためには、可能な保守管理を行うためにオペレータが回収システム８の凹部にアクセスできる必要がある。
【００７９】
回収システム８の形状は単に円筒状であってもよいが、空気力学的回転抵抗と構造的な抵抗に関する評価により異なるアプローチが示されるのであれば、格子壁に詰め物をするためのネットワークによりカイト２への接近とカイト２の閉じ込めがなされるような格子構造（図示せず）を用いて回収システム８を作製することもできる。最小格子セクションは三角形であり、カイト２を保全するための適切なスペースを保って、ロープ４を通す。放出と回収ステップの間、カイト２の列３がスライドするとき、詰め物ネットワークの特定の絡み合いにより、詰まる可能性が回避される。
それぞれの回収システム８の内部に、ロープ４を付随させながら、カイト２の放出と回収を行うシステムが配置される。
【００８０】
カイト２を回収して放出する前記システムは、回収システム８の内部に配置される、風力システム１のモジュール５の構成要素であって、このシステムによって、風力システム１が停止および始動するとき、それぞれカイト２の回収および打ち上げが行われる。
【００８１】
本発明に係る風力システム１は、例えば、アームと回転軸がある風力システムに備えられる回収および放出システムを備えることができる。
総合的に、これら回収および放出システムの各々は、２本のレールの上で移動するトロリーを具備し、このトロリーはこれらレールによって強制的に、対応する回収システム８の内部で、かつ前記回収システム８の軸と平行して移動させられる。ロープ４の供給プーリ３５の一対のシステムは、前記トロリー上に取り付けられる。風力システム１のモジュール５とカイト２の列３との間の相互連結部材として単一のロープ４を使用する場合には、ロープ４の供給プーリ３５の単一のシステムが前記トロリー上に取り付けられる。
【００８２】
カイト２の列３を回収する際、カイト２が回収システム８に隣接するとき、カイト２は前記回収システム８への導入を容易にするために（ロープ４および／またはスポイラーの対により）前記回収システム８の軸と平行して配置される。
カイト２の打ち上げおよび回収は、接触を必要とせずにカイト２を放出して取り扱うために適切に吹き出る圧縮空気のジェットを用いることでより簡単に行うことができる。この人工風の推進力を得る装置（図示せず）は、回収システム８の長さに沿って、端部部品１０内に配置することができる。この操作は多数の吹き出し点を介して行われ、これらの幾何学的位置は極めて多様な自由度で可能となり、正確で迅速な取り扱い装置を実現するために高性能制御システムによって制御される。
同じ人工風の推進力を得る装置は、カイト２の列３を回収するのを補助することができる。事実上、これらの装置により人工の気流を引き起こすことが可能であり、カイト２が回収システム８付近にあるとき、この気流を用いるとカイト２の操作容易性が保証される。
【００８３】
カイト２を打ち上げるには地表面で少なくともかすかなそよ風が存在することが必要である。低い高度ではわずかな風しか吹かない場合は、以下に言及するモーター２０を、カイト２を上昇させる微風を人工的に起こすための風力システム１のモジュール５を始動するために作動させる。
風力システム１はそれぞれのモジュール５に隣接するカイト２の回収および放出システムを備えている。
【００８４】
カイト２の回収に関する代替の解決策は、風力システム１のモジュール５に搭載する代わりに、地面に、回収システム８を配置することにある。前記解決策はかなりの利点がある。第１に、風力システム１の全てのモジュール５は、単一のトロリー１１を備え（回収システム８を支持するように構成される外側のトロリーがもはや不要であるので）、その結果、風力システム１は、単一のレール６を有する。別の利点は、モジュール５と一体になった回収システム８を用いる解決策と較べて、それぞれのモジュール５の慣性が回収システムで非常に小さくなるので、風力システム１を始動するのに消費されるべきエネルギーが低減されることにある。最終的に、回収システム８による空力摩擦はもはや存在しないので、風力システム１のトロリーの空気力学は向上する。これにより、カイト２によって捕捉される同じ風力エネルギーでのエネルギー変換効率が高くなる。
【００８５】
例えば、地面にある回収システム８は、地面に隣接して配置されたヒンジ結合されたカバーを備えた容器であってもよい。前記容器は、カイト２の少なくとも１つの列３を収納するように構成された形状を有する。水平面上に、回収システム８を放射状に配置し、レール６によって位置決めされた閉路の内側と外側に設置することができる。回収システム８を地面に対して傾斜させることに関しては、カイト２の回収と離陸操作の間、（そのような操作を容易にするために）回収システム８を地面に対して上向きに傾斜させているが、それ以外の期間については回収システム８はほぼ水平に配置される。特に、それぞれの回収システム８は２つの動作：回転平行移動動作および収納動作を行うことができる。
【００８６】
回転平行移動運動は、回収システム８を適切に上向きに傾斜させることによって回収システム８を持ち上げることにある。それぞれの回収システム８は横方向に配置されているリニア作動装置３７を介して扱われる。前記リニア作動装置３７は、回収システム８の２つの側面に配置され、地面の上と図式化できる構造物の両方に、地上端部と回収システム８の箱３８とに隣接して順次ヒンジ結合されるロッド３６を介してヒンジ結合される（図１８と１９参照）。リニア作動装置３７を作動させることによって、レール６の位置と同じ高さにレール６に一番近い端部を置き、他端部をより高い高さに置いて、回収システム８を持ち上げて傾斜させることができる。リニア作動装置３７は、例えば前記高性能制御システムによって駆動される液圧システムによって作動させられる液圧シリンダである。液圧シリンダの代替手段として、電気機械のリニアモジュールを使用することができる。カイト２の離陸操作および回収操作をそれぞれ容易にするために、風力システム１を始動し停止するときに、回転平行移動運動は起こる。
【００８７】
収納動作は、回収システム８がカイト２の少なくとも１つの列３を収納するのに適切なプラットホームになるように、回収システム８を開けることにある。上述のように、地面の回収システム８は、例えば、ヒンジ結合されたカバーを備えた容器であっても良く、したがって、風力システム１のモジュール５に搭載される回収システム８を用いる解決案としては異なった構造を有する。第一に、回収システム８がプラットホームのように解放されなければならないので、そのような回収システム８に付与される最高の形状は円筒状のパイプの１つではなりえない。そのうえ、地面にある回収システム８は、配向されうる端部部品１０を有しておらず、その中に回収および放出システムのトロリーもない。それぞれの回収システム８は、例えば、３つの部品３８および３９から成るように縦に区切られている。特に図２０に示すように、２つの部品３９は、開くことができる回収システム８のカバーを構成して、３つ目の部品３８は、回収システム８の容器の箱である。回収システム８の箱３８は、上向きに指向された凹部を伴って配置され、残りの２つの部品３９は開閉可能な構造を作り出すために箱３８にヒンジ結合され、回収システム８はプラットホームの外観を有するようになる。プラットホームのように回収システムの容器８が開放されるのは、風力システム１が始動時および停止時、すなわち、カイト２の離陸および回収のために行われる。離陸または回収操作が完了した後に、回収システム８は再び閉じられる。
前記回転平行移動運動と同様に、収納動作も、例えば、リニア作動装置を介して起こる（図示せず）。このようなリニア作動装置は、前記高性能制御システムによって駆動される液圧システム（または、リニア電気機械モジュール）によって作動される液圧シリンダであっても良い。
【００８８】
回収システム８が地面に設置されるバージョンの風力システム１に関して、２つの解決策が挙げられる。最初の解決策は、それぞれのモジュール５について（したがって、カイト２のそれぞれの列３について）２つの回収システム８を風力システム１に提供することである。２番目の解決策は、風力システム１のモジュール５の数より少ない数の回収システム８を使用することである。
【００８９】
風力システム１が各モジュール５について２つの回収システム８を装備しているなら、カイト２の全ての列３を回収できる利用可能な２つの容器を有する。１つはレール６によって描かれる閉路の内側に、他方は前記閉路の外側に設置される。この解決策を採用することによって、カイト２の列３は、風Ｗが許容するかどうかに応じて、一方の回収システム８中に、または他方の回収システム８で回収できる。
【００９０】
代わりに、風力システム１がモジュール５の数より少ない数の回収システム８を備える場合、回収システム８はレール６によって描かれる閉路の内側または外側に区別なく設置でき、それぞれの回収システム８はカイト２の少なくとも１つの列３を収納することを目的とする。従って、そのような場合、カイト２を動かすためのロープ４は、自動連結および切離しシステムを備えており（図示せず）、それによってカイト２の列３とロープ４を可逆的に連結したり切り離したりすることができる。そのような自動システムによって、カイト２の列３はそれが回収システム８に隣接し、かつ風況が好都合であるときのみ回収される。回収が終わると、カイト２の対応する列３へモジュール５を接続するロープ４は、モジュール５を進めて、次のモジュール５のカイト２の列３を回収できるようにするために、カイト２の列３から離される。同様に、同じ自動連結および切離しシステムによって、風力システム１を始動させるとき、カイト２を離陸させるとき、ロープ４は再びカイト２の列３と結合される。明らかに、風力システム１が全てのモジュール５について２つの回収システム８を備えている場合では、風力システム１が静止している状態でも風力システム１の全てのトロリー１１がカイト２の対応する列３に拘束され続けるので、ロープ４を結合して切り離す自動システムは余分である。回収システム８が数多くのカイト２の列３を回収できるようにするには、それぞれの回収システム８に自動格納システム（図示せず）を備える必要がある。前記自動格納システムによって、カイト２の数多くの列３を連続的に回収しまたは離陸させ、回収システム８の内部にカイト２の列３を規則正しく配置することが可能になる。そのような自動格納システムは、例えば、ベルトによって扱われる移動棚から成り、前記高性能制御システムによって動かされる。前記移動棚は、カイト２の列３の着陸、格納、および離陸操作の迅速な連続動作をさせるために平行を保って移動し、閉路を描く。
【００９１】
風力システム１のモジュール５上に回収システム８を設置することによって特徴付けられる解決策と同様に、接触を必要とせずにカイト２を放出し扱うために適切に吹き出す圧縮空気のジェットを用いることで、カイト２の離陸と回収をより簡単に行うことができる。この人工風の推進力を得るための装置は、回収システム８の長さに配置され、その操作は、正確で機敏な操作装置を実現するため前記高性能制御システムによって制御される。同様な人工風の推進力装置はカイト２の列３を回収するのを補助できる。事実上、これらの装置によって、カイト２が回収システム８に隣接するときカイト２の操作容易性が保証される人工の気流を起こすことができる。
【００９２】
地上の回収システム８の場合には、回収システム８の端部付近に消失誘導システム（図示せず）を設置することができる。前記消失誘導システムを介してカイト２の列３がプラットホーム上に載ることができるように移動する。前記消失誘導システムは、カイト２の列３の回収システム８への着陸を容易にしなければならず、例えば、回収システム８の側面とその正面に設置される一対のロッドで構成される。前記ロッドは、カイト２の列３の可能なフラッグ化を含み、プラットホームとして開けられた回収システム８へそれを伝達するために、着陸工程に進む瞬時にほぼ垂直な位置まで持ち上げられる。また、前記消失誘導システムは前記高性能制御システムによって運転される。
【００９３】
つまり、地上にカイト２の回収システム８を設置することによって、風力システム１はそれぞれのカイト２の列３について２つの回収システム８を装備すると仮定すると、カイト２の回収操作は以下の方法で行われる。
−カイト２の列３を風力システム１のトロリー１１に接続するロープ４は、トロリー１１に隣接するカイト２の列３を得るために巻き取られる。
−前記消失誘導システムは作動され、回転平行移動と収納動作によって、回収システム８は、持ち上げられ、上向きに傾斜し、プラットホームとして開放される。
−風力システム１のモジュール５のストロークは止められ、人工風の推進力装置の助けにより、カイト２の列３は、レール６が描く閉路の内側または外側の対応するプラットホーム上に同時に載せられる。そして、
−回収システム８は地面に隣接して配置されるように、再び閉じられ、回転平行移動を行う。
【００９４】
それぞれの回収システム８が数多くのカイト２の列３の収納を目標とするなら、回収操作はカイト２のすべての列３について同時には行われない。風力システムのストロークは、回収システム８の数と等しい数のカイト２の列３を着陸させるために止められる。前記自動連結および切離しシステムにより、ロープ４は着陸しているカイト２の列３から切り離され、前記自動格納システムはカイト２の列３を回収し、他のカイト２を着陸させるためのフリーな平台を利用可能にする。風力システム１は再び始動し、カイト２の列３から切り離されたモジュール５は、次のモジュール５のカイト２の列３を回収できるようにするために、レール６上を移動し続ける。カイト２の全ての列３が対応する容器の中に回収された後、回収システム８は再び閉じられて、地面に隣接して配置されるように下げられる。
【００９５】
カイトの離陸は同じ一連の操作により行われるが、逆の順序で実行される。再度、それぞれの回収システム８がカイト２の単一の列３を収納することを目的とする場合に関しては、回収システム８は、持ち上げられ、上向きに傾斜され、プラットホームとして開放される。次に、人工風の推進力装置はカイト２の列３を放出するために作動し、風力システム１のモジュール５は、前記高性能制御システムによって制御されたモーター２０によってレール６の上を進み、カイト２の列３の高さでカイト２が上昇できるかすかなそよ風を発生させる。
【００９６】
代わりに、それぞれの回収システム８がカイト２の数多くの列３を収納することを目的とする場合、着陸ステップと同様に、離陸ステップも、カイト２の全ての列３について同時に行われる。この場合、回収システム８は、持ち上げられ、上向きに傾斜して、プラットホームとして開けられた後に、前記自動連結および切離し装置により、ロープ４は離陸しなければならないカイト２の列３と結合される。カイト２の離陸後、後に続くモジュール５によるカイト２の列３の結合を可能とするために、カイト２の列３と結合したモジュール５はレール６上を進む。カイト２の列３が全て離陸した後、回収システム８は再び閉じられて、地面に隣接して配置されるために下げられる。
【００９７】
本発明に係る風力システム１はさらに少なくとも１つの伝達システムを含む。
前記伝達システムはロープ４を巻き取りおよび繰り出すためのシステム２２とカイト２との間にある、ロープ４を動かす風力システム１のモジュール５の構成要素である。前記伝達システムは風力システム１のモジュール５上に組み立てられたプーリから成る。
風力システム１のそれぞれのモジュール５は好ましくは、２列のプーリ、カイト２を駆動する２本のロープ４の各々について１列のプーリがある、伝達システムを備える。風力システム１のモジュール５とカイト２の間にある、相互接続部材として単一のロープ４を使用する場合には、それぞれのモジュール５は単列のプーリを備える。
【００９８】
各伝達システムに存在するプーリは４つのカテゴリに分類できる。
−カイト２の回収および放出システムのトロリー上に組み立てられるプーリ３５。
−風力システム１のモジュール５に直接拘束される固定されたプーリ３３。
−以下に記載するロープ４の力のピークを吸収するシステムの一部であるプーリ。
−以下に記載するロープ４を摩擦するシステムの一部であるプーリ。
−ロープ４（それぞれのスライダー２７について１本）の駆動モジュール２６のスライダー上に組み立てられるプーリ３４。
【００９９】
風力システム１の各モジュール５について２つのトロリー１１を使用する場合には、前記カイト２の回収および放出システムを備えているプーリを除き、他のプーリ３３はより低い高さに位置するモジュール５のトロリー１１上に設置される。伝達システムを構成するプーリの全体数はトロリー１１のサイズに依存することは明らかである。
【０１００】
本発明に係る風力システム１は、さらにロープ４の力のピークを吸収する少なくとも１つのシステムを含む（図示せず）。
前記ロープ４の力のピークを吸収するシステムは、ロープ４が吸収することができない小規模の突然の負荷変動を代償する風力システム１の構成要素である。前記ロープ４の力のピークを吸収するシステムは、ロープ４の巻き取りおよび操り出しシステム２２と回収システム８との間に設置される。
本発明に係る風力システム１は、例えば、力のピークを吸収するシステムを備えることができる。
【０１０１】
総合的に、力のピークを吸収するそれぞれのシステムは、地面から持ち上げられる緩衝釣合い錘に接続されるプーリから成り、垂直に移動可能で、適切なガイドによって拘束される。前記プーリ上にロープ４が巻かれ、ロープ４の張力によって前記釣合い錘が持ち上げられ続けるように、前記プーリを用いてカイト２の列３が駆動される。本発明の風力システム１のそれぞれのモジュール５は、カイト２の駆動を行うそれぞれの牽引ロープ４について力のピークを吸収する少なくとも１つのシステムを備えるべきである。
【０１０２】
本発明に係る風力システム１はさらにロープ４を摩擦するシステムを少なくとも１つ含む（図示せず）。
前記ロープ４を摩擦するシステムは、負荷がないときロープ４を固定して、ロープ４が吸収できない小規模の突然の負荷変動を相殺するために貢献する風力システム１の構成要素である。前記摩擦するシステムは、ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２と回収システム８との間に設置される。
【０１０３】
本発明に係る風力システム１の前記摩擦するシステムは、例えば、リニアガイドに拘束されるプーリから成るか、または含む。前記リニアガイドによって強制された移動方向に平行であるように、吸収スプリングは設置され、前記プーリの端に隣接して、およびトロリー１１の別の端部に隣接して拘束される。前記プーリ上にカイト２の列３が巻かれ、ロープ４の張力によって、前記スプリングが圧縮されるように、前記プーリを用いてカイト２の列３が駆動される。突然の負荷増加がロープ４にかかるとき、そのような負荷増加は前記スプリングの圧縮で部分的に軽減される。しかしながら、前記摩擦するシステムによって実行される主な機能は、負荷がないときにロープ４を固定することにある。ロープ４に負荷がかからないとき、牽引された前記摩擦するシステムと第２のプーリとの間にある前記スプリングによってロープ４自体が圧縮されるように、実際に前記スプリングにあらかじめ負荷を加えることができる。
本発明の風力システム１のそれぞれのモジュール５は、カイト２の運転を行うそれぞれの牽引ロープ４について少なくとも１つの摩擦するシステムを備えなければならない。
【０１０４】
本発明に係る風力システム１は、さらにロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２を少なくとも１つ含む（図示せず）。
ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２は、前記摩擦するシステム（または、前記力のピークを吸収するシステム）と、以下に挙げられるロープ４の格納システム２３との間に設置される風力システム１のモジュールの構成要素である。
本発明に係る風力システム１は、例えば、同じロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２を備えることができる。
【０１０５】
総合的に、風力システム１の全てのモジュール５は、対応するカイト２の列３のロープ４の一対がその周りに巻かれている２対の４つのウインチ２４を含む巻き取りおよび繰り出しシステム２２を備える。前記摩擦するシステムから出るそれぞれのロープ４は、前記巻き取りおよび繰り出しシステム２２の４つの対応するウインチ２４の周りに巻き取られる。その後、前記ロープ４は格納システム２３に向かって進む。前記巻き取りおよび繰り出しシステム２２は、ロープ４の牽引力全体を支持するシステムである。
【０１０６】
それぞれのロープがその周りに巻き取られる４つのウインチ２４は、２つのレベル（より高いレベルにおける２つとより低いレベルにおける２つ）の上に配置され、平行な回転軸を有する。全てのロープ４は、平均して円周のおよそ四分の三がウインチ２４の各々の上に巻かれる。それぞれのロープ４について４つのウインチ２４があるので、本システムのウインチ２４の上のロープ４の全体的な巻き上げは、単一のウインチ上でのロープ４の３回の完全な巻き取りに等しい。同じロープ４が巻かれる４つのウインチ２４は、例えば、ギアを介してその作動が前記高性能制御システムによって規制されるモーター２８に（場合により減速機を介入することによって）接続される。これらのウインチ２４によって、カイト２の駆動は行われる。代替策（図示せず）は、それぞれのウインチ２４についてモーターを使用することにある。簡略化するために、前記ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２が、１本のロープ４がその上に巻かれている４つのウインチ２４の各々について、単一のモーター２８を備えている場合について以下に記載する。
【０１０７】
ロープ４とウインチ２４との間の接触面を増加させてロープ４を収納するために、ウインチ２４の表面を適切に形成することによって、それぞれのウインチ２４とロープ４との間の摩擦力を大きくすることができる。
常に単一のロープ４に着目すると、格納システム２３に向かって進むにつれてロープ４とウインチ２４との間の摩擦力が次第に増加するように、４つのウインチ２４の表面の粗さに差異を設けることができる。
【０１０８】
風力システム１のモジュール５とカイト２との間の相互接続部材として単一のロープ４を使用する場合には、ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２は４つのウインチ２４のみを備える。このことにより、風力システム１を始動するときにより少ないエネルギー消費量で、ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２の障害と風力システム１のモジュール５の慣性を減少させる。
カイト２に接続されるロープ４が大変長いため、駆動システム２２とロープ４の格納システム２３とを区別する必要があることに留意すべきである。実際、それぞれのロープ４について単一のウインチが使用される（その結果、駆動システムと格納システムの両方として作動する）場合、前記ロープ４はウインチドラムの周りに完全に巻かれ、多層を形成し、同時に大きな負荷を支持する。異なるロープ４の巻線の間の滑りによって引き起こされ得る摩擦が、ロープ４の機械特性を損なう程にロープ４を摩耗させるので、そのような状況は避けなければならない。
【０１０９】
「４つのウインチ」タイプのロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２の代替手段として、例えば、それぞれのロープ４について単一のウインチを使用することが可能である。その場合には、ロープ４は限られた数の回転だけ（単層の巻き数）を実行することによってこのようなウインチの周りに巻かれ、その後格納システム２３に向う。２番目の代替手段は、ロープ４がその中に挿入される一対の向かい合うトラックを備える装置を使用することにある。
【０１１０】
本発明に係る風力システム１はさらに、ロープ４の格納システム２３を少なくとも一つ含む（図示せず）。
ロープ４の格納システム２３はカイト２のロープ４の格納を管理する風力システム１のモジュール５の構成要素である。
本発明に係る風力システム１は、例えば、ロープ４の格納システム２３を備える。
【０１１１】
総合的に、風力システム１の全てのモジュール５は、対応するカイト２の列３のロープ４の対がその周りに巻かれる一対のウインチ２５を含む、ロープ４の格納システム２３を備えている。これらのウインチ２５は一対の減速機を介して、その作動が前記高性能制御システムによって規制される一対のモーター２９に接続される。前記と同様に、風力システム１のモジュール５と対応するカイト２の列３との間にある相互接続部材として単一のロープ４を使用する場合には、ロープ４の格納システム２３は減速機を介して単一のモーター２９に接続された単一のウインチ２５を備えている。このことにより、システムを始動するときにより少ないエネルギー消費で、ロープ４の格納システム２３の障害と風力システム１のモジュール５の慣性を減少させる。
格納システム２３はカイト２の駆動の管理もしない。前記方法では、格納システム２３のウインチ２５の周りに巻かれたロープ４の張力は、巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４上に巻かれたロープ４の部分で検出できる張力よりもはるかに低い。したがって、ロープ４の負荷がより大きい場合には、ウインチ２４上の巻線の数はロープ４が２層以上に決して配置されないような数である。反対に、格納システム２３のウインチ２５上では、ロープ４は多層で巻かれるが、張力は最小である。格納システム２３を構成するウインチ２５の直径は、巻き取られた層の厚さをとにかく薄くするために、巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４の直径よりも大きい。したがって、前記高性能制御システムには、ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４とウインチ２５の回転と、同じロープ４がその周りに巻かれる格納システム２３の回転を同期させる目的もある。これは、とりわけ風力システム１を始動し停止するステップの間、２つのシステム２２と２３の間に含まれるロープ４の部分の負荷を管理するための基本である。
【０１１２】
ロープ４の格納システム２３のウインチ２５上に巻線が多層巻かれているので、それぞれのウインチ２５に隣接して、ロープ４がウインチ２５上に規則的に巻かれるように強制し、かつロープ４とウインチ２５の側面との間、および巻線同士間での滑りを防ぐ、駆動モジュール２６を設置することが必要である。ロープ４の駆動モジュール２６は、ロープ４が格納システム２３のウインチ２５上に規則正しく巻かれるように強制し、かつロープ４とウインチ２５の側面との間、および巻線同士間での滑りを防ぐ、風力システム１のモジュール５の構成要素である。
【０１１３】
本発明に係る風力システム１は、例えば、ロープ４の駆動モジュール２６を備える。
総合的に、これらの駆動モジュール２６はロープ４の対応する格納システム２３のウインチ２５の回転軸と平行して配置されたレールに拘束されたスライダー２７から成る。スライダー２７は２方向に平行移動でき、プーリ３４はその上に組み立てられる。特に、前記トロリー２７はウインチ２５のピッチ毎に動く。
ロープ４の駆動モジュール２６において、スライダー２７の平行移動は、カイト２を動かす前記高性能制御システムによってその動作が規制される電気モーター３０によって起こる。
各電気モーター３０は、好ましくは直接駆動式のトルクモータである。
【０１１４】
風力システム１には、格納システム２３の全てのウインチ２５についてロープ４の駆動モジュール２６がある。
ロープ４の駆動モジュール２６を使用する代わりに、例えば、対応するウインチ２５の回転軸と平行して設置されたガイドの上を移動するトロリー上にロープ４の格納システム２３のそれぞれのウインチ２５を設置することが可能である。前記トロリーの滑走は、その操作が前記高性能制御システムによって規制される電気モーターによって起こる。この解決策を採用することによって、ロープ４の規則的な巻き上げを保証するために平行移動するのはウインチ２５自体であるので、ロープ４の駆動モジュール２６はもはや必要ではなくなる。
【０１１５】
風力システム１のモジュール５は、発電機としても作動する電気モーター、およびモーターとしても作動する発電機２０および／または２１を備えている。
電気モーターを介して、ウインチ２４と２５の作動およびロープ４の駆動モジュール２６の作動が行われる。
特に、それぞれのロープ４について風力システム１は３つの電気モーターを装備している。
−ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４を回転させるのに関与するモーター２８。
−ロープ４の格納システム２３のウインチ２５を回転させるのに関与するモーター２９。
−ロープ４の駆動モジュール２６のスライダー２７（または、ロープ４の格納システム２３のウインチ２５がその上に組み立てられるトロリー）を平行移動させるのに関与するモーター３０。
【０１１６】
回収システム８の端部部品１０を動かすために、風力システム１の全てのモジュール５は液圧シリンダ３２を作動させる液圧システムまたはリニア電気機械モジュールをさらに備えている。
前記モーター２８、２９および３０の各々は、減速機、例えば、外サイクロイド型の減速機を介して、対応するウインチ２４および２５またはロープ４の駆動モジュール２６と連動することができるであろう。
また、これらのモーター２８と２９は発電機として作動できるので、ロープ４の巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４に接続されたモーター２８を介して、カイト２によって前記ウインチ２４上に加えられた牽引力を有効利用することによって、電気を生産することができる。前記電気モーターは前記高性能制御システムによって制御され、カイト２の同じロープ４に対応するものは同調して作動しなければならない。
【０１１７】
カイト２による風力システム１のモジュール５の牽引を有効利用することによって電気を生産するためには、採用できる解決策は複数あり、モジュール５がレール６上を移動するモードにも依存する。
電気の生産は、風力システム１のモジュール５が一般的なレール６の上を移動するようにさせるホイール１６の回転によって直接作動する（または、エネルギーの転換に使用されるトロリー１１のホイール１６の回転によって作動する）発電機／モーター２０によって行うことができる。
また、上述のように、電気の生産は風力システム１のモジュール５がその上を移動する一般的なレール６上に設置された、少なくとも１つのラック１５の上を転がる歯車１８の回転で作動する発電機２１によっても行うことができる。
【０１１８】
最後に、エネルギー生産は、可逆的な磁気リニアモーターを用いることによって起こりうるので、それらは発電機として作動する。
磁気浮揚による鉄道輸送では、磁力の反発力と吸引力が、輸送車列を空中に浮揚させるだけではなく移動の手段としても使用される。特に、輸送車列の移動と制動のために、前記磁気浮揚輸送において同期リニアモーターが使用され、前記モーターはその中に固定子が開放されレールに沿って配置されている電気回転モーターとして作動する。回転子と固定子はねじりモーメントではなく、直線力を発生させる。そのような直線力は、スライドする磁場を発生させる一連の磁石またはソレノイドにより発生し、前記磁場はレール上に設置された電磁石と相互作用する。輸送車列からくる磁場は、レールの電磁石において、誘導磁場に反発することで作動する電流を誘導する。このことによって磁場のスライドする方向に対して逆方向に輸送車列を押す力を発生させる。
【０１１９】
風力システム１のモジュール５に対するカイト２の牽引効果から得られる力学的エネルギーを、磁力を用いて電気エネルギーに変換するのに同じ原理を使うことができる。特に、風力システム１のモジュール５は、場合により超伝導体タイプのソレノイド（それは比較的わずかなエネルギーしか必要としない）に補助される、永久磁石（したがって、それは給電される必要がない）を備えることができ、電磁石として作動する金属巻線をレール６上に設置できる。モジュール５がレール６の上で平行移動するとき、永久磁石が電磁石内に電流を誘導するように、前記金属巻線は適切に配置される。そのような誘導電流がモジュール５の浮揚を決定する、誘電磁場と反対向きの磁場を一部発生させて、一部は力学的エネルギーの電気エネルギーへの変換の成果である。特に、レール６上とモジュール５上で対向する永久磁石とそれぞれの磁気回路とのモジュール構成により、レール６に対するモジュール５の相対的な移動の間、誘導される流れの連続的変動がもたれされる。磁気回路におけるこれらの流れの変動は、電気エネルギーを集めるための巻線に有益に関連づけられる。これらの巻線は制御可能で迅速な方法でそれらの吸収を変えるパワー・エレクトロニクスと連動させられる。このように、前記システムは過渡現象力学で力を調節することによって介入できる作動装置になる。この特性により、空隙の面に対して法線方向の、永久磁石を備えるスライダーの、起こりうる過剰なエネルギーの変動または振動を吸収できる仮想的な衝撃吸収装置が実現可能となる。
【０１２０】
モジュール５が備えなければならない永久磁石は、例えば、ネオジウム鉄ホウ素磁石でありうる。そのような磁石は十分広い空隙と非常に強い磁気の流れを得られる最良の候補磁石である。永久磁石を備えるスライダーの最大能力は、対面する面積の関数であり、距離の二乗で変化する磁力の反発力の利点を活用する。
つまり、永久磁石による磁気浮揚を使用することにより、単一のサブシステムにおける以下の３つの機能性を結びつけることが可能となる。低摩擦のモジュール５の浮上（したがって、モジュール５の滑走は非常に効率的であり、部材を摩耗することなく浮上できる）、発電（レール６において直接起こる）、およびモジュール５の（したがって、延伸柔構造１２の）推進力下での永久磁石を備えるスライダーの可能な振動および変動のエネルギー吸収である。
永久磁石を備えるスライダーが牽引される危険を防ぐために、サポート接続のタイプは、ボールタイプの関節のような２度の自由度を有し、スライダーの重心領域を押す。このように、前記滑走方向に沿った応力のみが伝達され、これら応力は空隙面に対して横切るか、水平または垂直に伝達される。
【０１２１】
エネルギー変換に関して、本発明の風力システム１に採用可能である以下の４つの構成がある。
−風力システム１のモジュール５は、その回転により、電流を発生させるための発電機２０を直接作動させるホイール１６および１７によって、一般的な主レール６の上を移動する。発電機２０に接続されたホイール１６上に、モジュール５の重量がかかる。前記ホイール１６の回転摩擦が発電機２０を作動させるのに十分である場合のみ、前記構成を採用できる。
−風力システム１のモジュール５は、ホイール１６および１７によって一般的な主レール６の上を移動するが、電流の生産は、少なくとも１つのラック１５の上を転がる歯車１８に接続された発電機２１を作動させることによって、主に起こる。そのような構成では、平滑なホイール１６がサポート機能のほとんどを実行するとしても、モジュール５を立ち上げるために風力システム１を始動するときに作動する、以下で説明するような、モーター１１に接続される。風力システム１が作動するとき、平滑なホイール１６と一般的なレール６との間の回転摩擦を有効利用して、発電機として前記モーター１１を使用できる。
−風力システム１のモジュール５は、サポート機能のみを実行するホイール１６と１７によって、一般的なレールと磁気レールとの組み合わせであるレール６の上を移動する。電流の生産は、可逆的な磁気リニアモーターが発電機として作動するため、これらのモーターを使用することによって行われる。
−風力システム１のモジュール５は、磁気浮揚によって、一般的なレールと磁気レールとの組み合わせであるレール６の上を移動する。また、モジュール５は空隙の保持を確実にするホイール１６を備える。可逆的な磁気リニアモーターが発電機として作動するため、これらモーターを使用することによって電流の生産を行う。
【０１２２】
上述の４つの構成では、可逆的な磁気リニアモーターの使用を備えるものは、より高いオーダーの電力の送達を確実にするものである。
回転式の発電機／モーター２０または可逆的なリニアモーターである発電装置は、風力システム１の始動時、モジュール５を進めカイト２を上昇させるのに有利なように回収システム８の端部で軽風を発生させるための、モーターとして使用される。もし風力システム１のモジュール５が延伸柔構造１２を介して互いに接続されてない場合、発電機２０がモーターとして使用される別の状況は、風力システム１の操作の間カイト２の牽引効果がなくなっている時である。そのような場合には、風力システム１のモジュール５は、初めは、慣性で進み続ける。前記高性能制御システムが瞬時に牽引効果を回収しないと、発電機２０はモーターとして機能するために作動され、モジュール５は、追従するモジュール５のそれ自身の移動速度が遅くなるように強制することなく、進み続ける。
【０１２３】
前記高性能制御システムはカイト２を自動的に動かすシステムである。この構成要素の主な作用は、巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４と２５とロープ４の格納システム２３に接続されたモーター２８と２９を操作すること、およびカイト２の回収システム８の、指向性を有するように構成される、端部部品１０を操作するために構成されたシステムを制御することにある。明らかに、カイト２のそれぞれの列３は、飛行干渉の可能性を避けて、他の列とは別個に運転される。
総合的に、前記高性能制御システムによって実行される主な機能を以下に示す。
−カイト２の飛行の自動制御。
−カイト２の装備品としてのセンサの自己較正。
−カイト２と他の飛行物体との衝突の防止。
−格納システム２３のウインチ２５を平行移動するためのモーターのロープ４の駆動モジュール２６の作動。
−モーターの作動。
−ロープ４の負荷変動の相殺。
給電システムは、電気エネルギーを蓄積して送るためのすべての必要な構成要素を含む。特に、風力システム１は、電源、変圧器、および生産された電気を蓄える蓄電池を備えており、風力システム１のモジュール５の始動フェーズの間とカイト２を回収するために電流がモーターに送られ、すべての電子的構成要素に供給され、かつ電力は外部利用者に提供される。風力システム１のすべての電子的構成要素の操作が前記高性能制御システムによって制御されていても供給される。
【０１２４】
概して、本発明の風力システムにより実行される方法は、本発明の風力システム１によって成立する風力エネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換プロセスを統合し、前記風力システムが稼働するとき周期的に繰り返される４つのステップを含む。
【０１２５】
風力システム１の単一のモジュール５に関して本発明に係る方法の最初の３つのステップの間、風Ｗが吹く方向が一定であり、レール６と７が円形路を描くと仮定すると、モジュール５の移動は当該モジュール５に接続されたカイト２の列３によって風Ｗから得られた風力エネルギーに起因する。したがって、前記高性能制御システムは、全ステップにおいてレール６に対してロープ４をできるだけ正接するように保つ必要に応じて、風から得ることができる風力エネルギーが最大になるように、カイト２の列３を駆動する。実際、ロープ４がレール６の接線に近づけば近づくほど、モジュール５の扱いに関して牽引力がより有用な要素となる。ロープ４がレール６に正接するように保たれるという事実は、揚力、すなわち、風速に垂直な力の成分を主に有効利用するように前記制御システムがカイト２の列３を駆動することを含意する。このようにカイト２は、風の前面に向かって進み続ける。次いで、風はカイト２を進めさせ、風力システム１のモジュール５に接続されたロープ４に張力をかける。この牽引効果がモジュール５の取り扱いと発電機２０および／もしくは２１または可逆的な磁気リニアモーターによる電気エネルギーの生産量を決定する。
【０１２６】
本発明に係る風力システムにより実行される方法の４番目で最後のステップは逆に風下の領域で行われる。前記高性能制御システムは、風力システム１のモジュール５へのどんな制動効果も生じさせることなくそのような領域を迅速に交差するようにカイト２の列３を駆動する。特に、前記高性能制御システムがモジュール５の移動に従うようにカイト２の列３を駆動するだけではなく、カイト２からの牽引効果も依然存在する（ほとんど効率的でないとしても）。風力システム１のモジュール５がタイロッド１４のシステムを介して互いに接続されるなら、牽引効果が未だ存在しているモジュール５は稼働サイクルのこのステップにあるモジュール５を進めることに貢献する。代わりに、モジュール５がタイロッド１４のシステムを介して互いに接続されていない場合は、そのようなステップの間、検査を受けるモジュール５の前進は何よりも慣性で起こる。
【０１２７】
本発明に係る風力システムにより実行される方法のサイクルの間にカイト２によって描かれる潜在的な軌道を示す図２１に特に関連して、風の速度方向Ｗとモジュール５の矢印Ｒによって示された移動方向が一定に保持されると仮定し、風力システム１の単一のモジュール５に着目すると、本発明に係る風力システムにより実行される方法を構成する４つのステップは、カイト２が入る気流の方向Ｗに依存してカイト２が存在する様々な空間領域を区切る破線の四角形ａ、ｂ、ｃおよびｄでそれぞれ示され、以下の通りである。
ａ）このステップの間、カイト２は風の方向Ｗに対して横切る方向に進む（図２１の四角形ａ）。次いで、風はカイト２の前進方向に対して横切るように吹く。巻かれていないロープ４の部分の長さは、カイト２が風力システム１のモジュール５から離れるので、増加する。
ｂ）このステップの間、カイト２は風が吹くのと同じ方向Ｗに沿って進む（図２１の四角形ｂ）。そのようなステップでは、カイト２の浮揚力の有効利用は、抵抗へまとめられる。これにより、カイト２の速度は風速Ｗより早くなる、そして、牽引効果を利用するために、ロープ４を一部巻き取ることが必要である。そのような回収にもかかわらず、このステップの間さえ、エネルギー収支はプラスである。
ｃ）横切る風の上述の第一のステップａ）の間に起こるのと同様に、このステップにおいて、風の向きＷに対して横切る方向に進むようにカイト２を運び（図２１の四角形ｃ）、カイト２が風力システム１のモジュール５から離れるので、巻かれていない部分のロープ４の長さは増加する。
ｄ）このステップの間、カイト２は風方向に対して逆方向に沿って進む（図２１の四角形ｄ）。前記高性能制御システムは２つの横軸間を素早く移行することから成る「方位ジャイブ」と定義される突然の操作を行うので、制動効果を生じないようにカイト２を駆動し、この間、風力システム１のモジュール５が円周の弧に沿って移動する時間に影響を受けるこの弧の３倍以上の距離を空気中でカイト２が移動する。モジュール５の移動にどのようにも対向することなく、カイト２は下降する。そのステップの間、比較的短い時間に、繰り出されたロープ４の長い部分を回収することが必要となる。前記方位ジャイブの終わりに、カイト２は、風Ｗによって捕らえられるために配置され、風に対して横切る方向に進む。
ｅ）レール６に沿ったモジュール５の完全な回転毎に前記ステップを周期的に繰り返す。
しかしながら、理解されうるように、アームと回転軸を有する風力システムに関する先行文献に開示されている内容は、エネルギーを蓄積するシステムが含まれ、このシステムを用いてロープ４の格納システム２３のならびに巻き取りおよび繰り出しシステム２２のウインチ２４と２５を回転させずにロープ４の繰り出し部分の長さを増加させるか減少させる内容であり、これとは逆に、本発明に係る風力システム１では、ロープ４の繰り出された部分の調整は、前記のウインチ２４と２５によって行われる。全体の稼働サイクルの間、カイト２は交互に上昇し下降するように駆動される。風力システム１のモジュール５はカイト２に比べてゆっくり移動するので、この選択は第一に、技術的必要性によって決定される。第二に、高さの増加と減少の間の連続的な代替の状況も、風から得られるエネルギーの最適化に関して非常に有利である。事実、風の前面を勢いよく移動することによって、カイト２が生み出しうるパワーはより大きくなる。
【０１２８】
さらに、先行文献に記載のアームと回転軸を有する風力システムに比して、本発明に係る風力システム１は以下の局面で改良されている。
−前記アームと回転軸を有する風力システムは中央のガイドによって特徴付けられ、電気エネルギーの生産はカイトによってタービンのアーム上に発生するねじりモーメントを有効利用することによって行われる。一方、本発明の風力システムは、少なくとも１本のレール上を移動する少なくとも１つのモジュールを伴う、リング型ガイドによって特徴付けられ、エネルギー変換はカイトによるモジュールの牽引を有効利用することによって行われる。
−前記アームと回転軸を伴う風力システムでは、カイトの駆動がロープによってのみで行われている。一方、本発明の風力システムでは、カイトの駆動はスポイラー、または、同カイト上に搭載されたスポイラーを介しても行うことができる。特に、駆動は、スポイラーによって、圧力勾配をもたらす乱流を引き起こすことによって行われる。そのような駆動モードは、前記アームと回転軸を有する風力システムによって提供されたものと統合されるか置換される。
−前記アームと回転軸を伴う風力システムでは、ロープを収納しカイトを駆動するために配置される構成要素は、タービンセンターに配置されている（したがって、ロープがカイトに向かって地面から離れていく位置から遠い）。一方、本発明の風力システムでは、ロープのための格納システムはそれぞれのモジュール上に搭載され、カイトの回収システムに隣接して配置される。本発明の風力システムにはアームがないので、前記アームと回転軸を伴う風力システムで得ることができるパワーに比して、はるかに高いオーダーの規模（例えば、１ＧＷ）で電力を発生させられる構造となる。実際、アームを除くことによって、風力システムの慣性が小さくなり、モジュールが描く経路の長さを伸ばすことが可能となり、その結果、モジュールとそれに続くモジュールとの間隔を同じにして、前記風力システムに備えられるモジュールの数を増やすことが可能となる。
−前記アームと回転軸を伴う風力システムでは、カイトを回収するためのパイプが固定されている。一方、本発明の風力システムではカイトの回収システムは、水平面と鉛直面の両面で回転する可能性を有する、配向可能な端部部品を有する。これは、カイトの回収と打ち上げ操作を容易にする。
【０１２９】
本発明による風力システムおよび方法によって示された高性能のさらなる証拠として、単一のカイト２が風から抽出することができるパワーに関するいくつかの考察を提供することができる。
そのような目的のために、特に図２２に関連して、システムの空気力学を明確に示すことが望ましい。気流が静止した空気力学的表面ＡＳ（いわゆる、「エアフォイル」）に接触すると、そのような気流は２つの力、風の吹く方向Ｗに平行な牽引力Ｄおよび前記方向Ｗに垂直な揚力Ｌを発生させる。風が層流の場合、空気力学的表面ＡＳの上を通る気流ＡＦ１は、より長い距離を移動しなければならないので、その下を通る力ＡＦ２より早い。これによりカイトの上部で圧力低下が生じ、その結果、揚力Ｌを引き起こす圧力勾配が生じる。
【０１３０】
代りに図２３を参照すると、カイトＡＭが揚力方向ＤＴに沿って動くことができると想定する。そのような動きの効果によって、エアフォイル・セクションＡＭの下面は風速に対して傾斜する。そのような場合には、揚力と牽引力は、カイトに対する相対風速度に対してそれぞれ垂直と平行である。
運動方向に平行な力をＳ１とし、前記方向に垂直な力をＳ２とすると、牽引力Ｄに平行な成分には反対の方向性があるが、運動方向に平行な揚力Ｌの成分はエアフォイル・セクションＡＭの移動と同じ方向性がある。
したがって、気流に垂直な方向に動きを保つことに関しては、牽引力成分Ｄに対するカイトＡＭの運動方向ＤＴに沿った揚力成分Ｌの両成分間での比率を高めるために、カイトＡＭを傾斜させることが望ましい。
これらの考察は風力システム１の全ての単一カイト２についても有効である。
事実上、前記高性能制御システムは、翼状カイト２による高い牽引効果によって特徴付けられるステップの間、揚力と牽引力間の比率を高く保つためにそれぞれのカイト２を駆動する。そのような方法で、カイト２は風正面を勢いよく移動して振動し、ロープ４を牽引するのでパワーを発生する。
単一カイト２により生じるパワーは、特定風力と表される特定の風力に、カイトによって遮断される前面の風の面積（すなわち、カイト面積）Ａと、カイトの力率ＫＰＦ（カイトの速度Ｖｋと風速Ｖｗの間の比率Ｖｋ／Ｖｗと、２つの係数ＫｄとＫｌとに依存する性能係数）とを掛けることによって計算される。
係数Ｋｄは牽引力、すなわち、カイトが地面を引っ張るときの風に沿った力と速度による拘束力を指し、係数Ｋｌは揚力、すなわち、カイトが地面を引っ張るときの風の前面を勢いよく移動するための振動による拘束力を指す。揚力によって、カイトの速度は風速よりもはるかに速くなる。牽引力に対する揚力が大きくなるほど、カイトのパワーが大きくなる。
例えば、Ｖｋ／Ｖｗ＝１０、Ｋｌ＝１．２およびＫｄ＝０．１と仮定できる。そのような場合、ＫＰＦ＝２０が得られる。
空気密度ρが一定値であり、１．２２５ｋｇ／ｍ３と仮定すると、風によって発生する特定のパワー（特定風力）は以下の式でもとめられる。
【０１３１】
【数１】
2016502625.tif 000003
カイトによって発生することができるパワー（カイト力）は、以下の式でもとめられる。
【０１３２】
【数２】
2016502625.tif 000004
【０１３３】
例えば、６ｍ／ｓの風が吹くとき６０ｍ／ｓの速度で押される１８ｍ２の表面を有するカイトを使用する場合、ロープレベルで発生可能である電力は４７６２８Ｗである。従って、そのような電力はカイト２が発生させることができる最大の力に対応するであろう。
ＫＰＦによって想定される値は、いずれにせよ、カイト２の効率に依存する。ＫＰＦ想定値を２０より大きくすることは可能である。例えば、ＫＰＦ想定値が４０と等しい場合、１８ｍ２の面積を有するカイト２から得ることができる最大電力は９５２５６Ｗとなる。
【０１３４】
図２４および２５は、図１の風力システムを示す拡大斜視図である。
各モジュール１１は、例えば、ロープ４が通るアーム８を有する。
風力システム１は、沖合での適用の場合には、海４０に浮かぶ基礎４１の上に載置される。レールおよびトロリー１１を懸架するために柱４３を用いてもよい。
滑走するトロリー１１は、低柔軟性および一体型の回転体４２によって互いに接続される。回転体４２は、慣性を増加させるため、好ましくはコンクリート塊で満たされている。回転体４２はこの場合、大きな運動エネルギーを有する大きなフライホイールとなる。
【０１３５】
図２６および２７を参照して、コネクター４９および適応サスペンション４７によって磁気スライダー４６がモジュール５の他の部品に接続されることが注目される。
低柔軟性で、一体型の回転体が使用される場合、回転体４２は、少なくとも１つのヒンジにより適応サスペンション４７に接続される。動的サスペンションは、少なくとも１つのコネクター４９により磁気スライダー４６に接続される。回転体４２、適応サスペンション４７および磁気スライダー４６は、磁気レール５４上を平行移動する。エネルギーを回転体４２へ送ったり回転体４２から受け取ったりするために、巻回されたリニアステータ４５を可逆的に使用してもよい。
【０１３６】
図２７を参照して、磁気レール５４は、磁気レール５４と磁気スライダー４６の間の直接の接触を生じることなく、磁気スライダー４６の並進運動を可能とする機能を有する。
図２７の中の磁気レールは傾斜している。
スライダー４６上の磁石５１およびレール６上の磁石５２により空隙３３が維持される。そのような磁石５１および５２は永久磁石または電磁石である。
【０１３７】
図２８は、本発明に係る風力システムの好ましい実施形態の斜視図を示す。
図１および２８を参照し、少なくとも２つの風力システム１が風からエネルギーを抽出するように協働する、多重回転台方式４８を構成することが可能である。そのような多重回転台４８は、カイト２間またはカイト２の列３間の最小距離の制限に配慮しながら、単一の風力システム１より大きなパワーを抽出できるという利点を有する。このことはまた、占有する土地に対する電力密度が大きいという結果を生ずる。
要約すると、本発明の風力システム１はトロリー１１を備え、トロリー１１は、それらが接続される一体型の回転体４２により、レール６、７上を移動するように構成され、そのような一体型の回転体４２は複数の磁気摺動要素４６と動作可能に連結され、磁気摺動要素４６は磁気レール５４に沿って、それと直接の接触を生じることなく滑走することができる。
【０１３８】
磁気摺動要素４６はそれぞれ、コネクター４９および適応サスペンション４７により一体型の回転体４２に接続される。この回転体４２、これらの適応サスペンション４７およびこれらの磁気摺動要素４６は、磁気レール５４上および巻回リニアステータ４５上を移動する様に構成され、巻回リニアステータ４５は、エネルギーを回転体４２に送ったり回転体４２から受け取ったりするために用いられる。
さらに、磁気摺動要素４６上に配列された磁石５１と、磁気レール５４上に対応して配列された磁石５２により維持される空隙４４によって、磁気摺動要素４６は、磁気レール５４から離間して、磁気レール５４に直接に接触しないように維持される。これらの磁石５１、５２は電磁石であり、カイト２由来の電力が供給される。
あるいは、これらの磁石５１、５２は永久磁石であってもよい。
一体型の回転体４２は、より規則的な並進運動を可能とするため、好ましくはコンクリートが充填され、それにより低い柔軟性を提供し、回転体４２の慣性を増加させる。
【０１３９】
したがって、本発明の風力システム１は、一般に、トロリー１１の運動の方向に沿って配向された少なくとも１本の磁石帯を備え、この磁石帯は、受動的な磁気浮上およびエネルギー発生の両方に役立つ。
あるいは、受動的な磁気浮上およびエネルギー発生のためのそのような磁石帯はトロリー１１の運動の方向に垂直に配向することもできる。
本発明の風力システム１はさらに、モジュール５ごとに、ロープ４の力のピークを吸収するためのシステム（図示せず）を有するものとしてもよい。力のピークを吸収するシステムは、ロープ４上に少なくとも１つの力を生じるための少なくとも１つのアクチュエーターから構成される。
さらに、風力システム１の慣性振動を減衰させ、または、モジュール５とレール６の間の空隙４４を確保するために、モジュール５の各々によって生みだされる力を連続的に変えることも可能である。
【０１４０】
この新しい構成とともに作動するために、モジュール５の車輪はレール６を取り囲み向かい合う２つのＣ字形状のものとして形成される。
同様に、磁石５１、５２が存在する場合、モジュール５の磁石５１、５２はレール６を取り囲み向かい合う２つのＣ字形状のものとして配置される。
レール６は好ましくは水平、平行、もしくは、同心状、あるいはそれらの適用に応じた任意の適切な形状および配置とされる。さらに、モジュール５の移動およびカイト２の牽引力による径方向の遠心力を打ち消すために、レール６は傾斜していることが好ましい。好ましくは、レール６は柱４３によって地面から持ち上げられている。
【０１４１】
モジュール５からカイト２に達するケーブル４は、ケーブル４の疲労応力を減らすために少なくとも１つのプーリ（図示せず）を通り抜ける。
モジュール５からカイト２に達するケーブル４には、ケーブル４を切断する安全装置（図示せず）を備えるものとしてよく、安全装置は、好ましくは無線で作動する。
上記構成により、本発明の風力システム１は、その最も有用な適用方法のうちの１つである沖合における適用のために浮きレール４２上に構築される。この場合、浮きレール４２は、そのような目的に適した円形、楕円形、線形、その他の適切な形状のいずれかとすることが好ましい。
【０１４２】
本発明は、図２８に示すように、先に述べたような複数の風力システム１からなる包括的な風力システムをも含んでおり、そのような風力システム１の各々は、占有する土地の総和を最小化し、または、出力密度を最大にするように配置されている。そのような目的のために取り得る最良の配置は、図示するように、複数の風力システム１（この場合３つ）が互いに同心状となるように配置されるものである。
【図１】
2016502625.tif 000005
【図２】
2016502625.tif 000006
【図３】
2016502625.tif 000007
【図４】
2016502625.tif 000008
【図５】
2016502625.tif 000009
【図６】
2016502625.tif 000010
【図７】
2016502625.tif 000011
【図８】
2016502625.tif 000012
【図９】
2016502625.tif 000013
【図１０】
2016502625.tif 000014
【図１１】
2016502625.tif 000015
【図１２】
2016502625.tif 000016
【図１３】
2016502625.tif 000017
【図１４】
2016502625.tif 000018
【図１５】
2016502625.tif 000019
【図１６】
2016502625.tif 000020
【図１７】
2016502625.tif 000021
【図１８】
2016502625.tif 000022
【図１９】
2016502625.tif 000023
【図２０】
2016502625.tif 000024
【図２１】
2016502625.tif 000025
【図２２】
2016502625.tif 000026
【図２３】
2016502625.tif 000027
【図２４】
2016502625.tif 000028
【図２５】
2016502625.tif 000029
【図２６】
2016502625.tif 000030
【図２７】
2016502625.tif 000031
【図２８】
2016502625.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月17日(2015.11.17)
【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】
エネルギーを変換する風力システム（１）であって、
地面から駆動され少なくとも１つの気流（Ｗ）に入れられる、少なくとも１つのカイト（２）と、
地面に隣接して配置される少なくとも１本のレール（６；７）の上を移動する、少なくとも１つのモジュール（５）と、を含み、前記モジュール（５）は少なくとも１本のロープ（４）を介して前記カイト（２）に接続され、前記カイト（２）は前記レール（６；７）上で前記モジュール（５）を引き、前記モジュール（５）および前記レール（６；７）と協働する少なくとも１つの発電システムを介して風力エネルギーの電気エネルギーへの変換を実行するために前記モジュール（５）により駆動され、前記ロープ（４）は前記カイト（２）からおよび前記カイト（２）へ力学的エネルギーを伝達し、かつ前記カイト（２）の飛行軌道を制御し、前記発電システムは、レール（６；７）に対するモジュール（５）の移動により風エネルギーを電気エネルギーに変換する少なくとも一つの発電機／モータ（２０）を備え、前記モジュール（５）は前記レール（６；７）に沿って移動する少なくとも１のトロリー（１１）を備え、
前記トロリー（１１）は、該トロリー（１１）に接続される一体型の回転体（４２）によってレール（６；７）上を移動し、前記一体型の回転体（４２）は、磁気レール（５４）と直接接触することなく磁気レール（５４）に沿って滑走可能な複数の磁気摺動要素（４６）と動作可能な態様で連結され、
各磁気摺動要素（４６）は、コネクター（４９）および適応サスペンション（４７）により一体型の回転体（４２）に接続され、
前記回転体（４２）、前記適応サスペンション（４７）、および、前記磁気摺動要素（４６）は、前記磁気レール（５４）上を移動し、
前記回転体（４２）にエネルギーを送り、かつ前記回転体（４２）からエネルギーを受け取るために、巻回リニアステータ（４５）を用いる、風力システム（１）。
【請求項２】
前記磁気摺動要素（４６）は、該磁気摺動要素（４６）上に配列された磁石（５１）と、相当する態様にて前記磁気レール（５４）上に配列された磁石（５２）によって維持される空隙（４４）により、前記磁気レール（５４）から離間し、かつ直接接触しないように維持され、
前記磁石（５１、５２）は電磁石であり、該電磁石には、前記風力システム（１）に由来する電力が供給される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項３】
前記磁気摺動要素（４６）は、該磁気摺動要素（４６）上に配列された磁石（５１）と、相当する態様にて前記磁気レール（５４）上に配列された磁石（５２）によって維持される空隙（４４）により、前記磁気レール（５４）から離間し、かつ直接接触しないように維持され、
前記磁石（５１、５２）は永久磁石である、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項４】
前記一体型の回転体（４２）は、より規則的な並進運動を得るためにコンクリートで充填される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項５】
前記トロリー（１１）の運動の方向に沿って配向される、受動的磁気浮上およびエネルギー発生のための少なくとも１つの磁石帯を備える、請求項１に記載の風力システム。
【請求項６】
前記トロリー（１１）の運動の方向に対して垂直に配向される、受動的磁気浮上およびエネルギー発生のための少なくとも１つの磁石帯を備える、請求項１に記載の風力システム。
【請求項７】
前記モジュール（５）ごとに、前記ロープ（４）の力のピークを吸収するためのシステムを備え、
力のピークを吸収するための前記システムは、前記ロープ（４）の上に少なくとも１つの力を生成するための少なくとも１つのアクチュエーターを含む、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項８】
前記各モジュール（５）によって生産される電力は、システム（１）の慣性振動を減衰させるため、あるいは前記モジュール（５）と前記レール（６）の間の前記空隙（４４）を確保するために、連続的に変更される、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項９】
前記モジュール（５）の前記磁石（５１、５２）は前記レール（６）を取り囲むように対向し合う２つのＣ字形状に配置される、請求項２に記載の風力システム（１）。
【請求項１０】
前記レール（６）は水平、平行、または同心状であり、好ましくは、前記モジュール（５）の移動またはカイト（２）の牽引による径方向の遠心力に対抗するために傾斜している、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１１】
前記モジュール（５）から前記カイト（２）まで到達する前記ケーブル（４）は、その疲労応力を減らすために少なくとも１つのプーリを通る、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１２】
前記モジュール（５）から前記カイト（２）まで到達するケーブル（４）は該ケーブル（４）を切断する安全装置を有し、該安全装置は好ましくは無線により作動する、請求項１１に記載の風力システム（１）。
【請求項１３】
前記風力システム（１）は沖合における適用のための浮きレール（４２）上に構築され、該浮きレール（４２）は好ましくは円形、楕円形または線形である、請求項１に記載の風力システム（１）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の複数の前記風力システム（１）からなる包括的風力システムであって、
前記風力システム（１）の各々は、占有する土地の合計を最小化するか、または、出力密度を最大化するように配列される、包括的風力システム。
【請求項１５】
互いに同心状に配置された複数の前記風力システム（１）からなる、請求項１４に記載の包括的風力システム。
【国際調査報告】
2016502625.tif 000033
2016502625.tif 000034
2016502625.tif 000035