NO20091417L - Posisjoneringsanordning for drageliknende element pa et vinddrevet fartoy - Google Patents

Abstract

Posisjoneringsanordning for et frittflygende, dragelignende, vindpåvirket element (1) som har en vingeprofil som eneste fremdriftssystem som et hjelpefremdriftssystem eller som nødfremdriftssystem, som er forbundet via en trosse (1.1) med et vannfartøy. Posisjoneringsanordningen er utstyrt med en vinsj (2) som har anordninger som resulterer i at trossen (1.1) blir halt inn hvis en første forutbestemt trekkraft blir underskredet, og/eller i tilfellet av umiddelbar strømningsavrivning eller hvis strømningsavrivningen har inn-truffet, og/eller trossen (1.1) blir gitt ut hvis en annen forutbestemt trekkraft blir overskredet og/eller en forutbestemt innfallsstrømningshastighet blir over-skredet.

Description

Oppfinnelsen vedrører en posisjoneringsanordning for et frittflygende element av dragetypen som påvirkes av vind for et vannfartøy med vindfremdrift.

En posisjoneringsanordning slik som dette er kjent fra US-patent nr. 2 433 344. Dette dokumentet er imidlertid ikke relatert til en vinsj som er egnet for justering av et element som blir påvirket av vind, i samsvar med vindforholdene, for et fartøy med vindfremdrift, men angår bare å holde et generelt aeroneutisk objekt i en konstant høyde. Det er ikke mulig å justere den kjente anordningen på grunnlag av vindforholdene.

Oppfinnelsen er basert på formålet med å spesifisere en posisjoneringsanordning av den generiske type som angitt innledningsvis, som ikke har den fastslåtte ulempen og som gjør det mulig automatisk å tilpasse det elementet som vinden virker på, i forhold til vindforholdene.

Dette formålet blir oppnådd ved hjelp av de trekk som er spesifisert i den karakteriserende del av krav 1. Oppfinnelsen er i dette tilfellet basert på den oppdagelse at en posisjoneringsanordning for et frittflygende dragelignende element som vind virker på og som har en vingeprofil som eneste drivkraft, som hjelpedrivkraft eller som en nød-drivkraft, som er forbundet via en trosse med et vannfartøy, spesielt til et havgående fartøy, kan oppnås ved fortrinnsvis i hvert tilfelle å tilpasse lengden av trossen til de atmosfæriske forhold. Hvis automatisk utmating og innhaling er ment å være tilveiebrakt, så er grensekraften for utmating satt til å være høyere enn grensekraften for innhaling, noe som derved resulterer i stabil drift uten regulerings-svingninger. Innhalingsprosessen og utmatingsprosessen utføres delvis i en tilstand med høy sjø på en slik måte at uønskede fartøybevegelser (rulling, stamping, giring) blir redusert. Innhalings- og utmatings-prosessene blir derfor utført med en fasedreining i forhold til den komponenten av fartøybevegelsen som er i kabelretningen slik at dette i en viss utstrekning for det første reduserer fartøyets bevegelser, mens det også på den annen side sikrer stabil føring av elementet som vinden virker på, siden de kreftene som virker på trossen blir redusert. Det er klart at i motsetning til kjent teknikk blir et stort antall målinger tatt som muliggjør fullstendig automatisk føring av et element som vind virker på, slik som et fremdriftselement, som må føres i en annen høyde.

Et spesielt fordelaktig trekk ved løsningen i henhold til oppfinnelsen er at dette samtidig hindrer overbelastning av trossen siden belastningsgrensen hvor utmating finner sted fortrinnsvis er valgt slik at den er godt innenfor last-toleransen til trossen.

Den er også fordelaktig for ytterligere anordninger som kan være tilveiebrakt, som innleder en innhalings- eller utmatingsprosess bare når underskridelses-, overskridelses-eller strømningsavrivningen varer i en forutbestemt tidsperiode, som om nødvendig kan være definert forskjellig for hver funksjonsretning siden dette hindrer alt for hyppig inntrekking og utmating. Tidsperiodene er i dette tilfellet fortrinnsvis i området noen få sekunder.

I en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir utgangssignal fra en sensor for imminent strømnings-avrivning er forbundet med en konverter som driver en vinsj plassert ombord i fartøyet for å korte inn trossen på en slik måte at den innfallende strømningen på elementet som vinden virker på, blir økt i en slik grad at løftekraften til elementet som vinden virker på, blir tilstrekkelig til i det minste å holde det i luften. I dette tilfellet kan vinsjhastigheten fastsettes for innhaling til en fast minimums-verdi som garanterer en innfallsstrømningshastighet som er tilstrekkelig til at elementet som vinden virker på, flyr på en stabil måte. Alternativt er det mulig å definere en minimumsspenning for trossen. Hvis denne blir underskredet, starter vinsjen og sikrer på denne måten at innfalls- strømningen på elementet som vinden virker på, blir opprettholdt. Så snart en definert spenning blir overskredet som en følge av dette, blir vinsjen stoppet igjen, noe som resulterer i normal flytilstand. Dette resulterer i enkel vinsjstyring som er avhengig av to terskelverdier.

I en ytterligere fordelaktig utførelsesform av posisjoneringsanordningen i henhold til oppfinnelsen når innfallsstrømningen eller trekkraften igjen overskrider en forutbestemt ytterligere terskelverdi, som er under den verdi ved hvilken utmating må finne sted i alle fall, blir lengden av trossen gradvis økt igjen inntil den hovedsakelig har nådd den samme lengden som før den ble kortet inn.

Videre er det mulig på en foretrukket måte å sørge for at vinsjen har en forutbestemt dreiemoment/kabellengde-karakteristikk omkring den valgte kabellengden, noe som resulterer i at kabelsjokk blir absorbert. Denne forholds-regelen skiller seg ut ved at dynamiske belastninger på elementet som vinden virker på, og på trossen, kan reduseres. Dette kan oppnås ved at dreiemoment/kabellengde-karakteristikken som har et progressivt moment, som vil si at jo større mengde kabel som mates ut, jo større blir vinsj-motstanden. Med en karakteristikk slik som dette resulterer en vindstøt som virker på elementet som vinden virker på, først av alt resultere i at en stor mengde kabel blir gitt ut hurtig, men så i at systemet blir bremset jevnt.

For å sikre trygg lasting av elementet som vinden virker på, er det også fordelaktig at vindhastigheten under lagring sikrer den minste innfallsstrømningshastigheten på elementet som vinden virker på, for å opprettholde dets flygeevne når det lastes eller hales ved hjelp av trossen.

Det er videre tilveiebrakt anordninger som resulterer i at elementet som vinden virker på, blir halt inn automatisk som reaksjon på spesielle kriterier, når vindhastigheten er mindre enn hva som er nødvendig for å opprettholde elementets flygeegenskap når det lastes ved hjelp av trossen eller på grunnlag av navigasjonsdata, det er risiko for kollisjon med et objekt under vannet, i vannet, på land eller i luften innenfor en tidsperiode som er mindre enn eller lik den tiden som er nødvendig for at elementet som vinden virker på, skal bli trukket inn, som et minimum, ved den maksimale vinsjhastigheten. Dette gjelder også når navigasjonsmessige restriksjoner truer med å hindre føringen av elementet som vinden virker på.

For å gjøre bruk av høyere vindhastigheter ved større høyder er det fordelaktig for prosessen med å gi ut kabelen med en forutbestemt, ytterligere lengde som i alle fall blir innledet når den minste innfallsstrømningshastigheten ikke er blitt underskredet, så snart som innenfor et forutbestemt tidsintervall eller et værsignal blir mottatt eller blir bestemt, som indikerer en øket vindhastighet eller en vindretning som vil hjelpe til å seile i kursretningen, og denne lengden blir opprettholdt forutsatt at kabeltrykket ikke faller ned når den ytterligere kabellengden blir gitt ut. Dette resulterer i at kabelen blir gitt ut når tilstandene er konstante for å forsøke å føre elementet som vinden virker på, i en større høyde.

For å tilfredsstille de strenge kravene som en vinsj i henhold til oppfinnelsen er underkastet, spesielt med hensyn til energiforbruk, kraft og reaksjonstid, er det også fordelaktig at vinsjen blir drevet av et trykkmedium, hvor vinsjdrivanordningen spesielt er i form av en hydraulisk pumpe med variabelt volum. Dette gjør det mulig å tilfredsstille sikkerhetskravene som f.eks. på tankere, begrenser bruken av elektriske drivanordninger på grunn av den eksisterende brannrisikoen.

For å sikre trykk lasting selv i nødstilfeller er det tilveiebrakt et nødsett for drift av vinsjen, som sikrer at energibehovet for å operere vinsjen er tilgjengelig selv om den primære nødkilden svikter.

Et spesielt fordelaktig trekk ved oppfinnelsen er det faktum at kreftene for variasjon av elementet som vind virker på, bare må overføres over korte avstander, noe som muliggjør nøyaktige innstillinger, ikke minst fordi nøyaktig overføring av styrekommandoer for operasjon over lange halingsliner ikke er mulig på grunn av påkjenningene på disse.

Elementet som vind virker på, er videre ikke utsatt for noen risiko for å bli viklet inn i linene og blir ute av stand til å manøvrere. Det må spesielt huskes at den korrekte innstilling og føring av elementet som vind virker på, også er av betydelig viktighet for fartøyet totalt siden en manøver for å endre seilingsretningen f.eks. alltid også må resultere i omjustering av elementet som vind virker på. Hvis f.eks. liner skulle krysse over hverandre eller vikle seg inn i hverandre i dette tilfellet, vil det enten ikke være mulig å utføre retningsendringen eller elementet som vind virker på, vil måtte bli kuttet.

Det er også fordelaktig for opereringen av elementer og anordningene for kraftproduksjon som skal leveres i umiddelbar nærhet av elementet som vind virker på, og de tilsvarende styreanordninger kan også i det minste delvis være anordnet der umiddelbart ved siden av elementet som vind virker på, slik at det også blir mulig stort sett å kvitte seg med komplekse signaloverføringsveier som er ømfintlige for forstyrrelser.

Alle de aerodynamiske styringene slik som flaps, styre-flater så vel som endringen i dens innretning, stigevinkelen og/eller formen, er innbefattet i variasjonen av den aerodynamiske virkningen av elementet som vind virker på.

I dette tilfellet kan formen fortrinnsvis varieres ved symmetrisk eller asymmetrisk variasjon av vingeprofilen ved å påvirke innrettingen av dens strømningsavrivningskant ved vridning av vingeprofilen, ved symmetrisk og/eller asymmetrisk variasjon av krumningen til vingeprofilen og/eller ved variasjon av festepunktet til trossen. I andre fordelaktige utførelsesformer kan de aerodynamiske karakteristikkene også varieres ved variasjon av geometrien til vingeprofilen, noe som viser seg i tverrsnittet av dragen eller dens krumning. En formvariasjon slik som dette i tilfellet med en tolags vingeprofil omfatter fortrinnsvis variasjon av avstanden mellom de to lagene ved hjelp av passende elementer.

Av vektgrunner kan det være fordelaktig å bruke et enkelt drivelement for operasjon på begge sider og/eller i motsatte retninger for variasjon av vingeprofilen i samme retning eller asymmetrisk. I dette tilfellet blir f.eks. to balanseror hvert operert i motsatte retninger med den nøytrale posisjonen som danner den midtre posisjonen til de to styreflåtene.

I tilfellet med et element som vind virker på, som er sammensatt av tekstilmaterialet, f.eks. som representert av en drage i form av en paraglider, blir den aerodynamiske effekten fortrinnsvis variert ved hjelp av justering eller ved hjelp av å forlenge eller korte inn i det minste en styreline ved hjelp av drivelementet.

For å tilpasse kreftene som skal påføres for aerodynamiske justeringer, kan det være fordelaktig at minst en styreline har minst et benn eller et tilbakekoplingsareal i form av en talje, i hvilket tilfelle taljen kan brukes både til å trappe opp forholdet eller til å redusere det.

Hvis styrelinene danner et matriselignende arrangement, gjør dette det lettere å påvirke en drage i form av en paraglider. I dette tilfellet er dette arrangementet relatert til et areal under dragen hvorfra de aerodynamiske opera-sjonene kan utføres i fellesskap. I dette tilfellet er det fordelaktig at forskjellige styreliner hver blir drevet på en kombinert form via et felles drevet betjeningselement siden dette reduserer antallet drivelementer. Det felles betjeningselementet kan i dette tilfellet som et eksempel omfatte et element som er montert slik at det kan rotere, en vinkelarm, en vektarm, en tannreimskive eller lignende, som blir beveget i fellesskap via en drivmotor. De enkelte styrelinene fører så til forskjellig valgte festepunkter på det felles betjeningselementet slik at de respektive lineære bevegelsene er et resultat av geometrien til festepunktet, hvor den relevante styrelinen blir beveget ved hjelp av denne lineære bevegelsen. I dette tilfellet kan de enkelte styrelinene også trappes opp eller reduseres ved hjelp av taljene eller lignende. Dette resulterer så i bevegelsen av betjeningselementet som omformes til den ønskede geometriske endring av det totale elementet som vind virker på, eller av deler av dette.

I en annen fordelaktig utførelsesform omfatter drivelementet en elektrisk vinsj og/eller et lineært betjenings-organ som kan utgjøres av et pneumatisk element som utvider seg i sideretningen når økt trykk blir påført for derved å forkorte sin lengde, eller omvendt. Elementer slik som disse er kjent som "kunstige muskler", og blir fortrinnsvis drevet pneumatisk.

For å tilveiebringe energi for styringsoperasjonene på elementet som vind virker på, er det fordelaktig at en vindturbin blir tilveiebrakt i en beholder som er anordnet i nærheten av elementet som vind virker på og er omgitt på en strømlinjeformet måte og som virker som en elektrisk generator, som så lader et elektrisk energilager. Hvis pneumatiske elementer blir brukt som betjeningsorganer, er det også mulig å tilveiebringe en turbin som driver en nedstrømskompressor som så leverer øket trykk til de pneumatiske elementene. I dette tilfellet blir et trykk-reservoar brukt som energilager.

Anordninger for styring av det vindpåvirkede elementet er også rommet i beholderen som er anordnet i nærheten av det vindpåvirkede elementet eller elementet som vind virker på, og disse anordningene produserer utgangssignaler for aktivering av drivelementene (betjeningsorganene). I dette tilfellet er det spesielt tilveiebrakt anordninger for å bestemme et styresignal for drivelementet fra et signal for fartøyets kurs, vindretningen og/eller vindhastigheten.

Det er fordelaktig at styringen er basert på det vindpåvirkede elementet siden dets innretting blir bestemt på denne måten.

Det vindpåvirkede elementet blir fortrinnsvis styrt ved hjelp av en autopilotanordning forsynt med et sensorelement, som fortrinnsvis er i form av et akselerometer og minst indirekte avgir et styresignal til drivelementet. Et ytterligere sensorelement avgir et utgangssignal med hensyn til posisjonen og innrettingen i tre dimensjoner, som spesielt er relatert til posisjonen av fartøyet.

Hvis et annet sensorelement er tilveiebrakt, som indikerer imminent strømningsavrivning eller strømnings-avrivning som allerede har inntruffet, eller er i form av et element anordnet i det området av den overflaten av elementet som vinden virker omkring, der strømningen passerer og som avgir et utgangssignal når luftstrømmen påvirker det, kan flygestyringen være utformet slik at denne hindrer det vindpåvirkede elementet fra å falle i tilfellet av steiling.

Det har også vist seg å være fordelaktig å tilveiebringe anordninger for å produsere et styresignal for tredimensjonal innretting av det vindpåvirkede elementet eller for manøvreringsformene eksternt ved hjelp av en ombordværende enhet som er forbundet med fartøyet. Signaloverførings-anordninger er videre fortrinnsvis tilveiebrakt for å overføre det tredje styresignalet fra enheten ombord til autopilotanordningen, i hvilket tilfelle dette styresignalet fortrinnsvis er en differensial GPS eller et annet navigasjonssignal som innbefatter informasjon om posisjonen til det vindpåvirkede elementet med hensyn til vannfartøyet.

Hvis ytterligere lagringsanordninger og komparator-anordninger er tilveiebrakt som muliggjør lagring av signaler i forbindelse med tidligere tider sammen med signaler som opptrer ved senere tider, på en slik måte at suksessive manøvreringstilstander kan sammenlignes, blir det mulig å tilveiebringe prediktiv styring av det vindpåvirkede elementet i den forstand at de forutsigbare konsekvensene for fartøyoperasjon blir tatt i betraktning ved innledning av en manøver.

I en annen fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er drivelementet og/eller sensorelementet anordnet i beholderen som også utgjør festepunktet for trossen og hvorfra holdeliner og styreliner kommer som det vindpåvirkede elementet er forbundet med. Denne beholderen er fortrinnsvis utformet for å være strømlinjeformet og kan også ha en vindturbin for energiproduksjon for aerodynamisk styring av det vindpåvirkede elementet.

Den beskrevne oppfinnelsen er spesielt egnet for sjø-gående fartøyer eller de som seiler i områder med høy sjø-gang.

I en fordelaktig anvendelse for energigenerering er det anordnet en generator som blir drevet av vannstrømningen, spesielt via en fartøypropeller eller turbin, og leverer den elektriske energien som genereres til et energilager, spesielt til en hydrogengenerator. Hydrogenet som er fremskaffet ved hydrolysesplitting av vannet, bli lagret og holdt i et reservoar.

Ytterligere foretrukne utførelseseksempler blir spesifisert i de uselvstendige patentkravene.

Et fordelaktig utførelseseksempel er illustrert på figurene og vil bli beskrevet i den følgende tekst. I dette tilfellet blir det vindpåvirkede elementet ifølge oppfinnelsen også referert til som et synonym og kortere som en "drage". Imidlertid er også uttrykket "vinge" korrekt fordi dette er en luftbåren anordning med en vingefunksjon.

Det fordelaktige utførelseseksempelet er illustrert på figurene, hvor: Fig. 1 viser et skrått planriss av et fartøy som slepes av dragesystemet ifølge oppfinnelsen, fig. la viser et koordinatsystem som blir brukt som referansesystemet for den følgende beskrivelse, fig. lb viser et utførelseseksempel av det vindpåvirkede elementet i henhold til oppfinnelsen, i form av en paraglider i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 viser et utkast til et kretsskjema for styring av det vindpåvirkede elementet i henhold til oppfinnelsen, illustrert skjematisk, fig. 3 viser en detaljert illustrasjon av styringen av vindfremdriftssystemet i henhold til oppfinnelsen i form av et blokkskjerna, og fig. 4 viser et blokkskjema over posisjoneringsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser et skrått planriss av et fartøy som blir slepet av dragesystemet i henhold til oppfinnelsen. I dette tilfellet er et vindpåvirket element 1 forbundet med et fartøy via en trosse 1.1 med en anordning 2 på hvilken krefter virker og som er anordnet i baugområdet til fartøyet 4. Trossen 1.1 er ført til en sentral gondol 1.2 hvorfra et antall holdeliner 1.3 kommer, som er ført til det vindpåvirkede elementet 1 og er i form av en paraglider med drageprofil, noe som gir det den nødvendige form. Detaljene vedrørende dette vil bli forklart nærmere nedenfor i beskrivelsen. Den tilsynelatende vindretningen i området til det vindpåvirkede elementet 1 er betegnet W. Den tilsvarende vindvektoren er indikert med sin størrelse og retning. Om nødvendig blir dens endringshastighet også indikert ved hjelp av en variable B, som betegner kastene, danner det gjennomsnittlige tidsavviket mellom vindhastigheten og dens middel-verdi og kan representeres som en skalar som effektivt danner radien i en kule omkring spissen av vindvektoren W. Fig. la viser et koordinatsystem som referansesystem i den følgende beskrivelse. I dette tilfellet indikerer Xs seilingsretningen til fartøyet og Yser den rettvinklede retningen til seilingsretningen. I dette tilfellet bør

koordinatsystemet anses som fast forbundet med et punkt Ps på fartøyet. Dette punktet er fortrinnsvis punktet 2 ved hvilket kraft virker i baugområdet. Høyden Hssvarer i dette tilfellet til retningen av aksen Z for det konvensjonelle koordinatsystemet, og indikerer høyden over referansepunktet Ps. Dette referansepunktet er fortrinnsvis den posisjon ved hvilken GPS-antennen til et ombordværende GPS-apparat er anordnet, slik at koordinatene for et punkt i avstand fra Ps, ved hvilket et annet GPS-apparat er plassert, kan frembringes ved subtraksjon av koordinatene som avgis fra de to apparatene. (Hvis GPS-antennen for det ombordværende GPS-apparatet er lokalisert i avstand fra referansepunktet Ps, så kan dette tas i betraktning ved addisjon av en fast koordinatdifferanse.)

For enkelhetsskyld er den følgende beskrivelse basert på antagelsen om et polar koordinatsystem hvor vinkelen a danner asimutvinkelen, og vinkelen P elevasjonsvinkelen. Retningen av vektoren V peker dermed i dette tilfellet mot gondolen 1.2 i det vindpåvirkede elementet 1. Dette er i virkeligheten et "geografisk koordinatsystem" siden gondolen 1.2 og det vindpåvirkede elementet 1 beveger seg hovedsakelig på overflaten av en kule. Asimutvinkelen a og elevasjonsvinkelen P indikerer dermed tilnærmet geografisk bredde og lengde for posisjonen til gondolen på "verdenskulen" dekket av vektoren V. Lengden av vektoren V indikerer grovt lengden av trossen 1.1, i hvilket tilfelle den kjedefallinje innledningsvis vil bli ignorert.

Gondolen 1.2 i det vindpåvirkede elementet er innrettet på basis av sitt eget koordinatsystem med retningene xk, ykog zk, hvor zkpeker i retning av forlengelsen av vektoren V. Rotasjonen av gondolen 1.2 i det vindpåvirkede elementet 1 omkring den vertikale aksen zkblir referert til som giringsvinkelen. Variasjon av giringsvinkelen resulterer i en endring i flyveretningen til det vindpåvirkede elementet 1. Giringsvinkelen kan varieres blant annet ved aktivt å drive bremseflaps (som beskrevet nærmere nedenfor) på paraglideren som utgjør det vindpåvirkede elementet 1. Dette resulterer i en retningsendring, og denne prosessen kan sammenlignes med styring av en styrbar drage. Rotasjon omkring den langsgående aksen xkrepresenterer en rullebevegelse og blir ikke aktivt styrt. Kjedelinjefallet til trossen 1.1 som er et resultat av gravitasjonskraften, kan bestemmes fra rullebevegelsen og tilsvarende avvik mellom retningen fra zkog V, mens rotasjon omkring tverraksen ykutgjør stigningen eller hellingen til det vindpåvirkede elementet omkring tverraksen og kan forårsakes av vindkast og deres innvirkning på trossen 1.1. Dette referansesystemet danner grunnlaget for å forstå beskrivelsen av fartøy/drage-systemet som blir beskrevet nærmere nedenfor.

Et utførelseseksempel av et vindpåvirket element i henhold til oppfinnelsen er illustrert skjematisk på fig. lb. Det vindpåvirkede elementet i den illustrerte utførelses-formen danner en paraglider 101 med en beholder 102 for styringsenheten, som beskrevet mer detaljert lenger ned. Holdeliner 103 kommer fra beholderen 102, som er festet til trossen 1.1, og smelter sammen inn i avgreninger 104 i form av et linetre som er forbundet med et nedre tekstildekklag 105. Et øvre tekstildekklag 106 utgjør omhyllingen ved toppen. De to dekklagene blir holdt sammen ved hjelp av interne forbindelsesliner (som ikke kan ses på figuren) eller tilsvarende forbindelseselementer slik som tekstilbånd, med vingeprofilen som dannes av de to dekklagene, stabilisert ved hjelp av en indre økning i lufttrykket, som bygges opp via åpninger i forkanten av dragen (fra venstre på tegningen), som likeledes ikke er vist på tegningen for å gjøre den tydeligere. Flygeretning er indikert ved hjelp av pilen 107.

Fig. 2 viser en utkastillustrasjon av vindfremdriftssystemet i henhold til oppfinnelsen, i form av et blokkskjema. Figuren tjener også til orientering i den følgende beskrivelse av de enkelte systemkomponentene. De henvisnings-symbolene i 100-serien som brukes i oversiktsillustrasjonen utgjør også gruppebetegnelsen på de systemdelene som hver er beskrevet mer detaljert nedenfor. (En stiplet linje 99 omgir i dette tilfellet de enhetene som i det minste må være tilføyd et konvensjonelt fartøy for at det i tillegg skal kunne utstyres med vindfremdriften i henhold til oppfinnelsen) . Systemet 100 som vinden virker på, omfatter det vindpåvirkede elementet så vel som det tilhørende styresystemet hvis sistnevnte er anordnet direkte i systemet. Arrangementet behøver i dette tilfellet ikke å være bare arrangert i en gondol som er plassert ved enden av trossen og hvorfra holdelinene kommer, men kan også være inkorporert direkte i det vindpåvirkede elementet. Styresystemet omfatter hovedsakelig en autopilot som styrer høyde- og flyge-banen til det vindpåvirkede elementet.

Systemet 100 som vind virker på, er forbundet via trossen og en vinsj 210 (innbefattende trossen) og kommunikasjonsveier representert ved hjelp av stiplede linjer, til det ombordværende systemet 200 til et bruker-grensesnitt 205 som omfatter et styresystem som ikke bare styrer drageposisjonen, men også sender ut de nødvendige styrekommandoene til maskinen 5 og til fartøyroret 6. Det ombordværende systemet er forbundet med det vindpåvirkede elementet via forskjellige kommunikasjonsveier som ikke bare gjør det mulig å forutbestemme drageposisjonen i prinsippet ved hjelp av det ombordværende systemet, men som også gjør det mulig å motta informasjon som er viktig for det ombordværende systemet fra det vindpåvirkede systemet.

Det ombordværende systemet 200 kommer etter et navigasjonssystem 300 som sender den kursen som skal holdes av fartøyet til det ombordværende systemet, ved å ta hensyn til kostnads-, tids-, hastighets- og vind-utnyttelse, så vel som vindretningen og vindstyrken. Vindinformasjonen kan også innbefatte en parameter som karakteriserer hvor ustabil vinden er. Dette kan også innbefatte informasjon vedrørende sjøtilstanden og fartøyets bevegelse som et resultat av denne. (Vind- og værdata kommer i dette tilfellet opprinnelig fra værinformasjonssysternet 600, som er beskrevet nærmere nedenfor). Navigasjonssysternet blir assistert av navigasjons-informasjonsbasen (bevegelig kart) 310. Kurs-, vind- og bølge-informasjonen blir brukt til å generere signaler som driver det ombordværende systemet 200 og resulterer i passende justering av dragesystemet 100. Det ombordværende systemet 200 produserer også drivsignaler for maskinen 5 og for roret 6.

Navigasjonssysternet 300 blir drevet av et rutesystem 400 som bestemmer kursen til fartøyet ved hjelp av det økonomiske grunnlaget som fartøyoperasjonen er basert på. Rutesysternet 400 blir drevet på grunnlag av data som er forutbestemt ved hjelp av en ekstern stasjon 500 og blir sammenlignet med dataene fra et værinformasjonssystem 600. Kursdataene som løpende bestemmes ved hjelp av navigasjonssysternet 300, blir matet tilbake til den eksterne stasjonen 500 via en tilbake-koplingsforbindelse 301 (ved hjelp av radio, satellitt). Dataene kan også mottas av andre fartøyer utstyrt med systemet i henhold til oppfinnelsen og kan brukes til lokal oppdatering av værsystemet. Dette gjør det også mulig å ta hensyn til aktuelle, lokalt avhengige kursendringer for resten av den eksterne forhåndsbestemmelsen av ruten.

Som vist blir dragesystemet 100 posisjonert som en funksjon av kursdataene slik at en optimal rute blir forhåndsbestemt både på grunnlag av værforholdene (virkelig opptredende vinder og sjøtilstandsforhold) og ved å ta hensyn til de økonomiske begrensningene som er ment å sikre at fartøyet blir operert for å spare så mange kostnader som mulig.

Et nødsystem 700 tilveiebringer de nødvendige styrekommandoer i tilfellet av en uforutsett hendelse som nødvendiggjør øyeblikkelig handling i form av en nødmanøver.

Signaleringssystemet og kommunikasjonssystemet er henholdsvis kombinert i ytterligere blokker 800 og 900, og tilpasser navigasjonen til ytterligere fartøy. Signaleringssystemet innbefatter sikker navigasjonsbelysning så vel som utsendelse av navigasjonsdata ved hjelp av radio, som informerer andre fartøyer som befinner seg i nærheten, om det utplassert, vindpåvirkede systemet og om den tilsiktede ruten og den aktuelle kursen. Kommunikasjonssystemet innbefatter derimot alle systemene som angår mesteparten av informasjons-utvekslingsprosessen.

De viktige datastrømningsveiene er representert ved hjelp av heltrukne linjer på fig. 2 mens de andre meldings-veiene er representert ved hjelp av stiplede eller prikkede linjer.

Fig. 3 illustrerer mer detaljert blokken 100 som omfatter det vindpåvirkede systemet, så vel som blokken 200 med det ombordværende systemet fra fig. 2. Posisjoneringen og styringen av dragen 101 blir beskrevet her. Vindretnings- og vindhastighets-informasjonen, innbefattende vindkast-karakteristikken så vel som informasjon om sjøforholdene, blir sendt til et bufferlager 211 hvor disse dataene blir lagret midlertidig. Siden vindretningen og alle drage-innstUlingene er relatert til den tilsynelatende vinden, er kursinformasjon irrelevant under behandlingen. Justeringen og manøvreringen av det vindpåvirkede elementet i forhold til fartøyet, krever ikke kjennskap til den aktuelle kursen siden alle manøvrer angår fartøyet og innvirkningen av den tilsynelatende vinden som virker på dragen. Under utsetting av dragen 101 kommer vindinformasjon innledningsvis fra vær-inf ormas jonssys ternet 600 på fig. 2, med hensyn til posisjoneringen av dragen. Så snart dens egen vindmåling kommer i drift etter utplassering, blir imidlertid den tilsynelatende vinden ved posisjonen til det vindpåvirkede element bestemt selv siden dette er styringsfaktoren for posisjonering.

Vinddataene og sjøtilstandsdataene danner sammen en dataregistrering som adresserer et lager 212, som utgjør en oppsiagstabell for den nødvendige posisjonering og manøvreringstypen for det vindpåvirkede elementet. Denne oppslagstabellen er organisert på samme måte som et vanlig adresserbart lager med utgangsdata fra bufferlageret 211 som adresserer som adressesignaler de individuelle lagerstedene hvor tilstandsdataene i forbindelse med de adresserte data for det vindpåvirkede elementet er lagret. En "oppslagstabell" slik som denne, forbinder inngangsdataene og utgangsdataene med hverandre i form av et "leselager" (ROM) i samsvar med et forutbestemt, funksjonelt forhold, og kan derfor forstås som en matematisk assosiasjon (funksjon). De tilsvarende blokkene utgjør imidlertid bare et eksempel på en implementering og kan også erstattes av mange andre ønskede funksjonelle elementer eller enheter. Dette kan f.eks. omfatte en mikroprosessor i hvilken den styrende programvaren er lagret i et passende lager, eller det kan være en elektrisk krets i hvilken det funksjonelle forholdet er definert i form av en analog datamaskin ved hjelp av de elektriske komponentene som inngår. Representasjonen i form av en oppslagstabell er blitt valgt her for tydelighets skyld, fordi en løsning med en mikroprosessor f.eks. kan representeres mindre tydelig bare fordi de forskjellige programtrinnene som må utføres suksessivt krever komplekse betraktninger om hvordan programdelene må leveres suksessivt til mikroprosessoren.

I den valgte utførelsesform kan styresignalene behandles parallelt selv om de koblingselementene som resulterer i aktivisering av de illustrerte blokkene ved spesifikke tidspunkter og de tilsvarende styreprosessene, ikke er illustrert. For forenklingens skyld blir det antatt at et innkommende styresignal som skiller seg fra den foregående signaltilstanden, som innleder behandlingen i nedstrøms-blokkene, som gjenfinner den relevante tilstanden som er blitt nådd, fremtvinger ny behandling utført inntil en signalendring inntreffer.

Tilstandsdataene innbefatter dermed på den ene side den nødvendige posisjonen til det vindpåvirkede elementet, dvs. dets retning i forhold til fartøyet og lengden av trossen som skal utplasseres. Videre inneholder det også, om nødvendig, informasjon om og når dragen 101 i virkeligheten bør manøvreres på grunnlag av hvilket lagret program. Selv om dragen blir ført i den stabile tilstanden, dvs. på en fastsatt måte i et antall posisjoner, er det bedre for fartøyoperasjonen i noen operasjoner at dragen blir styrt dynamisk, dvs. at slik at forutbestemte flygefigurer blir utført siden dette øker dets relative hastighet i forhold til vinden, og følgelig også dets slepekraft. Den aktuelle posisjonen til dragen er lagret i et ytterligere lager 213, som bestemt ved hjelp av navigasjonssystemet til dragen 101.

Den aktuelle posisjonen til dragen, som er lagret i lageret 213, er relatert til fartøyet og er fortrinnsvis bestemt ved subtraksjon av to GPS-signaler. Dette er på den annen side relatert til GPS-mottakeren 124 for dragen 101 inne i dragesystemet 100, som er forbundet med den flygende dragen 101. Posisjonsdataene som er bestemt i flygeposisjonen til dragen 101, blir ved hjelp av en sender 112 overført til en mottaker 213 som er lokalisert ombord i fartøyet. En ytterligere GPS-mottaker 215 er likeledes anordnet ombord i fartøyet. Dens utgangssignal sammen med utgangssignalet fra mottakeren 214 blir levert til en subtraheringsenhet 216, ved hjelp av hvilken det differensielle GPS-signalet blir frembrakt. Differanseposisjonssignalet blir omformet i en blokk 217 som er innkoblet nedstrøms fra subtraheringsenheten 216, til polarkoordinater som er relatert til avstanden mellom vinsjen 2 og posisjonen til det vindpåvirkede elementet. Disse er vinklene a og P som vist på fig. la, så vel som kabellengden "L". GPS-differensialposisjonsdataene som er fremskaffet på denne måten, er meget nøyaktige hvis de er bestemt samtidig og hvis fartøyets GPS-mottaker er installert ved en posisjon som er påvirket så lite som mulig av fartøybevegelser, eller hvis bevegelsene blir kompensert for.

I dette tilfellet er det videre nødvendig å ta hensyn til koordinatdifferansen mellom posisjonene til vinsjen og GPS-mottakeren i fartøyet ved å subtrahere en fast verdi. Posisjonen som er bestemt ved hjelp av GPS-differensial-mottakersignalet som er frembrakt på denne måten, blir bestemt ved tidsintervaller. Hvis det presisjon ikke er tilstrekkelig, kan det avhjelpes med verdier som er bestemt ved hjelp av akselerasjonssensorer 117, 119 og 120. De tilsvarende beregningene, som innbefatter en integrasjons-prosess, blir utført i enheten 123. Siden bare de tidspunkter som passerer før neste GPS-posisjonssignal er relevant for tidsintervallene innenfor hvilke integrasjonsprosessen må utføres, behøver integratorene ikke å ta hensyn til noen kvalitetskrav som vil garantere stabilitet over lange tidsperioder. (Akselerasjonssensorene blir intrinsikt brukt til stabilisering av flygemanøvrene som beskrevet nærmere nedenfor, dvs. at de har en dobbel funksjon). Et altimeter eller en høydemåler 129 (fortrinnsvis i form av en lufttrykksmåler) og en sensor 128 for jordens magnetfelt er videre tilveiebrakt, med dataelementene fra begge disse likeledes levert til lagre for navigasjonssignalet 124.

En ytterligere mulig måte til å bestemme den aktuelle posisjonen av det vindpåvirkede elementet med hensyn til fartøyet, er å bruke de data som er sendt til fartøyet fra altimeteret 129 og fra jordmagnetfeltsensoren 128. Disse dataene blir sendt til fartøyet i blokk 227, og blir lagret. En subtraksjonsprosess blir så utført i blokk 227 med dataene fra altimeteret 233 på fartøyet og fra jordmagnetfeltsensoren 234 på fartøyet. Hvis altimeteret 129 er en lufttrykksmåler, kan værdata fra blokk 600 (isobarer) imidlertid også brukes til å bestemme lufttrykket ved fartøyet. Posisjonsinformasjonen som er bestemt på denne måten, blir levert til blokken 217, og om nødvendig blir den sammenlignet med GPS-dataene. Dette resulterer i at posisjonsinformasjonen fra to uavhengige systemer blir brukt til innbyrdes understøttelse og hvis et system svikter, er de nødvendige data likevel tilgjengelige. Den nødvendige drageposisjonen som leses fra lageret 212, blir levert på den ene side til en komparator 218 som mater ut et signal når den aktuelle posisjonen til systemet 100 som vind virker på, og hvis posisjon er lagret i lageret 213, stemmer med den nødvendige posisjonen som leses fra lageret 212. I dette tilfellet blir en dataregistrering som karakteriserer den valgte manøvertypen, lest fra lageret 220 for manøvertyper via en åpningskrets 219. (I dette tilfellet kan en stabil flygetilstand også skjelnes ved at dragen ikke utfører noen manøvere, men forblir i samme flygeposisjon. Dette er "null manøver typen").

Når derfor dette manøvertypelageret 220 blir aktivert, blir et flygeprogram av den sekvensielle typen lest, og blir overført til autopiloten for systemet 100 på det vindpåvirkede elementet. Utgangssignalet fra lageret 220 blir i dette tilfellet overført til en sender 221 som sender dataene og leverer dem til en mottaker 113 for det vindpåvirkede systemet 100. Signalet blir ført fra utgangen av mottakeren 113 til en autopilotenhet, og derfra til en manøvrerings-styringsenhet 114 som mottar signaler som identifiserer spesifikke, sekvensielle flygemanøvrer og omformer dem til dreieverdier som blir levert til flygeprosessoren 116, som utfører den relevante flygemanøveren. I dette tilfellet blir den verdien som skal fastsettes, overført til en dreie-verdikomparator 115 til hvilken inngangssignålet fra girings-verdimåleren 117 på den annen side blir levert. Flygeprosessoren 116 produserer nå dreieflukt i den forutbestemte sekvensen og for den forutbestemte varigheten ved dens relevante utgang 125 via et passende drivelement på dragen 101 ved asymmetrisk bremsing av dragen 101 eller passende aerodynamisk deformasjon. De andre aerodynamiske virkningene som blir drevet ved hjelp av to andre utganger fra flygeprosessoren 116, er justering av vingeinnfallsvinkelen og revingsprosessen som beskrevet nærmere nedenfor.

Vinsjen 240 blir også drevet fra posisjoneringslageret 220b for å mate ut en spesifisert nødvendig kabellengde.

For å hindre oscillasjon omkring vertikalaksen blir et signal som er blitt filtrert ved hjelp av høypassfilter, i tillegg levert til flygeprosessoren 116, overlagret på styresignalet, men med en dreiefasevinkel for derved å hindre starten av oscillasjoner. Selv om slingre- eller girings-bevegelser kan styres via utgangen 125, blir innfallsvinkelen på vingen fastsatt via utgangen 126. Som kjent kan løft/- motstands-forholdet optimaliseres ved hjelp av størrelsen av innfallsvinkelen på en vinge. Revingen av dragen 101 kan innledes via en ytterligere utgang 127. Rever forandrer løftet og strømningsmotstanden, og kan være nødvendig for individuelle flygemanøvere.

Siden dragen blir ført fast på trossen, blir den automatisk stabilisert ved hjelp av strekkvirkningen til kabelen ved dens løftemidtpunkt, med hensyn til dens rullings- og stigningsbevegelser. For også å utelukke oscillasjoner i dette tilfellet, blir imidlertid et stillingssignal i hvert tilfelle sendt på en tilsvarende måte fra en rullesensor 119 og en stigesensor 120 via tilsvarende inverterende høypassfiltre 121 og 122 til flygeprosessoren, for derved å unngå og kompensere for plutselige stillings-endringer av det vindpåvirkede elementet 101.

Når dragen derfor er i sin forutbestemte posisjon (et utgangssignal som identifiserer denne tilstanden opptrer ved utangen fra komparatoren 218), og så den valgte manøvertypen blir avlest, som får dragen til å utføre et forutbestemt syklisk flygeprogram. Hvis denne manøvertypen blir overført, blir styringen utført automatisk av autopiloten for det vindpåvirkede elementet, og enheten 200 behøver ikke lenger å reagere forutsatt at dragen ikke forlater sin krevde posisjon som et resultat av uforutsette hendelser.

Hvis den nødvendige posisjonen til det vindpåvirkede elementet 101 ikke stemmer med den forutbestemte posisjonen, eventuelt fordi den forutbestemte posisjonen som er blitt lest fra lageret 212, er endret, noe som også er tilfellet når dragen blir utplassert, eller eventuelt fordi dragen har forlatt sin posisjon i løpet av manøvreringen, så forsvinner utgangssignalet ved utgangen fra komparatoren 218, og manøvertypen som aktiveres via koblingselementet 219, fra lageret 220 slutter. Signalet "null" opptrer ved utgangen fra lageret for manøvertypen 220 (venstre del), og dette blir tolket av autopiloten til det vindpåvirkede systemet 100, noe som betyr at den sist lagrede manøveren ikke lenger blir utført. I stedet blir den aktuelle posisjonen til dragen som er blitt utlest fra lageret 213 og som er blitt bestemt ved hjelp av GPS, sammenlignet med den nødvendige posisjonen fra lageret 212 ved hjelp av en posisjonskorreksjonsenhet 221, og det blir bestemt en manøver som fører dragen til den nød-vendige posisjonen. Korreksjonsenheten 221 er igjen i form av en oppslagstabell med den nødvendige posisjonen og aktuelle posisjonen (igjen relatert til fartøyet) som betraktes for å danne et felles adresseringssignal, og identiteten til en tilsvarende korreksjonsmanøver for det vindpåvirkede elementet blir lest fra den aktuelle posisjonen A til den nødvendige posisjonen B. Spesiell omtanke må tas for å sikre at forskjellige manøvere må velges avhengig av utplasserings-og destinasjonspunkt (og eventuelt også som en funksjon av vind- og bølgeforholdene) for å manøvrere dragen. Alle ønskede dragemanøvere kan imidlertid velges og utføres ved hjelp av de angitte midlene.

Hvis vindnivået og sjøforholdene spiller en rolle for de manøvrene som skal utføres, så kan disse dataene være "sløyfekoblet" fra lagre 211 gjennom oppslagstabellagrene 212 og 221, slik at disse dataene fremdeles er tilgjengelige i dataregistreringen for utvelgelse av en spesifikk manøver, og en passende manøver kan velges. Dette er imidlertid ikke relatert til kompensasjonen for individuelle hendelser, men den generelle innstilling av føringslinene som f.eks. kan innbefatte at dragen blir fløyet på en slik måte ved høy sjø at det blir mulig å kompensere, så langt som mulig, for de kreftene som virker på fartøyet som et resultat av retningen til bølgene. Hvis f.eks. fartøyet skulle krenge alvorlig, vil det derfor bli foretrukket å bruke en drageposisjon med en lateral komponent, mens en komponent rett forover vil bli foretrukket for et fartøy som stamper alvorlig. Av denne grunn blir et utgangssignal fra blokken 231 for deteksjon av sjøtilstanden ført direkte til blokken 211, for å levere informasjon som også påvirker valget av den riktige drage-posis jon og manøvreringen på den måten som er beskrevet ovenfor. En ytterligere funksjon for denne forbindelsen er å velge deler av flygemanøvrene slik at de motvirker akselerasjonene som er et resultat av sjøtilstanden. Dette innbefatter flygning av manøvrer med sykliske flygebaner, hvor forskjellige strekkrefter virker på trossen ved forskjellige tidspunkter, på en slik måte at disse kreftene inntreffer med en fasedreining i forhold til akselerasjonene som er forårsaket av sjøforholdene. Dette reduserer de totale bevegelsene til fartøyet. Denne kompenseringen for eller reduksjonen av fartøybevegelsene ved hjelp av forskjellige strekkrefter, som er forårsaket av manøvreringen, interferer ikke med de andre metodene som blir brukt til å kompensere for sjøtilstanden. Dette er fordi fartøybevegelsene som er blitt redusert fra starten, krever mindre anstrengelser for å redusere deres virkninger på drageflygebanen. På grunn av kompenseringen for de individuelle fartøybevegelsene, vises det til beskrivelsen av blokken 231 lenger ned.

For posisjonsendring blir den høyre side av lageret 220 adressert via et koblingselement 222 med den dataregistrer ingen som er blitt lest fra korreksjonsenheten 221, med koblingselementet 222 aktivert ved hjelp av utgangssignalet fra komparatoren ved hjelp av en inverter 223 når koblingselementet 219 ikke er aktivert, som vil si at den ønskede posisjon og den aktuelle posisjon ikke er den samme.

Flygestabiliteten til det vindpåvirkede elementet kan videre også spille en rolle for dets posisjon.

En multippelretnings vindtrykkmåler 111 som er anordnet på dragen, opptrer på ene siden som en vindmåler, mens den på den annen side, for den komponenten som måles i strømnings-retningen, sender tilstanden av en innfallsstrømning mot dragen som er overdrevent lav, ved hjelp av et egnet signal som, i sammen med dannelse av en posisjonsendringsmanøver, også driver vinsjstyringsenheten 240, og som derved økter hastigheten til posisjonsendringen til dragen, slik at innfallsstrømningshastigheten økes igjen. (Det er opplagt at vinsjen også kan drives dersom det forekommer "overlagte" posisjonsendringer som resultat av vinddata og bølgedata via den høyre delen av hukommelsen 220b, for eksempel for å tillate at høyden til elementet som vinden virker på, endres).

For bestemmelse av den sanne vindretningen og vindhastigheten, har vindmåleren pitotrør som peker i forskjellige retninger, og som har trykkapsler som vurderes separat. Retningen og hastigheten til vinden kan bestemmes i forhold til innrettingen av vindmåleren 111 ut fra trykkverdiene fra de tre trykkapslene som er innrettet vinkelrett på hverandre og har de høyeste trykkverdiene. Dersom utgangssignalet fra magnetfeltsensoren 128 som inneholder en brokrets bestående av motstander som er magnetisk følsomme og derved gjør det mulig å bestemme retningen av kraftlinjene til jordens magnetfelt, også tas med i betraktning, så kan vindretningen relateres til retningen mot nord, og derved sendes til vannfartøyet som retningen til den tilsynelatende vinden på det elementet som vinden virker på. Dersom det er påkrevd, utføres også korreksjonen fra magnetisk til geografisk nord i vannfartøyet.

En pil som peker mot blokken 211 indikerer at normal navigasjon av dragen er gjort inoperativ i dette tilfellet. Resten av den normale manøverstyringen blir også undertrykket via en ELLER-port 224 forbundet oppstrøms for inverteren 223.

(Dette gjelder også på tilsvarende måte blokkene 228, 229, 230 og 232, som vil bli beskrevet i den følgende tekst og som innleder ytterligere spesialfunksjoner. De tilhørende signalforbindelsene er imidlertid for tydelighets skyld blitt utelatt.)

Blokken 228 innleder "nødfrigjøringsmanøver" ved å velge og starte den tilsvarende manøvertypen via høyre del av manøvertypelageret 220b, som inneholder de respektive programmene. Denne manøveren er nødvendig når det vindpåvirkede elementet resulterer i en stor risiko for fartøyet som et resultat av ugunstige omstendigheter eller et uhell (f.eks. ved kollisjon med en hindring). I denne manøveren blir det vindpåvirkede elementet fullstendig frakoblet fartøyet.

"Blokkene" utplassert 229 og "lagre" 230 innleder de riktige manøvrene ved å velge og starte den relevante manøvertypen via høyre del av manøvertypelageret 220b, som inneholder de respektive programmene.

En blokk 231, "fartøybevegelser", bestemmer akselera-sjons komponent en i retning av trossen ved hjelp av et passende innrettet akselerometer og etter integrasjon, genererer et signal som beskriver fartøybevegelsene i retning av trossen. Dette signal blir levert til den ombordværende GPS-mottakeren som frembringer et posisjonssignal (for å korrigere posisjonen til vinsjstyringsenheten 240) hvis mottakeren og/eller antennen ikke selv er montert i denne posisjonen. Hvis dette GPS-posisjonssignal skulle evalueres direkte sammen med GPS-posisjonssignalet som er mottatt via mottakeren 214 fra dragesystemet 100 og skulle brukes til å styre dragen 101, så ville dragen 101 følge sjøbevegelsene til vinsjen i styringsprosessen, siden dragen 101 imidlertid er ment å fly sin manøver med hensyn til en imaginær stabilisert fartøyposisjon, blir det integrerte signalet fra akselerometeret i tillegg levert, i blokk 231, til GPS-mottakeren 215 for å bli subtrahert (som en forstyrrelse) fra det signalet som leveres til blokken 216 for behandling, slik at posisjonssignalet for en "stabilisert plattform" blir behandlet der. Dette resulterer i at dragen 101 flyr manøvere som er frie for sjøtilstandsforstyrrelser. Spesielt kan det ses at sjøtilstandskomponentene som virker i trosseretningen har hovedeffekten på det flygende objektet, mens komponenter i den laterale retningen med hensyn til dette derimot bidrar bare til en endring i vinklene a og (3 for flygevektoren, som har en tendens til å være null når trossen er lang, og kan dermed ignoreres.

For å unngå forekomsten av en situasjon hele tiden i det beskrevne utførelseseksempelet hvor en flygemanøver som utføres, blir avbrutt når sjøtilstanden er høy, ved deteksjon av et avvik i differanseblokken 218, med behovet for å utføre en kontrollert "flygning" til den korrekte posisjon (i dette tilfellet ved aktivering av vinsjen 240 via den høyre del av manøverblokken 220b), er det en direkte forbindelse fra blokken 231 til vinsjstyringsenheten 240. Vinsjstyringsenheten 240 mottar direkte kommandoen om å gi ut og hale inn, som reaksjon på sjøtilstandsbevegelsen i trosseretningen som blir funnet ved hjelp av blokken 231, slik at fartøy-bevegelsene blir kompensert for direkte for dragen. En posisjonskorreksjon ved hjelp av en passende manøver blir bare innledet når denne kompensasjonen ikke lenger er tilstrekkelig, uansett grunn.

For å gjøre det mulig å innlede manøvrer også manuelt kan de riktige inngangskommandoene gjøres ved hjelp av en brukerinnmating 232, som er en del av brukergrensesnittet 205 på fig. 2. Passende kommandoer kan brukes til direkte å sende styrekommandoer til autopilotenheten og til vinsj styringsenheten 240 på venstre side 220a av manøverlagre for manuelle kommandoer, med resten av signalutgangen fra dette lageret undertrykket. Disse omfatter funksjonene "venstre", "høyre", "rett fram", "rev", "urev", "innfall (+)", "innfall (-)", "vinsj (+)" og "vinsj (-)". Intensitetene av alle kommandoene kan moduleres.

I tilfellet av en variant som er innbefattet i den beskrevne utførelsesformen, blir "prediktiv manøvrering" utført ved å mate inn oppdiktende vind- og kursdata til systemet for å beregne den aktuelle posisjonen til det vindpåvirkede elementet, men den konfigurasjonen som da er valgt, vist til informasjon. Fartøystyresysternet kan så estimere den forutsigbare oppførselen til systemet fra dette, og kan på passende måte justere navigasjonen. Denne multippelbehandlingen av dataene i form av mulig prediksjon er representert på fig. 3 ved hjelp av flere vinkler ved hjørnene til forskjellige lagerelementer, med sikte på å indikere at innholdet i disse lagrene er evaluert mer enn en gang, uavhengige av den aktuelle prosesstyringen. I dette tilfellet er det derfor tilveiebrakt ytterligere lager-anordninger og sammenligningsanordninger, som muliggjør lagring av signaler i forbindelse med tidligere tider med signaler som inntreffer til senere tider på en slik måte at suksessive manøvertilstander kan sammenlignes på grunnlag av forskjellige, innbefattet oppdiktede, inngangsdata.

Fig. 4 viser mer detaljert et utførelseseksempel av vinsjstyringsenheten 240 som er vist på fig. 3 over posisjoneringssysternet i henhold til oppfinnelsen for et vindfremdriftssystem. De mekaniske elementene i vinsjen er i dette tilfellet gruppert på en felles drivaksel. I dette tilfellet blir utgangssignalet fra den høyre del av lageret 220b på fig. 3, som representerer den kabellengden som skal utplasseres, levert til et lager 245 som lagrer denne ønskede kabellengden som en digital numerisk verdi. Den digitale verdien som befinner seg i lageret 245, blir levert til en proporsjonal komparator 246 som subtraherer denne verdien fra en ytterligere verdi som er levert til den fra en pulsteller 247. Denne pulstelleren 247 er selv drevet av en posisjons-sensor 248 (som spesielt opererer fotoelektrisk), og som er forbundet med en vinsjetrommel 249, som bærer trossen 11. Den utplasserte lengden av trossen 11 kan dessuten også overføres på en annen måte. Dette kan gjøres f.eks. ved hjelp av optiske, magnetiske eller andre markeringer som er festet til selve trossen og som blir detektert ved hjelp av passende sensorer.

Trossen 11 blir drevet ved hjelp av friksjon ved å bli viklet et antall ganger omkring vinsjetrommelen 249, med kabelen lagret i et lagringsområde 250, som er illustrert bare skjematisk. I en alternativ utførelsesform som ikke er illustrert, kan trossen også vikles av fra en kabeltrommel, som så erstatter vinsj trommelen. Et ytterligere fordelaktig utførelseseksempel som ikke er illustrert, er en vinsj trommel sammen med en kabeltrommel, som blir brukt som et kabellager. Bortsett fra dette blir det imidlertid brukt en tilsvarende utforming.

Vinsjtrommelen 249 blir drevet av en motor 251. Motoren har fortrinnsvis en integrert overføring som ikke er illustrert mer detaljert. Pulstelleren 247 bestemmer derfor den kabellengden som virkelig er blitt viklet av, ved å telle de pulsene som er avgitt fra posisjonssensoren 248, hvis antall er proporsjonalt med omdreiningen av vinsjetrommelen 249. I en alternativ utførelsesform, som ikke er illustrert, kan lengden bestemmes ved hjelp av et friksjonshjul som hviler direkte på kabelen, med en pulssender. Signalet som avgis fra proporsjonalkomparatoren 246, svarer dermed, avhengig av dens polaritet, til den kabellengden som fremdeles ikke er viklet av eller viklet opp av vinsjetrommelen 249. Dette utgangssignalet fra proporsjonal komparatoren 246 blir direkte tilført som en proporsjonal komponent via et ytterligere punkt 260 til en karakteri-stikksender 252, som produserer et styresignal som er proporsjonalt med kabellengden, for motoren 251. Utgangssignalet fra karakteristikksenderen er begrenset til en høy verdi og en lav verdi på grunnlag av en lineær profil, noe som dermed resulterer i en ikke-lineær karakteristikk. Gradienten til denne karakteristikken blir tilpasset kabelkarakteristikkene slik at overbelastning også blir forhindret på denne måten. Det lineære området til karakteristikken blir sammenlignet med de elastiske karakterstikkene til kabelen, mens en kraftgrense blir tilveiebrakt hvis det er en trussel om overbelastning, slik at kabelen kan kjøres fritt ut når det er fare for brudd.

Opp til de fastslåtte grenseverdiene blir derfor motoren 251 fortrinnsvis drevet proporsjonalt med den kabellengden som skal utplasseres eller som skal hales inn. Dette resulterer i en drivkarakterstikk som kan sammenlignes med den for en fjær. Hvis den illustrerte motoren 251 er en elektrisk motor hvis dreiemoment er proporsjonalt med den tilførte strømmen, så er det tilstrekkelig til å forbinde utgangen fra karakterstikksenderen 252 til energikilden 253, som i dette tilfellet er i form av en elektrisk kilde. Karakterstikksenderen forutbestemmer et dreiemoment som er ment å virke på motorens utgangsdrivaksel for de respektive inngangsvariablene. Gradienten til karakteristikken definerer "reaksjonsevnen" til vinsjen i forhold til de tilsvarende drivsignalene. Dette er variabelt for å stemme overens med forskjellige driftsbetingelser (f.eks. størrelsen av det vindpåvirkede elementet). Under drift blir gradienten til karakteristikken fastsatt slik at vinsjebevegelsene stabiliseres under en altfor stor "nervøs" reaksjons-oppførsel.

I tilfellet av drivanordninger av en annen type, er det mulig for energikilden 253 å levere en annen energivariabel som ikke fører direkte til proporsjonalt dreiemoment ved drivmotoren 251. Dette kan f.eks. være tilfellet når det ikke er mulig å bruke elektriske drivanordninger i eksplosjons-farlige omgivelser, noe som er tilfellet i forbindelse med eksempelet med tankskip. I dette tilfellet kan motoren 251 være i form av en dampmaskin eller hydraulisk motor, eller spesielt i form av en hydraulisk motor med variabelt volum eller et par som omfatter en hydraulisk pumpe med variabelt volum og en hydraulisk motor med en dreiemomentmålings-anordning 254 som er anordnet på utgangsdrivakselen, idet utgangssignalene blir levert med negativ drivpolaritet til et tilbakekoplingspunkt 255 nedstrøms fra karakterstikksenderen 252.

Det signalet som utsendes fra energikilden, blir i dette tilfellet økt inntil det er kompensert ved hjelp av det negative tilbakekoplingssignalet fra dreiemomentmålings-anordningen 254. Dette gjør det mulig å produsere den ønskede karakteristikken med en hvilken som helst gitt drivmotor. Videre en integrator 256 forbundet i signalveien mellom proporsjonalkomparatoren 246 og karakterstikksenderen 252 og hindrer eventuelle gjenværende styringsfeil i innstillingen av kabellengden, på en slik måte at det øker eller minsker det signalet som tilføres karakterstikksenderen i stor grad, jo lenger den tid for hvilken den er til stede. Videre er et justerbart filter 258 med nedstrøms subtraksjonspunkt 259 koblet i parallell med dette, med filtre utformet slik at det spesielt slipper gjennom resonansfrekvensene til den kabelen som innbefatter vinsjen, og undertrykker dem med negativ tilbakekobling. Frekvensen til filteret 258 er variabel, hvor frekvensinnstillingen blir påvirket av utgangssignalet fra pulstelleren 247, som avgir en verdi som svarer til den utgitte kabellengden.

På denne måten blir filterets frekvens variert svarende til kabellengden slik at det blir mulig å kompensere for mulige resonanser hvis frekvenser blir påvirket av kabel lengden. I det illustrerte utførelseseksempelet er bare trenden av endringen tatt i betraktning, under antagelsen med lineær justering. Hvis nøyaktig tilpasning er tilsiktet for å bli oppnådd, noe som følger kvadratregelen eller andre funksjonsprofiler, så må en passende funksjonssender være koblet inn i tidspunktet fra pulstelleren, som likeledes er i form av en digital oppsiagstabell som svarer til de andre illustrerte utførelseseksemplene. Når det adresseres av den tilhørende styringsvariable, som er ønsket for innstilling av den ønskede filterfrekvensen, blir matet ut. I tilfellet med et digitalt filter er disse de riktige digitale styrekommandoene. I tilfellet med et filter av analog konstruksjon med varicap dioder er en spenningsgenerator programmert ved hjelp av passende styringsvariabler til å fastsette den riktige utgangsspenningen for driftsformål.

Den illustrerte kretsen er et digitalt styresystem slik at integratoren 256 og filteret 258 likeledes opererer digitalt. Utgangssignalet fra posisjonssensoren 248 tilveiebringer et mål på de kreftene som virker på dragen, og av dens profil, slik at dette kan brukes til evaluering av drageaktivi teten.

For også å kompensere for virkningene av fartøy-bevegelsene på kabelføringen, er en akselerasjonssensor 265 anordnet og er effektivt installert i nærheten av vinsjen, i retning av kabelen. En nedstrøms integrator 266 omformer de bestemte akselerasjonsverdiene til passende avstandssignaler, som likeledes virker i retning av kabelen. Den komponenten av fartøybevegelsene som virker i kabelretningen, blir dermed kompensert for ved hjelp av passende innhaling og utgivelse av kabelen, slik at fartøybevegelsene ikke påvirker posisjonen til dragen.

En brems 261 som fortrinnsvis er i form av en skive-brems, er anordnet på motorakselen for situasjoner hvor f.eks. ingen kabelbevegelse er nødvendig når sjøen er rolig. Denne blir drevet av en subtraherer 262 med en nedstrøms Schmitt-trigger 263 som avgir et signal bare når utgangssignalet fra subtrahereren 262 overskrider en forutbestemt verdi, dvs. at drivspenningen for motoren 251 varierer. Utgangssignalet fra Schmitt-triggeren frigjør så bremsen via en inverter 264 (og en tilsvarende drivkrets som ikke er illustrert), og aktiverer energikilden (drivkretsen) for motoren. Ellers forblir bremsen 261 energisert og er deaktivert. Dette sparer også energi for drivmotoren 251.

I en annen utførelsesform som ikke er illustrert kan vindløstrommelen 249 også være anordnet i tillegg til den første skivebremsen 261 som virker på motorsiden. Denne er fortrinnsvis, som et eksempel, uttrykt ved den dobbelte sikkerheten som kreves av noen lisensieringsmyndigheter, siden det er mulig å bremse vindløstrommelen selv om motoroverføringen eller akselen 244 bremses ned.

De enhetene som er beskrevet så langt, sikrer at kabelen i hvert tilfelle blir utplassert til en forutbestemt lengde og at vinsjen virker effektivt som et "elastisk element" for å motvirke overbelastning av kabelen. Videre blir resonansprosesser på kabelen dempet slik at for store krefter som ville sette kabelen i fare, ikke kan inntreffe som et resultat av resonanstilstander.

En ytterligere forhåndsregel sikrer nå også at sjø-tilstanden og fartøybevegelsene som er et resultat av denne, ikke påvirker posisjonen til det vindpåvirkede elementet 101 eller påvirker det bare på en regulert måte. Enheten 231 (se fig. 3) blir brukt til dette formål, som har en akselerasjonssensor 265 som virker i kabelretningen. Utgangssignalet fra akselerasjonssensoren 265 blir levert til en integrator 266 som omformer akselerasjonene til avstand i kabelretningen. Signalet blir så ført via en nedstrøms måleanordnings-inverter til et adderingspunkt 257 for å bli levert til proporsjonalkomparatoren 246. Enheten 267 varierer i hvert tilfelle posisjonen til dragen 101 med hensyn til fartøyet for å kompensere for sjøbevegelsene ved å gi ut og hale inn kabelen slik at dragen 101 opprettholder sin høyde i forhold til den gjennomsnittlige havoverflaten, og ikke blir påvirket av fartøybevegelsene. Dette er fordelaktig, spesielt ved rolige vindforhold og når det er dønning, når flygingen av dragen ikke bør bli påvirket av ytterligere krefter.

Imidlertid kan det nå også være ønskelig at fartøy-bevegelsene skal dempes ved hjelp av motstanden på det vindpåvirkede elementet mens dragen flyr på en stabil måte. Potensiometeret 267 er anordnet for dette formål og muliggjør måling og polaritetsreversering av utgangssignalet for integratoren 256. Dette gjør det mulig å måle den komponenten med hvilken det integrerte fartøybevegelsessignalet virker i kabelretningen på drageposisjonen, og også å reversere dets polaritet slik at det enten kan dempe bevegelsene til dragen eller også bevegelsene til fartøyet.

Med hensyn til detaljer ved individuelle elementer i utførelseseksempelet vises det også til patentsøknader som er inngitt samtidig med foreliggende patentsøknad.

Oppfinnelsen er ikke bare forbundet med de beskrevne utførelseseksemplene. Andre utforminger som er innenfor rammen av oppfinnelsen kan være et resultat av kombinasjoner av uselvstendige krav, noe som vil være opplagt for fag-kyndige på området på grunnlag av den foregående beskrivelse.

Claims (17)

1. Posisjoneringsanordning for et frittflygende, dragelignende, vindpåvirket element (1) som har en vingeprofil som eneste fremdriftssystem som et hjelpefremdriftssystem eller som nødfremdriftssystem, som er forbundet via en trosse(1.1) med et vannfartøy, karakterisert ved at en vinsj (2) er anordnet som har anordninger som resulterer i at trossen (1.1) blir halt inn hvis en første forutbestemt trekkraft blir underskredet, og/eller i tilfellet av umiddelbar strømningsavrivning eller hvis strømningsavrivningen har inntruffet, og videre karakterisert ved at en innhalingsprosess og en utmatingsprosess, spesielt ved forholdsvis høy sjø, blir utført på en slik måte at uønskede fartøybevegelser i kabelretningen blir redusert ved hjelp av en fasedreiet drivinnretning med hensyn til kabelretningen, for å kompensere for sjøbevegelser med hensyn til det vindpåvirkede elementet (1) eller ved at, med en passende fasedreiet drivanordning, sjøbevegelsene til fartøyet (4) blir redusert på bekostning av bevegelsen til det vindpåvirkede elementet (1).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vinsjen har anordninger som resulterer i at trossen (1.1) blir gitt ut hvis en annen forutbestemt trekkraft blir overskredet og/eller en forutbestemt innfallsstrømningshastighet blir overskredet.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at ytterligere anordninger er tilveiebrakt, som innleder en innhalings- eller utmatings-prosess bare når underskridelse, overskridelse eller strømningsavrivning varer over en forutbestemt tidsperiode, som om nødvendig kan være definert forskjellig for hver funksjonsretning.

4. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at anordningene er utformet på en slik måte at utgangssignalet fra en sensor for imminent strømningsavrivning eller for strømningsavrivning som allerede har inntruffet, blir levert til en konverter som driver vinsjen (2) for å forkorte trossen (1.1) på en slik måte at innfallsstrømningen på det vindpåvirkede elementet (1) blir øket i slik grad at løftekraften til det vindpåvirkede elementet (1) er tilstrekkelig til å i det minste å holde det i luften.

5. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at anordningene er utformet på en slik måte at når innfallsstrømningen overskrider en forutbestemt verdi, blir lengden til trossen (1.1) øket suksessivt igjen inntil den har nådd hovedsakelig den samme lengde som før den ble kortet inn.

6. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at vinsjdrivanordningen (240) har en forutbestemt dreiemoment/kabellengde-karakteristikk som alltid blir utformet med en forutbestemt forsinkelsestidskonstant for den for tiden utplassert kabellengden slik at kabelsjokk blir absorbert.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at karakteristikken innbefatter kraftbegrensning under den maksimale belastningskapasiteten til kabelen (1.1).

8. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 7, karakterisert ved at kraft/lengde-oppførselen til vinsjen (2) innbefatter demping av resonansprosesser på kabelen (1.1) som en funksjon av den utplasserte kabellengden.

9. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 8, karakterisert ved at vinsjhastigheten under innhenting for lagring frembringer en minimal innfallsstrømningshastighet på det vindpåvirkede elementet (1), som er tilstrekkelig til å opprettholde flygeevnen når den føres av trossen (1.1).

10. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 9, karakterisert ved at anordningene er tilveiebrakt for å hale inn det vindpåvirkede elementet (1) når vindhastigheten er mindre enn hva som er nødvendig for å opprettholde flygeevnen når den belastes av trossen (1.1).

11. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at anordninger er tilveiebrakt for å hale inn det vindpåvirkede elementet (1) når det er fare for kollisjon med et objekt under vann, i vann eller på land eller i luften innenfor en tidsperiode som er mindre enn eller lik den tid som er nødvendig for at det vindpåvirkede elementet (1) skal hales inn, som et minimum, ved den maksimale vinsjhastigheten.

12. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 11, karakterisert ved at det er tilveiebrakt anordninger for å hale inn det vindpåvirkede elementet (1) på forhånd når navigasjonsmessige restriksjoner hindrer føringen av det vindpåvirkede elementet (1).

13. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 12, karakterisert ved at prosessen med å gi ut kabelen (1.1) med en forutbestemt, ytterligere lengde, i hvert tilfelle blir innledet når den minimale innfallsstrømningshastigheten ikke er blitt underskredet innenfor et forutbestemt tidsintervall, eller et vindsignal blir mottatt eller blir bestemt som indikerer øket vindhastighet eller en vindretning som vil bidra til seiling i kursretningen, og denne lengden blir opprettholdt forutsatt at kabeltrekket ikke faller ned når en ytterligere kabellengde blir utplassert.

14. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 13, karakterisert ved at vinsjen (2) er drevet av et trykkmedium.

15. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 13, karakterisert ved at vinsjdrivanordningen (240) er i form av en hydraulisk pumpe med variabelt volum.

16. Anordning ifølge ett av kravene 1 til 15, karakterisert ved at et nødsett er tilveiebrakt som sikrer at den kraft som er nødvendig til å betjene vinsjen (2) er tilgjengelig selv om hovedenergikilden svikter.

17. Vannfartøy med en posisjoneringsanordning som angitt i et av kravene 1 til 16, karakterisert ved at en generator er tilveiebrakt for å fremskaffe energi, som er drevet av strømningen av vannet utenfor vannfartøyet, spesielt via en fartøypropeller eller en turbin, og som leverer den elektriske energien som er generert, til et energilager, spesielt til en hydrogengenerator med en nedstrøms lagringsbeholder.