ITTO20100258A1 - Sistemi di attuazione dei comandi per il volo di un profilo alare di potenza per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanica - Google Patents

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ITTO20100258A1
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IT
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cables
power
airfoil
actuation system
wing profile
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Lorenzo Fagiano
Ilario Gerlero
Mario Milanese
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Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione industriale dal titolo:
“Sistemi di attuazione dei comandi per il volo di un profilo alare di potenza per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanicaâ€
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un primo sistema di attuazione dei comandi di un opportuno sistema di controllo, automatico ovvero manuale, del volo di un profilo alare di potenza, in particolare per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanica attraverso il volo del suddetto profilo alare di potenza collegato mediante due cavi a dispositivi di conversione a terra. Il suddetto primo sistema di attuazione dei comandi à ̈ posto a terra e il comando considerato à ̈ riconducibile a una differenza di lunghezza dei due cavi.
La presente invenzione si riferisce inoltre ad un secondo sistema di attuazione dei comandi di un opportuno sistema di controllo, automatico ovvero manuale, del volo di un profilo alare di potenza, in particolare per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanica attraverso il volo del suddetto profilo alare di potenza collegato mediante uno o più cavi a dispositivi di conversione a terra. Il suddetto secondo sistema di attuazione dei comandi à ̈ posto a bordo del profilo alare e il comando considerato à ̈ riconducibile a una variazione di angolo di attacco del profilo, ovvero ad una variazione dell’area efficace del profilo, ovvero ad una variazione della geometria del profilo tale da generare forze e momenti aerodinamici opportuni sul profilo stesso, ovvero a più di uno dei suddetti effetti contemporaneamente.
La presente invenzione si riferisce inoltre alla gestione dell’innalzamento dal suolo e del ritiro al suolo dei profili alari di potenza, in particolare per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanica attraverso il volo del suddetto profilo alare di potenza collegato mediante almeno un cavo a dispositivi di conversione a terra.
Sono noti, da alcuni brevetti anteriori, processi di conversione dell'energia eolica in energia elettrica o meccanica mediante dispositivi in grado di convertire l’energia meccanica generata dalla fonte eolica in altra forma di energia, tipicamente energia elettrica, che sottraggono l’energia eolica al vento utilizzando profili alari di potenza (genericamente indicati con il termine inglese “kite†) ad essi connessi mediante cavi. Ad esempio, i brevetti statunitensi n. US 4,076,190, n. US 4,251,040, n. US 6,254,034 B1, n. US 6,914,345 B2, la domanda di brevetto statunitense n. US 20090072092, la domanda di brevetto italiana n. TO2003A000945 e la domanda di brevetto europeo EP 04028646.0 descrivono sistemi per convertire l’energia cinetica di correnti eoliche in energia elettrica mediante il controllo del volo di profili alari di potenza connessi al suolo tramite uno o più cavi. Sono altresì noti sistemi per convertire l’energia cinetica di correnti eoliche in energia elettrica, nei quali almeno un profilo alare à ̈ connesso mediante cavi ad un’unità di manovra e generazione di energia fissa a terra: in tali sistemi, il profilo à ̈ portato ciclicamente attraverso una fase di trazione nella quale ascende spinto dal vento, e durante la quale lo svolgimento dei cavi porta in rotazione un generatore dell’unità a terra atto alla generazione di energia elettrica, ed una fase di recupero nella quale il profilo à ̈ recuperato e successivamente manovrato in modo da catturare nuovamente il vento.
In altre soluzioni note, l’energia viene convertita mantendo una lunghezza fissa dei cavi e facendo sì che le forze esercitate sui cavi facciano traslare, lungo un percorso stabilito e ciclico, un’unità di terra provvista di ruote collegate a generatori elettrici.
In passato sono state anche proposte diverse soluzioni relative al traino di imbarcazioni per mezzo di dispositivi che catturano le correnti eoliche tramite profili alari di potenza, come quelle in particolare descritte nel brevetto inglese n. GB 2.098.951, nel brevetto statunitense n. US 5.056.447, nel brevetto statunitense n. US 5.435.259, nel brevetto internazionale n. WO03097448, nella domanda di brevetto statunitense n. US2004035345, nella domanda di brevetto statunitense n. US2004200396, nel brevetto internazionale n. WO2005100147, nel brevetto internazionale n. WO2005100148, nel brevetto internazionale n. WO2005100149, nella domanda di brevetto tedesco n. DE102004018814.
In alcuni dei sistemi citati, il profilo alare à ̈ vincolato con due cavi al suolo ed à ̈ controllato imponendo una differenza di lunghezza tra i due cavi, in seguito denominata “differenziale†. I suddetti sistemi utilizzano un’unità di attuazione posta a terra i cui compiti sono sostanzialmente di due tipi: svolgimento o avvolgimento paritetico dei due cavi ed imposizione di un differenziale. Una modalità di imposizione di un differenziale già proposta dalla tecnica anteriore à ̈ quella che consiste nell’affidare l’imposizione di un dato valore di differenziale a due motori/generatori elettrici indipendenti, ciasuno collegato ad un argano su cui à ̈ avvolto il rispettivo cavo. Un’altra soluzione à ̈ proposta nella domanda di brevetto internazionale n. WO-2008/072269, che presenta una realizzazione mirata a disaccoppiare le funzioni di controllo del differenziale e di avvolgimento/svolgimento paritetico dei cavi. Tale invenzione à ̈ costituita da almeno un primo motore attuatore dedicato all’attuazione del differenziale, e da almeno un secondo motore attuatore dedicato allo svolgimento/avvolgimento paritetico dei cavi.
La presente invenzione propone soluzioni migliorate e più efficienti rispetto a quelle note, la cui comune caratteristica essenziale à ̈ definita nella rivendicazione 1.
In una prima forma di attuazione si impiega un unico motore di bassa potenza, e in una seconda forma di attuazione à ̈ previsto un unico motore generatore di grossa potenza affiancato da un sistema di accumulo e di trasmissione dell’energia. La prima soluzione à ̈ pensata specificamente per i sistemi di generazione operanti a lunghezza dei cavi fissa, mentre la seconda soluzione à ̈ pensata specificamente per i sistemi di generazione che sfruttano l’avvolgimento e lo svolgimento ciclico dei cavi. In entrambi i tipi di generatori, a cavo fisso o a cavo variabile, la presente invenzione si caratterizza inoltre per proporre un sistema di raccolta dei cavi in grado di avvolgere i cavi senza stratificazione, con conseguente minore usura dei cavi e minori problemi di gestione dell’avvolgimento.
Inoltre, notevoli vantaggi nel controllo del profilo alare si avrebbero utilizzando un secondo sistema di attuazione, in aggiunta al primo sistema di attuazione del differenziale, posto a bordo del profilo alare e in grado di dar luogo ad una variazione di angolo di attacco del profilo, ovvero ad una variazione dell’area efficace del profilo, ovvero ad una variazione della geometria del profilo tale da generare forze e momenti aerodinamici opportuni sul profilo stesso, ovvero a più di uno dei suddetti effetti contemporaneamente, in base al comando calcolato da un opportuno sistema di controllo automatico ovvero impostato da un operatore umano tramite una opportuna interfaccia uomo-macchina. Al riguardo, la presente invenzione propone un secondo sistema di attuazione posto a bordo del profilo alare e in grado di influenzare il volo del profilo alare come sopra descritto.
Infine, un aspetto importante nella gestione dei sopra citati sistemi di conversione di energia eolica in energia meccanica ed elettrica, tramite il volo di profili alari di potenza, riguarda la gestione dell’innalzamento dal suolo e del ritiro al suolo dei profili alari di potenza. La presente invenzione propone due sistemi possibili per affrontare questo tipo di problema.
La presente invenzione propone dunque nuove e migliorate soluzioni rispetto a quelle note dalla tecnica anteriore, fornendo una prima soluzione per un primo sistema di attuazione del comando differenziale, posto a terra, specificamente pensata per sistemi di generazione operanti a lunghezza dei cavi fissa, una seconda soluzione per un primo sistema di attuazione del comando differenziale, posto a terra, specificamente pensata per sistemi di generazione operanti a lunghezza dei cavi variabile ciclicamente, un secondo sistema di attuazione dei comandi, posto a bordo del profilo alare, una prima possibile soluzione e procedura per l’innalzamento ed il ritiro di profili alari di potenza rigidi ovvero semirigidi, una seconda possibile soluzione e procedura per l’innalzamento ed il ritiro di profili alari di potenza rigidi ovvero semi-rigidi.
Forme di realizzazione preferite e varianti originali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Nel prosieguo della descrizione, si ipotizzerà che almeno un profilo alare sia collegato a terra mediante almeno due cavi, con i quali poter fornire un comando tramite differenziale.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra una rappresentazione schematica di una prima soluzione per un primo sistema di attuazione del controllo del volo di profili alari tramite differenziale, pensata per sistemi di generazione operanti con lunghezza dei cavi fissa;
- la FIG. 2 mostra una rappresentazione schematica di una seconda soluzione per un primo sistema di attuazione del controllo del volo di profili alari tramite differenziale, pensata per sistemi di generazione operanti con lunghezza dei cavi variabile ciclicamente;
- la FIG. 3 mostra una rappresentazione schematica di una realizzazione preferita di un secondo sistema di attuazione del controllo del volo di profili alari posto sul profilo alare;
- la FIG. 4 mostra una rappresentazione schematica di una prima possibile soluzione e procedura per l’innalzamento ed il ritiro di profili alari di potenza rigidi ovvero semirigidi;
- la FIG. 5 mostra una rappresentazione schematica di una seconda possibile soluzione e procedura per l’innalzamento ed il ritiro di profili alari di potenza rigidi ovvero semi-rigidi.
Facendo riferimento quindi alla FIG. 1, Ã ̈ possibile notare che nella prima soluzione il primo sistema 1 di attuazione del controllo del volo, tramite differenziale, di almeno un profilo alare di potenza secondo la presente invenzione comprende:
- un unico motore attuatore 3 che aziona, tramite una ruota dentata (non illustrata) e rispettive cremagliere due slitte 2a e 2b, alle quali sono solidali due bozzelli di rinvio, 4a e 4b rispettivamente, attraverso i quali i cavi 8 passano dopo essere stati rinviati dai bozzelli 5a e 5b, questi ultimi ad esempio fissi rispetto al suolo ovvero eventualmente collegati a sistemi di smorzamento 14 o comunque non solidali con le slitte 2a e 2b;
- un sistema 6 atto al tensionamento dei cavi 8, allo smorzamento delle oscillazioni di forza sui cavi 8 ed eventualmente alla misura delle forze agenti sui cavi 8 nel tratto tra i verricelli 4a e 4b ed il profilo alare 7;
- una serie di carrucole 9, di numero, diametro e larghezza opportunamente dimensionate in base al diametro ed alla lunghezza dei cavi 8, supportate da un albero 11; - una serie di carrucole di rinvio 10, di numero, diametro e larghezza opportunamente dimensionate in base al diametro ed alla lunghezza dei cavi 8, supportate da un albero 12.
Le carrucole 10 e l’albero 12 sono posti sotto alle carrucole 9 e all’albero 11 e sono in grado di traslare verticalmente, avvicinandosi o allontanandosi da detti elementi 9 e 11;
- un sistema 13 di freno 13a e contrappeso 13b, applicato all’albero 12 e anch’esso in grado di traslare verticalmente così come di bloccare, tramite il freno 13a, il moto di traslazione dell’albero 12 rispetto all’albero 11. La massa del contrappeso 13b à ̈ variabile, ovvero selettivamente modulabile a seconda della forza che si vuole ottenere sui cavi, ad esempio tramite un sistema a serbatoi d’acqua come quelli noti nella tecnica anteriore e utilizzati per ripartire i pesi nelle barche.
Si può notare come il movimento del motore 3 dia luogo ad una differenza tra le lunghezze dei due cavi 8, dal lato del profilo alare 7, attraverso il moto traslatorio delle slitte 2a e 2b. Ad esempio, una rotazione del motore 3 in senso orario nello schema esemplificativo di realizzazione mostrato in FIG. 1 porta ad un accorciamento del cavo, dal lato del profilo alare 7, che scorre nel bozzello 4b e contemporaneamente porta ad un allungamento del cavo, dal lato del profilo alare 7, che scorre nel bozzello 4a. Con un opportuno comando del motore 3 à ̈ pertanto possibile realizzare il comando differenziale desiderato. Si noti che le carrucole 9, le carrucole 10, l’albero 11 e l’albero 12 costituiscono un sistema di moltiplicazione tramite il quale una variazione di lunghezza dei cavi 8 dal lato del profilo alare 7 si traduce in una variazione di distanza tra l’albero 12 e l’albero 11 di entità minore, con un rapporto tarabile in base al diametro ed al numero delle carrucole 9 e 10. Quando il sistema di generazione à ̈ in regime di normale operatività a cavo fisso, l’albero 12 viene bloccato con il freno 13a, in modo che la distanza rispetto all’albero 11 rimanga fissa e che il cavo 8 rimanga anch’esso a lunghezza fissa anche sotto l’azione delle forze di trazione esercitate dal profilo alare. Quando à ̈ necessario riavvolgere i cavi, ad esempio in caso di assenza di vento o per manutenzione, il profilo alare viene manovrato in modo che le forze di trazione sui cavi siano minime e il sistema di contrappeso 13a e freno 13b viene sbloccato, provocando l’allontanamento dell’albero 12 dall’albero 11 e il conseguente riavvolgimento dei cavi. Il successivo svolgimento dei cavi, per tornare in condizioni di operatività, avviene grazie al tiro esercitato dal profilo alare in presenza di vento, tale da vincere gli attriti delle carrucole ed il peso del sistema di variabile freno 13a e contrappeso 13b.
Facendo ora riferimento alla FIG. 2, si può notare che in una seconda soluzione specificamente pensata per sistemi di generazione con lunghezza dei cavi variabile ciclicamente, il primo sistema 21 di attuazione del controllo del volo, tramite differenziale, di almeno un profilo alare di potenza secondo la presente invenzione comprende gli elementi 2a, 2b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14 analoghi a quelli descritti precedentemente con riferimento alla FIG. 1, mentre mancano gli elementi 3 e 13b e gli elementi 15, 16, 17, 18, 19, 20 sono aggiuntivi. In particolare, questa seconda soluzione presenta un sistema 16 di frizioni in grado di collegare e scollegare selettivamente e indipendentemente gli alberi 11 e 18 ad un unico motore generatore 15. Il motore generatore 15, se collegato all’albero 11, à ̈ in grado di generare potenza in fase di svolgimento dei cavi e di fornire potenza nella fase di riavvolgimento. Se collegato all’albero 18 il motore generatore 15 può inoltre azionare un sistema 17 idraulico o pneumatico di accumulo di energia. Il sistema 17 può essere ad esempio costituito da un compressore e da un serbatoio. Raggiunta una determinata pressione, il sistema di frizioni 16 disinnesta il collegamento tra il motore 15 e l’albero 18 fino a quando non sia necessario nuovamente l’accumulo di pressione nel sistema 17. Il sistema 17 comprende anche un sistema di attuazione, ad esempio con valvole pneumatiche, in grado di far traslare la cremagliera 19, impegnata sull’ingranaggio 20 a sua volta in presa con le cremagliere delle slitte 2a e 2b. Risulta evidente che una traslazione verso sinistra in FIG. 2 della cremagliera 19 provoca una rotazione oraria dell’ingranaggio 20 e conseguenti aumento di lunghezza del cavo sinistro e diminuzione di lunghezza del cavo destro, dal lato del profilo alare 7, impostando così il differenziale voluto. In FIG. 2 i sistemi 16, 17, e 18 non sono dettagliati in quanto realizzabili con tecniche note.
Con riferimento ora alla FIG. 3, il secondo sistema di attuazione 22 del controllo del volo di profili alari di potenza secondo la presente invenzione, mostrato in FIG. 3 in due diverse prospettive, comprende:
- almeno due briglie 23, ciascuna vincolata con il fissaggio 30 ad uno dei due cavi 8, opportunamente realizzate in modo da poter scorrere nei bozzelli 24. Le briglie 23 vengono movimentate dai motori 25. Un movimento coordinato dei motori 25 porta ad una variazione della regolazione delle briglie 23, aumentando o diminuendo l’angolo di attacco del profilo alare 7 a seconda del verso di rotazione dei motori 25. In questo modo, si può ottenere una variazione dell’angolo di attacco del profilo alare 7. Inoltre, una rotazione dei due motori 25 in sensi opposti porta a due regolazioni diverse per le briglie 23 del profilo alare 7, generando così un momento aerodinamico in grado di provocare la rotazione del profilo alare 7 modificandone così la traiettoria;
- almeno due serie di almeno due corde 26 ciascuna collegata con una estremità ad un elemento strutturale 27 del profilo alare 7 e con l’altra estremità ad uno degli almeno due motori 28. Il movimento dei motori 28 provoca l’avvolgimento o lo svolgimento delle corde 26 ed il conseguente avvicinamento o allontanamento degli elementi strutturali 27, portando ad una variazione della forma e dell’area efficace del profilo alare 7. Si noti che a fronte dello svolgimento delle corde 26, l’allontanamento degli elementi strutturali 27 avviene per l’effetto delle forze aerodinamiche agenti sul profilo alare 7.
I motori 25, 28 ed i bozzelli 24 sono opportunamente vincolati al profilo alare 7, ad esempio tramite fissaggio all’elemento strutturale 29, denominato anche “bordo d’attacco†. Il bordo d’attacco 29 e gli elementi strutturali 27 sono opportunamente realizzati in modo da consentire la variazione di forma e di area efficace del profilo alare in seguito all’azione dei motori 28, come precedentemente descritto. L’energia necessaria al funzionamento dei motori 28 viene fornita da opportuni sistemi di accumulo, eventualmente affiancati da sistemi di generazione di energia a bordo del profilo alare 7, ad esempio micro turbine eoliche e micro pannelli solari, come descritto anche in seguito.
Con riferimento ora alla FIG. 4, si noti che un primo sistema di innalzamento dal suolo e di ritiro al suolo di profili alari di potenza à ̈ composto da:
- almeno un profilo alare rigido ovvero semi-rigido 7 collegato ai cavi 8 e provvisto di opportuni sistemi di supporto 31, come ad esempio carrelli con ruote già facenti parte della tecnica anteriore, che permettano al detto profilo alare 7 di poter muoversi sul terreno a grande velocità con basso attrito. Il profilo alare 7 può essere dotato di sistemi di attuazione dei comandi simili a quelli precedentemente descritti e/o essere un velivolo UAV (Unmanned Aerial Vehicle) secondo soluzioni realizzative già presenti nella tecnica anteriore.
La fase di innalzamento, secondo la presente invenzione schematizzata in FIG. 4, inizia con il profilo alare 7 a terra ed i cavi 8 distesi a terra (FIG 4a). Avvolgendo i cavi 8 ad una opportuna velocità, ad esempio tramite sistemi come quelli previsti nelle due soluzioni di primo sistema di attuazione dei comandi presentate in precedenza, il profilo alare 7 si innalza, per effetto della forza di portanza che si sviluppa alla velocità di avvolgimento dei cavi. Durante il volo (FIG 4b), il profilo alare viene manovrato in modo da realizzare una generazione di energia secondo le modalità previste dal generatore utilizzato, ad esempio a cavo fisso ovvero a cavo variabile, secondo invenzioni come quelle citate in precedenza e altre soluzioni facenti parte della tecnica anteriore. Nella fase di ritiro (FIG 4c), il profilo alare 7 compie un atterraggio mentre i cavi 8 vengono riavvolti senza esercitare elevate forze di trazione sul profilo per non comprometterne l’atterraggio, con conseguente basso consumo di energia. Il primo sistema di innalzamento dal suolo e di ritiro al suolo di profili alari di potenza sopra descritto si differenzia dalle soluzioni già presenti nella tecnica anteriore ad un solo cavo grazie alla presenza di due cavi 8. Il secondo cavo serve per ripartire le forze esercitate dal profilo alare di potenza e per l’attuazione di un comando del profilo alare di potenza tramite differenziale, come ad esempio tramite il primo sistema di attuazione descritto precedentemente in due possibili soluzioni con riferimento alla FIG. 1 ed alla FIG. 2, infine fornisce un maggiore grado di sicurezza, rendendo possibile il recupero del profilo alare di potenza in caso di rottura di uno dei due cavi.
Con riferimento ora alla FIG. 5, si noti che un secondo sistema di innalzamento dal suolo e di ritiro al suolo di profili alari di potenza à ̈ composto dagli elementi 7, 8, 31 analoghi a quelli descritti in precedenza nel primo sistema di innalzamento dal suolo e di ritiro al suolo di profili alari di potenza. Inoltre, il secondo sistema di innalzamento dal suolo e di ritiro al suolo di profili alari di potenza à ̈ composto anche da almeno un sistema 32 ad elica collegata ad un motore generatore elettrico, utilizzato per la parziale ovvero totale spinta durante il decollo (FIG. 5a), per la generazione di energia a bordo del profilo alare durante il volo e per la spinta del profilo durante il volo se necessario (FIG. 5b), infine per la spinta del profilo durante l’atterraggio se necessario (FIG. 5c).
Si sono descritte alcune forme di realizazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva.

Claims (19)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di attuazione dei comandi per il volo di un profilo alare di potenza (7) controllato tramite almeno due cavi (8) per la conversione di energia eolica in energia elettrica o meccanica, comprendente una prima unità (11, 12) per esercitare un’azione di svolgimento-avvolgimento paritetico di detti cavi, ed una seconda unità (2a, 2b, 4a, 4b) interposta fra detto profilo alare di potenza (7) e detta prima unità (11, 12) per realizzare un’azione di controllo differenziale di detti cavi (8), caratterizzato dal fatto che comprende un unico motore (3; 15) che aziona detta seconda unità di controllo differenziale (2a, 2b, 4a, 4b) di detti cavi (8) e dal fatto che detta prima unità comprende per ciascun cavo (8) due serie di carrucole di avvolgimento (9, 10) senza sovrapposizione del cavo disposte su rispettivi assi orizzontali comuni (11, 12) fra loro sovrapposti.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto unico motore (3; 15) aziona primi e secondi mezzi a bozzello di rinvio (4a, 4b) di detti cavi (8) spostabili in direzioni mutuamente opposte.
  3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti primi e secondi mezzi a bozzello di rinvio (4a, 4b) sono portati rispettivamente da una prima e da una seconda slitta (2a, 2b) traslabili in direzioni mutuamente opposte e recanti rispettive cremagliere in presa con una ruota dentata direttamente comandata in rotazione da detto unico motore (3).
  4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la distanza fra gli assi comuni (11, 12) di dette due serie di carrucole (9, 10) à ̈ variabile per effetto dell’allontanamento dell’asse inferiore (12) rispetto a quello superiore (11) tramite mezzi a contrappeso (13b) selettivamente modulabili.
  5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che lo spostamento di detto asse inferiore (12) Ã ̈ selettivamente bloccabile tramite mezzi a freno (13a) .
  6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti primi e secondi mezzi a bozzello di rinvio (4a, 4b) sono portati rispettivamente da una prima e da una seconda slitta (2a, 2b) traslabili in direzioni mutuamente opposte e recanti rispettive cremagliere in presa con una ruota dentata (20) comandata in rotazione indirettamente da detto unico motore (15) tramite un sistema fluidico ad accumulo di energia (17).
  7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto motore unico (15) Ã ̈ collegato con uno degli assi comuni (11) di dette due serie di carrucole (9, 10) tramite mezzi di innesto (16) selettivamente inseribili e disinseribili.
  8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 3 o la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che include inoltre terzi e quarti mezzi a bozzello di rinvio (5a, 5b)di detti cavi (8) separati da dette prima e seconda slitta (2a, 2b) ed interposti fra detti primi e secondi mezzi a bozzello di rinvio (4a, 4b) e dette carrucole di avvolgimento (9, 10) dei cavi (8) senza sovrapposizione.
  9. 9. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che fra detto profilo alare di potenza (7) e detta seconda unità di controllo differenziale (2a, 2b, 4a, 4b) dei cavi (8) à ̈ interposto un dispositivo tensionatore e smorzatore (6) delle oscillazioni di detti cavi (8).
  10. 10. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo tensionatore e smorzatore (6) include mezzi rilevatori delle forze agenti su detti cavi (8).
  11. 11. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che a detti terzi e quarti mezzi a bozzello di rinvio (5a, 5b) sono operativamente associati mezzi smorzatori (14).
  12. 12. Sistema di attuazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti cavi (8) à ̈ collegato alle estremità di detto profilo alare di potenza (7) tramite almeno una coppia briglie (23) avvolte su rispettivi bozzelli (24), e dal fatto che sono previsti mezzi attuatori motorizzati (25) portati da detto profilo alare di potenza (7) per variare selettivamente la lunghezza di dette briglie (23).
  13. 13. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi attuatori motorizzati (25) sono atti a variare la lunghezza di dette briglie (23) in modo da modificare l’angolo di attacco di detto profilo alare di potenza (7).
  14. 14. Sistema di attuazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto profilo alare di potenza (7) à ̈ formato da settori mutuamente articolati (27) e dal fatto che sono previsti mezzi attuatori motorizzati (28) portati da detto profilo alare di potenza (7) per variare selettivamente la posizione reciproca di detti settori (27) e modificare così la geometria di detto profilo alare di potenza (7).
  15. 15. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti settori (27) sono intercollegati da cavi (26) la cui lunghezza à ̈ variabile tramite detti mezzi attuatori motorizzati (28).
  16. 16. Sistema di attuazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, caratterizzato dal fatto che detti mezzi attuatori motorizzati (25; 28) sono azionati mediante energia fotovoltaica o eolica generata a bordo di detto profilo alare di potenza (7).
  17. 17. Sistema di attuazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto profilo alare di potenza (7) presenta una struttura rigida o semirigida.
  18. 18. Sistema di attuazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il profilo alare di potenza (7) à ̈ dotato di un treno di decollo/atterraggio (31) e che l’innalzamento dal suolo e il ritiro al suolo che di detto profilo alare di potenza (7) sono operati tramite detto sistema di attuazione.
  19. 19. Sistema di attuazione secondo la rivendicazione 17 o 18, caratterizzato dal fatto che detto profilo alare di potenza (7) Ã ̈ dotato di almeno un motore ausiliario di decollo (32).
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JP2013502020A JP5841124B2 (ja) 2010-03-31 2011-03-30 風のエネルギを電気的または機械的エネルギに変換するために動力翼型の飛翔を制御するための駆動システム
DK11719655T DK2553262T3 (da) 2010-03-31 2011-03-30 Betjeningssystem til styring af flyvningen af en power-kite til omdannelse af vindenergi til elektrisk eller mekanisk energi
ES11719655.0T ES2534776T3 (es) 2010-03-31 2011-03-30 Sistema de accionamiento para controlar el vuelo de un perfil de ala de energía para la conversión de energía eólica en energía eléctrica o mecánica
EP11719655.0A EP2553262B1 (en) 2010-03-31 2011-03-30 Actuating system for controlling the flight of a power wing profile for conversion of wind energy into electrical or mechanical energy
CN2011800269775A CN103038501A (zh) 2010-03-31 2011-03-30 用于控制将风能转换成电能或机械能的动力翼型的飞行的致动系统
US13/638,709 US9366225B2 (en) 2010-03-31 2011-03-30 Actuating systems for controlling the flight of a power wing profile for conversion of wind energy into electrical or mechanical energy
CA2794344A CA2794344C (en) 2010-03-31 2011-03-30 Actuating systems for controlling the flight of a power wing profile for conversion of wind energy into electrical or mechanical energy
RU2012146377/06A RU2576396C2 (ru) 2010-03-31 2011-03-30 Исполнительные системы для управления полетом силового профиля крыла для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9366232B2 (en) 2011-03-23 2016-06-14 Kitenergy S.R.L System for converting wind energy into electrical energy through the flight of power wing profiles tethered to the ground by cables of a fixed length, without passive phases, and with automatic adaptation to wind conditions

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2425296B1 (es) * 2012-03-09 2014-09-02 Rosario CARRETERO BUENO Generador de émbolo vertical y desplazamiento alternativo con palas orientables y conversión de la energía mecánica en eléctrica a través de un dispositivo vertical solenoidal
ITTO20130480A1 (it) * 2013-06-12 2013-09-11 Kite Gen Res Srl Sistema e procedimento di messa in volo di profili alari di potenza, in particolare per generatore eolico.
ITTO20130481A1 (it) * 2013-06-12 2013-09-11 Kite Gen Res Srl Ala a funzionamento bimodale.
WO2015032652A1 (en) * 2013-09-07 2015-03-12 Twingtec Ag Method and device for generating electrical energy by means of a tethered flying object
WO2015136560A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Kite Gen Research S.R.L Bi-mode wing for power wing profile
US20150330366A1 (en) * 2014-05-17 2015-11-19 Young Suk WOO Medium/Large Electricity Generator Equipped with Automatically Winding and Un-winding Kite Cable Mechanism for minimum energy loss
WO2015181841A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Kite Gen Research S.R.L. Apparatus for converting mechanical energy into electric energy
US9764820B2 (en) * 2014-06-30 2017-09-19 X Development Llc Horizontal tail surface
FR3023876B1 (fr) * 2014-07-21 2019-05-03 Institut Polytechnique De Grenoble Dispositif aeroporte
GB201420109D0 (en) * 2014-11-12 2014-12-24 Kite Power Solutions Ltd A kite
GB2532764A (en) * 2014-11-27 2016-06-01 Kite Power Solutions Ltd A winch
US20160207626A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-21 Glen R. Bailey Airborne Surveillance Kite
CN105109681B (zh) * 2015-09-16 2018-06-12 航宇救生装备有限公司 一种安装角可调的无人动力翼伞
CN106956774A (zh) * 2016-01-12 2017-07-18 上海摩西海洋工程股份有限公司 一种拖曳式飞碟装置
KR101780702B1 (ko) * 2017-01-26 2017-09-21 주식회사 성하에너지 풍력발전기
DE102017003499B4 (de) * 2017-04-11 2020-03-05 Ampyx Power B.V. Verfahren zum Landen eines leinengebundenen Flugzeuges sowie Start- und Landesystem
RU177582U1 (ru) * 2017-05-11 2018-03-01 Виктор Николаевич Лебедь Устройство для преобразования энергии течения потока
CN107642460B (zh) * 2017-08-24 2019-03-08 朱世友 高空风力发电装置
IT201800007202A1 (it) * 2018-07-13 2020-01-13 Velivolo senza pilota, metodo di controllo, piattaforma associata e turbina ad alta quota
GB2582539B (en) * 2019-03-08 2022-07-06 Oceanergy Ag Kite control system
WO2020209705A1 (ru) * 2019-04-08 2020-10-15 Корганбай Сагнаевич ШОЛАНОВ Ветровая электростанция с улучшенной парусностью
RU2768054C1 (ru) * 2021-06-23 2022-03-23 Юрий Витальевич Швед Привод с компенсацией усилий управления мягким крылом на стропной поддержке
CN113606083B (zh) * 2021-08-10 2022-11-01 浙江启明电力集团有限公司 一种搭载有太阳能光伏发电系统的发电风筝

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672214A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-21 Ippolito Massimo Sequoia Automation S.R.L. Vertical axis wind turbine with control system steering kites
WO2007122650A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-01 Kite Gen Research S.R.L. Aeolian system comprising power wing profiles and process for producing electric energy
WO2008072269A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Kite Gen Research S.R.L. System for performing the automatic control of the flight of kites

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU8970A1 (ru) * 1927-08-11 1929-04-30 Б.Б. Кажинский Высотна ветросилова электроустановка
US3005604A (en) * 1959-06-11 1961-10-24 Willard F Mcdonald Tethered balloon control
US3807577A (en) * 1972-06-12 1974-04-30 J Bell Aerial load lifting and transporting method and system
US3865251A (en) * 1974-02-22 1975-02-11 Formac Int Inc System and method for balloon yarding and otherwise transporting objects between two locations
US4076190A (en) 1976-03-30 1978-02-28 Lambros Lois Apparatus for extracting energy from winds at significant height above the surface
US4251040A (en) 1978-12-11 1981-02-17 Loyd Miles L Wind driven apparatus for power generation
GB2098946A (en) 1981-05-21 1982-12-01 British Petroleum Co Plc A tethered sail assembly for marine or other uses
GB2098951A (en) 1982-05-20 1982-12-01 British Petroleum Co Plc Launching a tethered sail for marine and other uses
US5056447A (en) 1988-10-13 1991-10-15 Labrador Gaudencio A Rein-deer kite
US5435259A (en) 1988-10-13 1995-07-25 Labrador; Gaudencio A. Rein-deer kite and its control systems
JPH0553696U (ja) * 1991-12-20 1993-07-20 株式会社リケン ラジコン式パラグライダのコード操作装置
US6010093A (en) * 1999-04-28 2000-01-04 Paulson; Allen E. High altitude airship system
US6254034B1 (en) * 1999-09-20 2001-07-03 Howard G. Carpenter Tethered aircraft system for gathering energy from wind
US6575403B1 (en) * 2000-04-04 2003-06-10 James I. Monroe Personnel lift device with automatic ascent and descent control
ATE324321T1 (de) 2000-08-31 2006-05-15 Edwin Lundgren Steuervorrichtung für einen lenkdrachen an einem boot
WO2003097448A1 (de) 2002-05-16 2003-11-27 Stephan Wrage Wasserfahrzeug mit windantrieb
GB0216482D0 (en) 2002-07-16 2002-08-21 Rolls Royce Plc Power generation
KR100482827B1 (ko) 2002-09-14 2005-04-14 삼성전자주식회사 열교환기
JP2004232461A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 正人 ▲たか▼岡 発電装置
US20040200396A1 (en) 2003-04-11 2004-10-14 Page John Splawn Drag lift sailboat
DE102004018835A1 (de) 2004-04-19 2005-11-03 Skysails Gmbh Wasserfahrzeug mit einem frei ausfliegenden manövrierbaren Windangriffselement als Antrieb
DE102004018814A1 (de) 2004-04-19 2005-11-03 Skysails Gmbh Setzsystem für ein ausfliegendes drachenartiges Windangriffselement bei einem Wasserfahrzeug mit Windantrieb
DE102004018837A1 (de) 2004-04-19 2005-11-03 Skysails Gmbh Wasserfahrzeug mit einem frei ausfliegenden drachenartigen Windangriffselement als Windantrieb
DE102004018838A1 (de) 2004-04-19 2005-11-03 Skysails Gmbh Positionierungsvorrichtung für ein frei ausfliegendes drachenartiges Windangriffselement bei einem Wasserfahrzeug mit Windantrieb
JP2006194428A (ja) * 2004-12-16 2006-07-27 Yamaha Motor Co Ltd スプリング、サスペンション装置及び車両
JP4208153B2 (ja) * 2006-10-06 2009-01-14 保信 刀祢明 発電装置
US20090072092A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Makani Power, Inc. Bimodal kite system
FR2922059B1 (fr) * 2007-10-04 2014-07-04 Aircelle Sa Actionneur lineaire telescopique double action a systeme d'entrainement a moteur unique
RU2380569C1 (ru) * 2008-10-27 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Преобразователь энергии ветра в электрическую энергию
US9475589B2 (en) * 2013-12-20 2016-10-25 Google Inc. Systems and apparatus for winch drum mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672214A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-21 Ippolito Massimo Sequoia Automation S.R.L. Vertical axis wind turbine with control system steering kites
WO2007122650A1 (en) * 2006-04-24 2007-11-01 Kite Gen Research S.R.L. Aeolian system comprising power wing profiles and process for producing electric energy
WO2008072269A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Kite Gen Research S.R.L. System for performing the automatic control of the flight of kites

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9366232B2 (en) 2011-03-23 2016-06-14 Kitenergy S.R.L System for converting wind energy into electrical energy through the flight of power wing profiles tethered to the ground by cables of a fixed length, without passive phases, and with automatic adaptation to wind conditions

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US9366225B2 (en) 2016-06-14
EP2553262A2 (en) 2013-02-06

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