风筝控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种风筝控制系统。


背景技术：

2.申请人知道用于控制风筝和类似机载设备的几种基于船舶和基于陆地的布置、机构或系统。
3.一些系统在硬翼或半刚性机翼上使用转向致动器，这些转向致动器直接位于机翼上，这允许用户以与操纵飞机相同的方式操纵这种风筝。
4.已知若干其他系统具有在“吊篮”中的风筝转向单元，“吊篮”悬挂在空中和机翼下方。此类系统通常用于由织物制成的软风筝，也用于充气风筝，单牵引绳将吊篮连接到地面或船只的甲板。一些现有技术系统预见遥控的吊篮中的风筝控制单元的潜在故障，并且还包括在故障时自动接合的应急控制器。
5.其他的风筝转向系统使用一对连接到地面或船只并通向风筝的风筝连接线缆。这些线缆通常被位于地面上的一对绞盘卷起。在这种情况下，通常使用电动机，通过操纵彼此分离的绞盘来控制风筝。绞盘还可以用作发电机，或者它们可以具有连接到它的发电机。在这些系统中，线缆既用作牵引绳又用作控制风筝的手段。
6.其他的系统使用三条、四条或更多条绳索。由卷轴或绞盘控制这些绳索，卷轴或绞盘接收来自飞行员系统的输入，可以由人类飞行员或计算机手动控制卷轴或绞盘。这些类型的风筝控制系统旨在在困难的飞行环境和条件下更有效地控制风筝，并以最大功率输出最有效地飞行风筝。
7.使用绞盘时，不仅可以卷出绳索以使风筝高高地移到到空中，并卷入绳索以将机翼向下移动或准备使风筝着陆，还可以在空中改变风筝的几何形状，例如改变风的迎角(给风筝“提供动力”或“释放动力”)或左右操纵风筝，需要不断地操作这些绞盘。
8.这对绞盘的机械规格提出了特定要求，因为不仅必须单独地、持续地控制绞盘，还必须以同步的方式控制绞盘，从而施加高旋转力。因此，已经描述了一些风筝控制系统，其中，卷轴卷起风筝线的功能与操纵线到集风顶篷的操作长度的功能解耦，目的是将风筝转向左边和右边。
9.这些系统通过利用滑轮有区别地操纵线的长度以控制风筝，使风筝连接线被引导穿过并且可以进一步相对于彼此移动。这些系统中的一些系统描述了如何操舵多个风筝，而其他的系统描述了如何有效地将驱动系统应用于卷轴和滑轮。这些系统中的大多数系统不适合在强风中有效地控制非常大的风筝，这会导致风筝连接线上的高牵引力。
10.就本说明书的目的而言，术语“风筝”应表示包括翅膀、帆、翼型、翅膀轮廓、滑翔机、滑翔伞、降落风筝以及任何其他类似的被风以空气动力学方式升起并连接到地面的风接合元件。


技术实现要素：

11.根据本发明，提供了一种用于控制风筝的风筝控制系统，该系统包括：
12.多个旋转器，可与多条风筝连接线中的一条或更多条风筝连接线互相连接，用于在使用时在旋转其时调整一条或更多条风筝连接线的操作长度；
13.多个导向元件，可位于多个旋转器中的每个旋转器与风筝之间，用于引导和定义从旋转器至风筝的、多条风筝连接线中的每条风筝连接线的风筝线路径。
14.多个可调节偏转器，其中的至少一个可调节偏转器位于多个旋转器中的至少一个旋转器与风筝之间；
15.多个偏转器导向件，每个偏转器导向件可操作地连接到多个偏转器中的至少一个偏转器，并且具有延伸穿过其的多条风筝连接线中的至少一条风筝连接线，并且还被配置为在调节偏转器时调节风筝连接线的操作长度，以便在使用时使偏转器导向件成在角度上偏转风筝连接线的一部分；以及
16.至少一个反相关器，可操作地与多个偏转器导向件中的至少两个偏转器导向件互相连接，用于在使用时反向地关联相应风筝连接线的操作长度的调节；
17.其中，多条风筝连接线包括在偏向风筝的前端区域的风筝处的至少一条风筝连接线的连接，以及偏向风筝的尾端区域的另一条风筝连接线的连接，以便它们可以控制风筝在空气中和/或风流中的迎角。
18.风筝控制系统还可以包括用于支撑系统的支撑表面。支撑表面可以被安装在船只上或车辆上或底座上。支撑表面可以基于水。支撑表面可以基于陆地。支撑表面可以是可旋转平台的形式。
19.多个旋转器可以包括卷轴和/或绞盘式元件。多个旋转器中的至少一个旋转器可以是机动的。多个旋转器中的至少一个旋转器还可以包括制动机构以抑制不期望的旋转并且仅促进一个定向旋转。
20.多个旋转器可以包括旋转器组，该旋转器组彼此按行和/或顺序布置并且通过在其间延伸的相同风筝连接线互相连接。
21.多个旋转器中的至少一个旋转器可以连接到发电机，以在风筝连接线因风筝的拉力而卷出时发电。
22.多条风筝连接线可以是用于将风筝和系统互相连接的任何合适的形式，并且可以例如包括缆线、绳索或编织线中的任何一种或更多种。
23.多条风筝连接线可以包括一对尾部风筝连接线，该尾部风筝连接线从风筝相对的尾端区域朝向旋转体以间隔开的关系延伸。
24.多条风筝连接线可以包括一对前部风筝连接线，该前部风筝连接线从风筝相对的前端区域朝向旋转体以间隔开的关系延伸。
25.多条风筝连接线可以包括从风筝的前端区域延伸的单前部风筝连接线，该单前部风筝连接线进一步适用于从风筝的多个前端区域延伸。
26.前部和尾部风筝连接线也可以从风筝的中心区域延伸。
27.多个导向元件中的至少一个导向元件可以包括滑轮或绞缆轮元件，滑轮或绞缆轮元件可安装到支撑表面和/或可旋转平台上。
28.多个导向元件中的至少一个导向元件也可以被安装到上表面上。
29.多个导向元件中的至少一个导向元件可以枢转地连接到支撑表面和/或上表面。
30.多个导向元件可以相对于彼此以间隔开的关系布置，以便限定从旋转器朝向风筝延伸的风筝连接线的优选的方向和/或路径。
31.在本发明的第一种形式中，至少一个可调节偏转器可以包括偏转器基座和偏转器轴，该偏转器轴以相对于该偏转器基座纵向可调节的关系可操作地连接到该偏转器基座。偏转器轴还可以包括偏转器导向件，该偏转器导向件可旋转地安装到远离偏转器基座的偏转器轴的上端部，用于可旋转地容纳延伸穿过其的至少一条风筝连接线。
32.在本发明的第二种形式中，偏转器轴可以包括多个偏转器导向件，这些偏转器导向件以垂直间隔开的关系可旋转地安装在偏转器轴上，多个偏转器导向件具有延伸穿过其的相同的风筝连接线。
33.在本发明的第三种形式中，偏转器轴可以在直立和/或垂直条件下被安装，并且偏转器基座同轴地且可移位地安装到偏转器轴上，偏转器基座还包括可旋转地安装到偏转器基座的上表面的偏转器导向件，使得偏转器基座相对于偏转器轴的位移导致至少一条风筝连接线延伸穿过偏转器导向件的偏转。
34.在本发明的第四种形式中，至少一个偏转器可以包括：一对偏转器基座，该对偏转器基座对准安装并分别从两个相对的表面延伸；以及偏转器轴，其将该对偏转器基座以可相对于偏转器轴位移的关系、可操作地相互连接，该偏转器轴还包括可旋转地安装在其上的偏转器导向件，使得在该对偏转器基座之间的偏转器轴的往复运动导致延伸穿过偏转器导向件的至少一条风筝连接线的偏转。
35.在本发明的第五种形式中，偏转器轴还包括轴臂，该轴臂以t-形(t-formation)横向安装在偏转器轴的上端区域周围，该轴臂包括安装在其相对的端部区域上的一对偏转器导向件，用于可旋转地容纳延伸穿过其的至少一条风筝连接线。
36.在本发明的第六种形式中，至少一个偏转器可以包含以并排方式布置的一对偏转器，以及用于将围绕其上端区域的该对偏转器轴互相连接的偏转器互连器。
37.在本发明的第七种形式中，至少一个偏转器可以包含：以并排方式布置的一对偏转器；用于将围绕其上端区域的该对偏转器轴互相连接的偏转器互连器；以及横向延伸偏转器相互连接器的偏转器导向件安装布置，用于在其上可旋转地容纳多个偏转器导向件。
38.在本发明的第八种形式中，偏转器基座可以从表面延伸，偏转器轴可操作地连接到基座并且以可相对于偏转器基座移位的关系布置成同轴地延伸远离偏转器基座的一个端部，并且，偏转器导向件可旋转地安装在偏转器轴的下端部，用于可旋转地容纳延伸穿过其的至少一条风筝连接线，以便如果偏转器将偏转器导向件拉向偏转器底座，则缩短引导穿过其的风筝连接线的操作长度。
39.偏转器导向件可以包括滚轮式元件。
40.偏转器导向件可以包括绞缆轮元件。
41.偏转器导向件可以包括围绕偏转器导向件周向地限定用于容纳风筝连接线的引导结构。引导结构可以是凹槽、铁轨或轨道的形式，其形状和轮廓设计成可以互补地在其中接收风筝连接线。
42.偏转器轴相对于偏转器基座的纵向调节可以通过机械、液压、气动或电动装置来实现。
43.对于气动地和/或液压地调节，偏转器基座可以包括用于含有处于压力下的液体和/或气体的压力室，偏转器轴可操作地连接到压力室和/或与压力室流体连通，使得偏转器轴相对于压力室的位移是通过调节压力室内的压力来实现的。
44.偏转器轴可以被配置为紧密地安装在腔室内部并且可以包括腔室接收部分，该腔室接收部分成形为可密封地安装在偏转器基座内，以模仿活塞和气缸式配置。
45.增加压力室内的相对压力会将偏转器轴推离压力室，并且同样地，降低压力室内的压力将导致偏转器轴撤回。
46.偏转器基座还可以包括一对压力室，该对压力室位于腔室接收部分的上方和下方，用于在压力下容纳液体和/或气体，其中，通过在腔室接收部分的对侧上限定的该对压力室之间产生压差来促进偏转器轴的位移。
47.偏转器还可以包括压力调节器和/或调节阀，用于分别控制液体流入和流出压力室和/或该对压力室。
48.压力调节器可以是泵的形式并且可以进一步包括过压阀，以用于调节压力室和/或该对压力室中的最大压力。
49.在机械上，偏转器轴相对于偏转器基座的位移可以通过包括蜗轮布置实现，其中，偏转器轴相对于偏转器基座的纵向位移通过蜗杆的旋转实现。
50.可以通过包括活塞和气缸配置促进偏转器轴相对于偏转器基座的位移。
51.通过偏转器基座和偏转器轴互补地螺纹可以促进偏转器轴相对于偏转器基座的位移，使得通过相对于偏转器基座而旋转偏转器轴来实现偏转器轴相对于偏转器基座的位移。
52.可以通过呈带齿杆形式的偏转器轴和具有互补轮廓的偏转器基座来促进偏转器轴相对于偏转器基座的位移，以允许偏转器轴相对于偏转器基座移位。
53.通过包括滚珠丝杠配置可以促进偏转器轴相对于偏转器基座的位移。
54.通过包括齿轮和导轨配置可以促进偏转器轴相对于偏转器基座的位移。
55.可以通过包括电动机促进偏转器轴相对于偏转器基座的机械位移。
56.为了避免偏转器因风筝和风筝连接线施加在其上的任何压力而屈曲和/或屈服，多个偏转器中的至少一个偏转器可以进一步包括用于相对于偏转器基座同轴地支撑偏转器轴的支撑件。支撑件可以包括框架或任何其他类似类型的结构。
57.应当理解的是，根据本发明的这种形式的多个偏转器可以串联布置和/或通过在其间延伸的相同的风筝连接线相互连接，并且诸如风筝尺寸、风筝形状和结构、天气条件等因素可以决定要结合的偏转器的数量和类型，以屈服于期望的转向结果。
58.在使用中，导向元件可以围绕偏转器、在其相对区域上被布置并且与彼此和偏转器导向件对准，以便指导至少一条风筝连接线共面或以直线路径穿过其中。
59.导向元件可以围绕偏转器基座布置，以便将延伸穿过导向元件和偏转器导向件的风筝连接线保持就位，使得偏转器轴的位移使风筝线在导向元件之间的风筝连接线的部分屈服，从而调整风筝连接线的操作长度。
60.至少一个反相关器可以被配置为使一个偏转器轴相对于另一个耦合的偏转器轴的调节程度反相关，从而使一条风筝连接线的操作长度增加的程度与其他风筝连接线撤回的程度相同，反之亦然。
61.至少一个反相关器可以将一条尾部风筝连接线相对于另一条尾部风筝连接线的操作长度的反向调整相关联。
62.类似地，至少一个反相关器可以将一条尾部风筝连接线相对于一条前部风筝连接线的操作长度的反向调整相关联。
63.将用于调整尾部风筝连接线的操作长度的一对耦合的偏转器导向件之间的位移程度反向关联将允许用户将风筝转向左边或右边。
64.反向关联一对偏转器导向件之间的位移程度，其中，一个偏转器导向件调节一条前部风筝连接线的操作长度，而另一个偏转器导向件调节一条尾部风筝连接线的操作长度，将允许用户改变风筝的迎角。
65.应当理解的是，根据用于使这类风筝转向的本领域技术，反相关器可以耦接到偏转器的任何组合，其中，风筝的转向需要一个偏转器轴相对于另一个或多于一个其他的偏转器轴的反向位移程度的相关性。
66.在本发明的一种形式中，反相关器可以采用反相关器臂的形式，该反相关器臂可枢转地与一对偏转器导向件互相连接，反相关器臂还通过反相关器臂支撑件绕其中间区域枢转地支撑。
67.在本发明的另一种形式中，反相关器可以采用与耦合的偏转器基座的压力室流体连通方式而液压互连和/或液压耦合的形式，用于关联耦合的压力室内的压力。增加一个偏转器基座的腔室接收部分下方的压力将导致偏转器轴远离其延伸，同时导致相应的偏转器轴类似地撤回。这种液压互连与耦合的压力室中的液体或气体的体积反相关。液压反相关器可以包括单向阀，用于调节泵入相应腔室的液体。
68.在本发明的又一种形式中，反相关器可以采用绳索和绳索导向布置的形式，其中，绳索的相对端部区域均连接到相应的偏转器轴和/或偏转器导向件，绳索导向布置限定用于绳索的导向张紧路径。
69.在本发明的再一种形式中，反相关器可以包括可移动的相关器耦合器，用于在相关器耦合器上以间隔开的关系与两个偏转器导向件互相连接，每个偏转器导向件具有延伸穿过其的自身风筝连接线，并且其中，相应的风筝连接线在彼此面对的区域中与偏转器导向件接合。反相关器还可以包括用于相关器耦合器的同轴和/或垂直位移的相关器位移器。反相关器还可以包括风筝线布置，用于将相应的风筝线指引到反相关器的上方和下方，以促进风筝线在彼此面对的区域中与偏转器导向件的接合。
70.换句话说，反相关器采用至少两个相互连接的偏转器导向件的形式，偏转器导向件可操作地彼此连接，每个偏转器导向件具有延伸穿过其的自身风筝连接线，从而在偏转器导向件移向相同方向时，在使用中，反相关器反向相关相应风筝连接线的操作长度的调整。
71.在使用中，可以组合使用反相关器的多于一个实施例。
72.风筝控制系统还可以包括一个或更多个张力传感器，用于测量和传送多条风筝连接线中的至少一条风筝连接线在其不同位置处检测到的张力测量值。
73.张力测量值可以被传送到控制系统。
74.张力传感器可以位于旋转器周围并测量由风筝连接线施加在旋转器上的拉力。
75.张力传感器还可以可操作地位于偏转器导向件周围，用于测量由穿过其延伸的风
筝连接线施加在偏转器轴上的向下压力。
76.张力传感器还可以可操作地连接到偏转器基座，用于测量由于风筝连接线中的张力而由偏转器轴施加在其上的压力。
77.张力传感器可以可操作地连接到导向元件以便测量由风筝连接线施加在导向元件上的张力。
78.张力传感器可以位于反相关器绳索的两个绳索段之间。
79.在本发明的一种形式中，张力传感器可以包括在其相对区域彼此可移位地互相连接的一对板，每个板还包括以间隔开的关系布置在板的内表面上的一系列和/或一排滑轮，一排滑轮面向另一排滑轮，风筝线在两排滑轮之间延伸并纵向延伸传感器。
80.可以通过诸如在其相对的端部区域处互连板的一对螺旋弹簧等偏置构件或任何其他装置而朝向彼此地在板上施加恒定的拉力，来使该对板朝向彼此偏置。
81.传感器还可以包括用于测量板相对于彼此的位移的位移传感器。
82.位移传感器可以包括从内板表面朝向彼此延伸的一对杆。在静止条件下，杆的相对端部区域将彼此靠近和/或邻接。
83.张紧延伸穿过其的风筝连接线将使风筝连接线将两排滑轮彼此推开，从而使板和杆的端部区域彼此移位。
84.风筝控制系统还可以包括定位在一条或更多条风筝连接线周围的定位传感器，用于测量空间中风筝连接线的位置。
85.定位传感器可以类似地围绕支撑表面定位以测量支撑表面的旋转度，旋转度产生于空间中风筝的定向。
86.定位传感器还可以围绕导向元件定位，其中，导向元件枢转地连接到支撑表面，定位传感器感测导向元件相对于支撑表面的旋转度。
87.风筝控制系统还可以包括压力传感器，用于测量由偏转器轴施加在偏转器基座内的压力室上的压力。
88.压力传感器可以位于导向元件周围，用于测量导向元件经受的压力。
89.风筝控制系统还可以包括位移传感器，用于检测偏转器轴相对于偏转器基座的位移程度。
90.位移传感器还可以可操作地安装在旋转器周围，用于测量旋转度，从而确定存储在旋转器上的风筝连接线的长度，以及在旋转器和风筝之间延伸的可操作的风筝连接线的长度。
91.风筝控制系统还可以包括光学传感器，该光学传感器配置为检测由于风筝连接线经受的张力而在风筝连接线中的拉伸程度。
92.风筝控制系统还可以包括控制设备，该控制设备配置为接收来自各种传感器的输入。控制设备还可以被配置为解析从各种传感器接收的数据。
93.风筝控制系统还可以包括护套和导向布置，可围绕风筝连接线安装用于约束风筝连接线，其中，导向布置包括用于将风筝连接线引导到护套中的输入导向件和将线仅保持在护套之后的输出导向件，用于分别以间隔开的方式将风筝连接线从护套引向风筝。
94.输入和/或输出导向布置还可以包括其自身的安装布置，用于将输入和/或输出导向件安装在风筝连接线上。
95.导向布置的元件可以被安装在支撑框架内，并且导向元件和/或支撑框架可以被连接到风筝连接线，以防止其向下移动、远离风筝和/或上表面，以防止其向上移动，远离上表面。
附图说明
96.现在参考附图通过示例的方式描述本发明。
97.图中：
98.图1是描绘了最简单形式下的偏转器的第一实施例的示意图，仅用于操纵一条风筝连接线；
99.图2示出了偏转器导向件的侧视图；
100.图3是示出了用于支撑偏转器的支撑件的示意图。
101.图4是图1中示出的偏转器在使用时的示意图。
102.图5示出了偏转器的第二实施例。
103.图6示出了以耦合关系描绘的偏转器的第三实施例；
104.图7示出了以耦合关系描绘的偏转器的第四实施例；
105.图8示出了偏转器的第五实施例；
106.图9示出了偏转器的第六实施例；
107.图10示出了偏转器的第七实施例；
108.图11示出了偏转器的第八实施例；
109.图12示出了反相关器的第一实施例。
110.图13示出了反相关器在使用时的第一实施例；
111.图14示出了反相关器的第二实施例。
112.图15示出了反相关器的第三实施例。
113.图16和图17示出了反相关器的第四实施例。
114.图18示出了反相关器的第一和第二实施例的组合；
115.图19示出了反相关器的第二和第三实施例的组合；
116.图20是反相关器的第二和第三实施例在使用时的示意图；
117.图21是反相关器的第二和第三实施例在使用时的进一步示意图；
118.图22是反相关器的第二和第三实施例在使用时的进一步示意图
119.图23是描绘了用于安装张力传感器的可能位置的示意图；
120.图24是图示了用于安装张力传感器以及定位传感器的可能位置的进一步示意图；
121.图25和图26是图示了张力传感器的一个实施例的示意图；
122.图27是图示了组合定位和张力传感器的示意图；以及
123.图28和图29是根据本发明围绕风筝连接线安装的护套和导向布置的示意图。
具体实施方式
124.现在参考附图，基本上用附图标记10表示根据本发明的风筝控制系统。
125.为清楚起见，在风筝的一个或更多个前端区域和风筝控制系统之间延伸的风筝连接线将被表示为虚线，而在风筝的尾端区域和风筝控制系统之间延伸的风筝连接线将被表
示为实线。
126.大体上参考附图，用于控制风筝12的风筝控制系统10的一般实施例包括：多个旋转器，具有卷轴14和绞盘式元件16的形式，它们彼此布置在一条线上并且分别与前部18和尾部20风筝连接线互相连接，用于调整一个或更多个风筝连接线在其旋转时的操作长度；多个导向元件22，可定位在多个旋转器中的每一个旋转器与风筝12之间，用于引导和限定从旋转器朝向风筝的、用于前部18和尾部20风筝连接线中的每一条风筝连接线的风筝线路径；多个可纵向调节的偏转器24，位于多个旋转器中的至少一个旋转器和风筝12之间；多个偏转器导向件26，每个偏转器导向件可操作地连接到多个偏转器24中的至少一个偏转器，并且使多条风筝连接线中的至少一条风筝连接线延伸穿过其中，并且进一步被配置为在偏转器24的纵向调节下调节风筝连接线的操作长度，以使偏转器导向件26在使用时使风筝连接线的部分角度偏转；以及，至少一个反相关器28，可操作地与多个偏转器导向件26中的至少两个偏转器导向件相连接，用于在使用时与延伸穿过偏转器导向件26的相应的风筝连接线的操作长度的调节反相关。
127.虽然卷轴14和绞盘式元件16将分别用于主要调整风筝线18和20的操作长度，例如用于拉入和拉出风筝12，但风筝12的转向(steering)需要同时细小和/或更轻微地调节各种风筝连接线的操作长度，并且将通过偏转器24来促进。
128.风筝控制系统10将通常被安装在诸如可旋转平台27之类的可旋转支撑表面上，可旋转平台27又通常安装在船只(未示出)上，或在车辆上，或在固定的基座上。
129.风筝连接线18和20可以是缆线、绳索或编织线的形式。
130.通常地，一对前部风筝连接线18a和18b将从风筝12的前端区域延伸，而一对尾部风筝连接线20a和20b通常从风筝12的相对的尾端区域延伸。如图21或图29所示，前部18和尾部20风筝连接线也可以更集中地连接到风筝12。
131.前部风筝连接线18也可以是从风筝12的前端区域延伸的单前部风筝连接线的形式，单前部风筝连接线18进一步适用于从风筝12的多个前端区域延伸，包括风筝的中心区域，也如图21所示。
132.前部风筝连接线18可以仅偏向风筝的前端区域，同时也连接风筝的其他区域，尾部风筝连接线20可以仅偏向风筝的尾端区域，同时也连接风筝的其他区域。以这种方式，它们的差动连接偏置可以控制风筝在空气中和/或在风流中的迎角。
133.以类似的方式，当成对使用时，风筝连接线，即前部线18和尾部线20都可以偏向风筝的左手侧或右手侧。以这种方式，它们的差动连接偏置可以控制风筝向左边和右边的转向。
134.卷轴14和/或绞盘式元件16可以是机动的并且绞盘式元件16通常将包括制动机构30以抑制不期望的旋转并且仅促进一个定向旋转。
135.通过包括可操作地连接到卷轴型元件14的发电机32，可以产生由风筝12的牵引力作用的卷轴14和绞盘式元件16的旋转运动并用于发电。绞盘式元件16还可以包括用于驱动绞盘式元件16的马达34。替代地，发电机可以连接到绞盘式元件16。结构32和34可以是马达，或发电机，或两者，或者这些结构可以分别包括马达和发电机。
136.导向元件22将通常为滑轮和/或绞缆轮型元件的形式并且枢转地安装到可旋转平台27上以及如果需要的话安装在上表面上，并且以间隔开的关系进行安装，以便限定风筝
连接线的优选方向和/或路径，该风筝连接线从卷轴型元件14、绞盘式元件16以及偏转器24延伸并将它们相互连接，朝向风筝12延伸。
137.根据偏转器24的第一实施例，在图1、图3以及图4中更清楚地示出，偏转器24包括偏转器基座36和偏转器轴38，其以可相对于偏转器基座36移动的方式布置成轴向延伸远离偏转器基座3。偏转器轴38包括可旋转地安装到偏转器轴38的上端部上的偏转器导向件26，用于可旋转地容纳穿过其中延伸的风筝连接线。
138.图1示出了用于调节尾部风筝连接线20b的操作长度的典型设置，该连接线20b从卷轴型元件14和绞盘式元件16延伸，穿过导向元件22、偏转器24并朝向风筝12。导向元件22通常被安装到偏转器基座36的相对侧上，以便将风筝连接线20b保持在适当位置，同时偏转器轴38相对于偏转器基座36的位移使偏转器导向件26调整当相对于偏转器基座36向上和向下移动时风筝连接线20b的操作长度。
139.导向元件22将优选地围绕偏转器24定位，以便在从第一导向元件22穿过偏转器导向件26并朝向第二导向元件22的直线路径中共面地引导风筝线20b，风筝线20b跨越偏转器导向件26。
140.偏转器轴38相对于偏转器基座36的位移通常被液压地驱动，但也可以气动地、机械地或甚至电力地驱动。
141.图6、图7、图12、图14、图15、图18以及图19示出了偏转器24的不同的实施例，其中，偏转器导向件26相对于偏转器基座36的位移被液压地驱动。偏转器基座36包括压力室，旨在在压力下保持液体。偏转器轴38进一步可操作来紧密地固定在腔室内部，并且包括用于密封地安装在偏转器基座36内的腔室和/或偏转器基座接收部分40，以模拟活塞和汽缸构造。
142.偏转器轴38相对于偏转器基座36的位移通过调节腔室接收部分40下方的压力来实现。增加压力将向外推动轴38，而压力的相对减小将允许偏转器轴撤回。
143.包括压力调节器和/或阀42将促进流入和流出腔室和/或偏转器基座36。通常地，还将包括阀门控制以将压力保持在期望的范围以下。
144.替代地，也可以通过包括涡轮布置(未示出)促进偏转器轴38相对于偏转器基座36的机械位移，其中，偏转器轴38相对于偏转器基座36的纵向位移通过蜗杆的旋转实现。
145.也可以通过具有偏转器基座和偏转器轴的互补螺纹来促进偏转器轴38相对于偏转器基座36的机械位移，从而通过相对于偏转器基座36旋转偏转器轴38来实现偏转器轴38相对于偏转器基座36的位移。
146.偏转器轴38相对于偏转器基座36的机械位移也可以通过以下来促进，其中，偏转器轴38采用齿杆的形式并且偏转器基座36具有互补的轮廓以允许偏转器轴38相对于偏转器基座36移位。
147.偏转器轴38相对于偏转器基座36的机械位移也可以通过以下来促进：偏转器轴38和偏转器基座36采用滚珠丝杠构造和/或钝齿轮(cogwheel)和导轨构造并且还可以进一步由电力驱动。
148.图2示出了偏转器导向件26的侧视图，其示出了周向限定的凹槽和/或风筝连接线接收部分。
149.图3示出了用于以框架形式支撑偏转器24的支撑件44，特别是用于在竖直方向上
支撑偏转器轴38。应当理解的是，支撑件44可以采用任何形式，例如导轨、导向结构，等等。
150.图4描绘了偏转器24的一种可能的布置，其中，一对偏转器24a和24b串联布置并且通过延伸穿过其中的相同的前部风筝连接线18a互相连接。
151.一对另外的偏转器24c和24d串联布置并且通过另一个前部风筝连接线18b互相连接。
152.偏转器24e和24f中的每一个被进一步安装为分别操纵每个尾部风筝连接线20a和20b的操作长度。
153.图5示出了偏转器124的第二实施例，其中，偏转器124包括偏转器基座126、从其延伸的偏转器轴128以及以竖直间隔开的关系安装在偏转器轴128上的一对偏转器导向件130a和130b。尾部风筝连接线20a穿过两个偏转器导向件130a、130b时，需要结合安装在偏转器基座126周围的三个导向元件和/或滑轮22。
154.图6示出了偏转器224的第三实施例，本文以液压和/或气动互连成对的关系来描绘。
155.以直立条件安装偏转器轴226，并且偏转器基座228可移动地安装到偏转器轴226上。偏转器基座228还包括可旋转地安装到其外侧壁上的偏转器导向件230，使得偏转器基座228相对于轴226的位移导致延伸穿过偏转器导向件230的相应的风筝连接线(未示出)的偏转。
156.图7示出了偏转器324的第四实施例，本文也以液压互连的关系描绘出。
157.偏转器324包括分别对准安装在上表面和下表面上的一对基座326a和326b。偏转器轴328可操作地将一对基座326a和326b相互连接，并且进一步相对于它们可移动地安装，偏转器轴328还包括绕其中间区域可旋转地安装的偏转器导向件330，使得在一对偏转器基座326a和326b之间的偏转器轴328的往复运动导致延伸穿过偏转器导向件330的至少一条风筝连接线的偏转。(未示出)。
158.图8描绘了偏转器424的第五实施例。偏转器轴426可操作地连接到偏转器基座428并且以相对于基座428可移位的关系布置成向上同轴地延伸远离基座428的一个端部，偏转器轴426还包括轴臂430，轴臂430以t形横向安装在偏转器轴426的上端部周围，轴臂430还包括一对偏转器导向件432a、432b，其安装在轴臂430的相对端部区域上，用于可旋转地容纳穿过其中的尾部风筝连接线20a。
159.图9示出了偏转器524的第六实施例，其包括：以并排方式布置的一对偏转器基座526a和526b；一对偏转器轴528a和528b，其可操作地连接到该对基座中的每一个基座并且以可相对于偏转器基座526a和526b移位的关系布置成向上同轴地延伸远离该对偏转器基座526a和526b中的每个偏转器基座的端部，每个偏转器轴528a和528b还包括偏转器导向件530a和530b，其可旋转地安装到每个偏转器轴的上端部，用于可旋转地容纳穿过其中的相同的尾部风筝连接线20a；以及，偏转器互连件532，用于将该对偏转器轴528a和528b围绕其上端区域互相连接。
160.图10描绘了偏转器624的第七实施例，其包括：以并排方式布置的一对偏转器基座626a和626b；一对偏转器轴628a和628b，其可操作地分别连接到该对基座626a和626b中的每个基座，并且以可相对于该对偏转器基座中的每个偏转器基座的一个端部位移的关系布置成向上同轴地延伸远离该对偏转器基座中的每一个的一个端部，偏转器互连器630用于
围绕偏转器轴628a和628b的上端区域将偏转器轴628a和628b互相连接，并且偏转器导向装置632横向延伸偏转器互连器630，用于在其上可旋转地容纳多个偏转器导向件634。
161.图11示出了偏转器724的第八种形式，其包括：从上表面向下延伸的偏转器基座726；偏转器轴728，该偏转器轴728可操作地连接到基座726，并且以可相对于基座726可移动的关系布置成向下轴向地延伸远离偏转器基座726的一个端部；以及，偏转器导向件730，该偏转器导向件730可旋转地安装到偏转器轴728的端部区域，用于可旋转地容纳延伸穿过其中的至少一个风筝连接线。在该形式中，当偏转器轴728朝向偏转器基座726撤回时，偏转器724将缩短风筝连接线(如上图所示，缩短偏转器的“在拉动的”线，与缩短偏转器的“在推动的”线相反)。该形式的偏转器可以与任何其他的先前形式或偏转器组合。
162.至少一个反相关器被配置为将一个偏转器导向件相对于另一个耦合偏转器导向件的纵向位移程度反相关，从而当另一条风筝连接线撤回时，使延伸穿过一个偏转器导向件的一条风筝连接线的操作长度增加相同的程度，反之亦然。
163.在使用中，使负责调节尾部风筝连接线20a和20b的操作长度的一对耦合偏转器导向件之间的位移程度反相关将允许用户将风筝转向左边或右边。
164.类似地，将一对偏转器导向件之间的位移程度反相关，其中，一个偏转器导向件调节前部风筝连接线18a的操作长度，而另一个尾部风筝连接线20a的操作长度将允许用户改变风筝的迎角。
165.应当理解的是，根据用于使以下风筝转向的本领域技术，即反相关器可以耦合到任意组合的偏转器，风筝的转向要求一个偏转器轴相对于另一个偏转器轴或多于一个的其他偏转器轴的位移程度反向相关。
166.还应理解的是，偏转器可以以任何方向安装，从下表面向上延伸，或从上表面向下延伸，或水平地或甚至对角线地，或任何其他的方向。
167.图12和图13图示了反相关器28的第一实施例，用于分别反向关联偏转器24a和24b的耦合偏转器导向件26a和26b之间的位移程度。
168.在该实施例中，反相关器采用反相关器臂46的形式，该反相关器臂46由反相关器臂支撑件48绕其中间区域枢转地支撑，该反相关器臂46进一步枢转地与成对偏转器轴38a和38b中的每一个的上端区域相连接。偏转器基座36a和36b为如图所示的压力室的形式，用于允许调节彼此分离的腔室内部的压力。
169.在该实施例中，该对偏转器基座36a和36b中的每个偏转器基座均包含两个压力室，即下压力室和上压力室，分别位于每个偏转器轴38a和38b的腔室接收部分40a和40b的上方和下方。
170.通过分离的压力调节器或流量调节阀42a和42b而实现每个基座36a和36b的上腔室和下腔室之间的不同压差，来使对应的轴38a和38b发生移位，并且位移程度通过枢轴支撑的反相关器臂46来进一步反相关，其中所述压力调节器或流量调节阀42a和42用于控制液体流入和流出每个压力室。
171.应当理解的是，所例示的系统也可以仅与单个偏转器基座一起操作，使得单个偏转器基座被配置为同时移动偏转器轴并且反相关器仍将工作。
172.图13图示了图12所示的反相关器28，在使用时，分别通过各种反相关器臂46a、46b以及46c机械地耦接多个偏转器24，每个反相关器臂依次由其自身的反相关器臂支撑件48
绕其中间区域枢转地支撑。
173.偏转器24a和24b串联布置并通过尾部风筝连接线20a相连接。偏转器24c和24d类似地串联布置并通过尾部风筝连接线20b互相连接。偏转器24e与前部风筝线18a相连接并且偏转器24f与前部风筝连接线18b相连接。
174.反相关器臂26a通过分别反向关联尾部风筝线20a和20b的操作长度的调节来促进风筝向左或向右转向。
175.通过反相关器臂26b来使偏转器24b和24e相连接，并通过同时调节尾部风筝连接线20a和前部风筝连接线18a的操作长度，有利于改变迎角。类似地，通过反相关器臂26c使偏转器24d和24f相连接并通过同时调节前部风筝连接线18b和尾部风筝连接线20b来帮助操纵迎角。
176.图6、图7和图14示出了液压耦合器828形式的反相关器的第二实施例，用于使各个偏转器基座的下端压力室流体流耦合。
177.与偏转器基座的上腔室流体连通的分离的压力调节器或流量调节阀42a和42b调节上腔室中的压力，同时液压联轴器828同步偏转器轴之间的位移程度。泵830连同阀832可以对液压耦合系统加压。
178.图5、图8、图9、图10、图15以及图23示出了反相关器928的第三实施例，反相关器928包括绳索930和绳索导向布置932，其中，绳索930与耦合偏转器导向件相连接并且跟随两个偏转器上方的导向路径，从而允许绳索930反向同步一个偏转器导向件相对于另一个偏转器导向件的位移。绳索导向布置932可以是安装在偏转器上表面上的滑轮和/或绞缆轮元件的形式。
179.图16和图17示出了反相关器1028的第四实施例，反相关器1028包括可移动的相关器耦合器1030，相关器耦合器1030用于将两个偏转器导向件26a和26b以间隔开的关系连接在相关器耦合器1030上，每个偏转器导向件具有延伸穿过其自身的风筝连接线18a和20a，并且其中，对应的风筝连接线在彼此面对的区域中与偏转器导向件26a和26b接合。反相关器1028还包括相关器位移器1032，用于相关器耦合器1030的同轴和/或垂直位移。反相关器1028还包括风筝线布置1034，用于将风筝线18a向上指引，并且将风筝线20a引导到下方反相关器1028，以便风筝线18a和20a与偏转器轴26a和26b在彼此面对的区域中接合。相关器耦合器1030向上的位移将增加风筝线18a的操作长度，同时减少风筝线20a的操作长度。
180.换句话说，在该形式中，反相关器1028采用两个互相连接的偏转器导向件26a和26b的形式，可操作地连接到一个偏转器轴1032，并且不同的风筝连接线18a和20a延伸穿过该反相关器1028，并且在偏转器导向件26a和26b在一个方向上相关调整时，该反相关器1028使各个风筝连接线18a和20a的操作长度的调整反相关。
181.图17又图示了图16中所示的反相关器1028在使用时的一种可能设置。相关器1028a反向连接尾部风筝线20a和20b，而相关器1028b连接前部风筝线18a和18b以及尾部风筝线20a和20b。相关器耦合器1030a在向下方向上的位移将减少尾部风筝线20a的操作长度，同时增加尾部风筝线20b的操作长度。相关器耦合器1030b在向下方向上的位移将增加尾部风筝线20a和20b的操作长度，同时减少前部风筝线18a和18b的操作长度。
182.如清楚说明的，在相同的风筝控制系统中可以结合偏转器24、124、224、324、424、524、624以及724的不同实施例采用反相关器28、828、928以及1028的不同实施例，这将由用
户的具体要求决定。
183.例如，图18图示了使用中的反相关器28和828的组合，用于可操作地耦合偏转器导向件26a和26b。
184.图19、图20、图21、图22以及图24图示了使用中的反相关器828和928的组合。
185.图20示出了使用中的反相关器的实施例828和928的组合。卷轴式元件14和绞盘式元件16是机动的，绞盘16还包括制动机构30。卷轴式元件14和绞盘式元件16都可以连接到发电机。
186.图21还示出了偏转器24的优选的耦合构造，其中，使用了单个前部风筝连接线18。单个风筝连接线18进一步连接在风筝12的各个优选的前端和中心区域处。风筝连接线20a和20b进一步连接在风筝12的各个优选的对置的尾端和中心区域处。偏转器24a和24b均将尾部风筝连接线20a偏转。偏转器24c和24d均将尾部风筝连接线20b偏转，偏转器24e将前部风筝连接线18偏转。为了改变风筝12的迎角，偏转器24e通过反相关器928b和928c分别与偏转器24b和24b耦接，以同步调节前部风筝连接线18和尾部风筝连接线20a和20b。反相关器928a又与偏转器24a和24c耦合，用于将风筝转向左边或右边。
187.图22示出了通过分别以绳索930、绳索导向布置932以及液压联轴器828形式的反相关器928的实施例的组合的互相连接的偏转器24的另一种可能构造。还示出了安装在可旋转平台27上的卷轴式元件14a、14b、14c以及14d以及绞盘16a、16b、16c以及16d。
188.通过旋转14a和16a中的任一个或两者将促进对尾部风筝连接线20a做主要操作调整或相对持久的修整，而通过调整尾部风筝连接线20a所迫使的微小和不断转向将由偏转器24a和24b提供便利，从而根据需要偏转风筝线，以缩短或延长线。如图所示，相同的操作方法将应用于所有其他的偏转器、绞盘式元件以及卷轴。
189.图23示出了测量张力和/或压力和/或力并传送在不同位置处检测到的多个风筝连接线中的至少一个风筝连接线的张力测量值的传感器将被定位的位置。传感器50可以安装在偏转器基座36周围，用于测量当风筝12拉动风筝连接线18a和20b时施加在偏转器轴38上的向下力所导致的基座36内部的压力。类似地，传感器50可以位于偏转器底座36的安装处，用于测量施加在偏转器轴38上的向下压力(或向上压力，如图11中所述，以防偏转器向下延伸安装，并配置为缩短“在拉动的”风筝连接线)。类似地，这些传感器可位于偏转器导向件26周围，或位于偏转器基座36下方。进一步地，压力和/或张力传感器可安装在绳索导向布置932处，或通过将绳索930切成两段而插入绳索930中，用于测量和传送绳索930上的张力。偏转器24还可以配备有位移传感器以检测并传送偏转器轴38相对于偏转器底座36的位移程度。
190.图24等效于图22，但图24包括压力或张力传感器50和定位传感器52。围绕可旋转平台27安装的定位传感器52允许用户检测平台相对于船只或车辆或基座的旋转方向，而张力传感器50将测量和传送在所示的不同位置处所经历的张力或压力。定位传感器52也可以位于导向元件22处，其中，导向元件22位于通向风筝12的线之前，以测量和传送风筝连接线在空间中的水平位置。
191.系统还可以进一步包括光学力传感器，其中，相机检查风筝连接线的表面并通过测量风筝连接线上的拉伸程度来检测和测量风筝连接线上的张力。
192.进一步地，旋转器可以配备有传感器，该传感器被配置为测量风筝连接线(未示
出)上的张力。
193.进一步地，旋转器可以配备有传感器，该传感器被配置为测量其对应的风筝连接线放出时的操作长度。
194.这些测量值通常会传送到中央计算机和/或控制系统。
195.转向图25至图27，描绘了张力传感器50的一个实施例，特别适用于测量风筝连接线中的张力，例如尾部风筝连接线20a中的张力。
196.张力传感器50可以安装在导向元件22(图27)周围并且包括一对板54a和54b，该一对板在其相对区域处可拆卸地连接至彼此，每个板54a和54b还包括一排滑轮56a和56b以成行和间隔开的关系布置，一排滑轮面对另一排滑轮，其中风筝线20a在两排滑轮56a和56b之间延伸，并且纵向延伸穿过传感器50。该对板54a和54b通过在其相对端部区域处互相连接板54a和54b的盘簧而进一步朝向彼此偏置。传感器50还包括以从内板表面54a和54b朝向彼此延伸的一对杆60形式的位移传感器，用于测量板之间的相对距离。
197.图25更清楚地示出了，拉伸穿过其中的风筝连接线20a将使风筝连接线推开在其任一侧对准的滑轮，从而使板和杆60远离彼此。
198.类似地，参见图26，当张力较低时，由于风筝线20a中缺乏张力，两排滑轮将朝向彼此偏置以推动滑轮，从而板远离彼此，杆将连接它们的端部区域，并且发信号以通知风筝线20a中的较低张力和/或松弛。
199.在图27中，应测量从导向元件22延伸的定位传感器52的垂直角度并将其传送到中央控制系统，以获得风筝12的位置和运动方向的指示。进一步地，图27示出了导向元件处的压力传感器50的位置，该传感器用于测量由风筝连接线20a施加的向下压力。传感器结果将给出风筝连接线20a上的张力的指示并且该指示可以被传送到中央控制系统。
200.转向图28，为了提高风筝连接线以及风筝12的可控性和功效，提供可围绕风筝连接线安装的护套62和导向布置，用于约束风筝连接线18a、18b、20a以及20b，其中，导向布置包括：输入导向件64，输入导向件64用于指引风筝连接线朝向彼此并将风筝连接线导向到护套62；以及输出导向件66，输出导向件66用于在护套之后保持风筝连接线朝向彼此，并且用于将风筝连接线以间隔开的方式从护套62分别导向风筝。护套62改善风筝线的空气动力学特性，减少松弛，提高风筝对风筝控制输入的响应性，并通过对准风筝连接线的下垂(sag)来提高控制输入的同步性，从而提高风筝12的可控性。
201.图29示出了输出导向件66，输出导向件66包括安装布置68，安装布置68用于将输出导向件66安装在风筝连接线上以支撑输出导向件66并防止其向下移动。
202.输出导向件66的元件安装在支撑框架70处。导向元件和/或支撑框架70通过安装布置68连接到风筝连接线，以防止其向下移动，远离风筝，并且，如图28所示，在上表面处，以防止其向上移动，远离上表面。
203.将风筝控制系统与风筝分开和远离而放置在地面、船只或车辆本身上，而不是将它们放在空中的悬浮在翅膀下方的吊篮或风筝操纵装置中，有几个优点。
204.首先，用户不必将系统悬挂在空中，因此轻质结构的重要性要低得多。因此，可以应用更结实的、更坚固的以及更可靠的设计来控制风筝，特别是当人们试图将风筝缩放到大尺寸时，会导致非常高的牵引力。
205.其次，当风筝控制系统在地面或船上时，可以应用更强大的、冗余的以及故障安全
的架构，因为重量的作用要小得多。
206.第三，不需要遥控吊篮和/或风筝。人们不需要例如通过线缆或电池或吊篮内的发电机将所需的能量传递给吊篮和/或风筝以产生转向力，并且不需要通过有线或无线方式向吊篮传送转向信号。因此，当风筝控制系统在地面上时，它比遥控的吊篮更不容易出现故障。
207.第四，吊篮或风筝操舵单元不能掉入水中或掉到地上。
208.第五，当风筝控制执行器放置在地面或船上时，使用不同形状的风筝、不同的风筝或风筝材料进行实验要容易得多，因为人们不必使“吊篮”及其转向机构适应特定的几何形状或其尺寸，而是可以通过两条、三条或四条(或更多条)绳索控制翅膀，通过这些绳索的长度调整使翅膀转向，同时从地面调节和控制。
209.所公开的本发明进一步消除了对绞盘的高要求，例如关于绞盘需要处理的力，或其精度、速度或同步水平。
210.可以使用规格较低的标准绞盘，也可以使用更小、精度较低或速度较慢的绞盘，甚至所有风筝连接线只用一个绞盘，该绞盘将线卷在单独的线圈上，而仅由一个电机驱动。
211.在风筝处于满载运行模式，即在由主动飞行的和全功率的风筝执行的最大牵引力生成期间全部力作用在绳索上时，绞盘不需要能够控制、处理并且不断调整风筝连接线的长度。而在风筝处于低负载操作模式时(即断电和/或未主动飞行)，绞盘只需要能够处理放出或收入绳索，可能还有修整任务，从而在绳索上施加低得多的力。
212.相反地，在满载运行期间，偏转器可以由液压驱动、气动驱动、机械驱动或电动驱动，可以接管绳索长度的操纵。绞盘或多个绞盘仅在这些时间处于制动模式，即它们只需要在绳索上以中断的方式(with a break)施加保持力或通过第二绞盘以中断的方式施加保持力或通过配备有蜗轮的第二胶盘施加保持力，这允许通过第一绞盘或其他方式几乎无力地握持绳索，，从而允许在第一绞盘上以低力卷起绳索。替代地或另外地，绳索可以通过合适的机构(例如夹钳)保持在绞盘之前。即使发电机连接到绞盘，它们也可以在发电且偏转器影响风筝的控制的同时展开风筝连接线。
213.本发明允许处理绳索上更大的力，因此允许更高的风速，或允许更大的风筝，例如牵引大型船舶或驱动大型发电机。如果风筝的尺寸增加，或者如果风速增加，绳索上的力也会增加。基于此，用于操纵风筝连接线相对长度的偏转器上的力也会增加。这可能会导致问题，还因为至少连接到风筝尾端的风筝线需要在飞行过程中由它们的偏转器不断地操纵。如果偏转器需要承受绳索上的全部力，这可能会导致高能量需求、较大的偏转器尺寸，甚至随着时间的推移材料疲劳。
214.通过从绞盘开始经由导向元件和偏转器元件(导向元件和偏转器元件可以相互反相关)的特定绳索路线，本发明允许处理绳索上更大的力，以及更大的翅膀或风筝，例如牵引大型船舶或驱动大型发电机。本发明还允许处理更高的风速并因此获得更多的功率。
215.发明人相信，通过此种类型的风筝控制布置，可以以有效且高效的方式控制非常大的风筝，尤其在以最大功率输出推进大型船舶、车辆或发电机的场合。
216.这些船舶可用于发电，通过用牵引力推动机载发电机，或将水下发电机连接到水动力船载涡轮机来将风筝的牵引力转化为电能。电能可用于制造氢气，或以任何形式的能量储存它，例如甲烷气体、合成原油、氨、甲酸或以氢气为基础且旨在储存电力的任何其他
合适物质(由电力多元转换(power-to-x)技术生产的所谓的电动燃料(e-fuels)或动力燃料(power fuels))。通过实施本发明，将最大化这些船舶的功率输出和经济性。在此意义上，本发明可以形成针对合成燃料或合成原料的经济生产以替代化石燃料并应对气候变化。
217.应当理解的是，提供这些实施例是为了进一步说明本发明并帮助本领域技术人员理解本发明，并不意味着过度限制本发明的合理范围。