停留的方法
【專利摘要】一種空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)，包括：具有機身的飛行器；導(dǎo)電系繩，具有固定到飛行翼的第一端和固定到平臺的第二端；位于平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)飛行器被收回時系繩纏繞到可旋轉(zhuǎn)卷盤上；從平臺延伸的停留板；從停留板的相反側(cè)延伸的第一和第二延伸部；位于機身上的栓；在栓的相反側(cè)上從飛行器延伸的第一和第二鉤子，其中當(dāng)飛行器停留在停留板上時，栓與停留板接觸，第一鉤子位于第一延伸部上方，第二鉤子位于第二延伸部上方。
【專利說明】停留的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年12月30日提交的美國專利申請第14/144，159號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0003]除非在此另有所指，在這個部分中描述的材料不是本申請中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，也不通過包括在這個部分中而承認為現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]動力(power)產(chǎn)生系統(tǒng)可以將化學(xué)和/或機械能量(例如，動能)轉(zhuǎn)化成電能，用于各種用途，如公用設(shè)施系統(tǒng)(utility system)。作為一個例子，風(fēng)能系統(tǒng)可以將風(fēng)動能轉(zhuǎn)換成電能。
[0005]風(fēng)力渦輪機作為利用能量的方式已經(jīng)被使用了許多年。常規(guī)的風(fēng)力渦輪機典型地包括設(shè)置在塔頂上的大渦輪葉片。制造、豎立、保養(yǎng)和維修這樣的風(fēng)力渦輪機塔以及風(fēng)力渦輪機的成本非常高。
[0006]昂貴的風(fēng)力渦輪機(其可以利用風(fēng)能)的一種替代為采用飛行器，該飛行器利用導(dǎo)電系繩附接到地面站。這樣的替代可以被稱為空中風(fēng)力渦輪機。(AWT)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)被提供為包括使飛行器能夠安全、可靠和穩(wěn)定的著陸到停留地上的停留系統(tǒng)，以及使用簡化的停留系統(tǒng)的可靠的最終停留地，其在飛行器和停留地之間的接觸點處的限制移動方面以及在提供恢復(fù)力以適當(dāng)?shù)貙w行器置于停留地中心方面提供了顯著優(yōu)點。該空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)包括:具有機身的飛行器;導(dǎo)電系繩，具有固定到飛行器的第一端和固定到位于塔上的平臺的第二端;從平臺延伸的停留板;從停留板的相反側(cè)延伸的第一和第二延伸部;位于機身上的栓;在栓的相反側(cè)上從飛行器延伸的第一和第二鉤子，其中當(dāng)飛行器停留在停留板上時，栓與停留板接觸，第一鉤子位于第一延伸部上方，第二鉤子位于第二延伸部上方。
[0008]在另一方面中，提供了一種空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)，包括:具有機身的飛行器；導(dǎo)電系繩，具有固定到飛行器的第一端和固定到平臺的第二端;位于平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)飛行器被收回時系繩纏繞到可旋轉(zhuǎn)卷盤上;從平臺延伸的停留板;從停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部;從停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部;位于機身上的栓;在栓的第一側(cè)上從飛行器延伸的第一鉤子;在栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上從飛行器延伸的第二鉤子;其中當(dāng)飛行器停留在停留板上時，栓與停留板接觸，第一鉤子位于第一延伸部上方，第二鉤子位于第二延伸部上方。
[0009]在另一方面中，提供了一種用于空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的飛行器，包括:主翼；附接到主翼的機身;位于機身上的栓;在栓的第一側(cè)上從飛行器延伸的第一鉤子;在栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上從飛行器延伸的第二鉤子，其中當(dāng)飛行器在停留位置時栓適合于接觸從平臺延伸的停留板;其中當(dāng)飛行器在停留位置時第一鉤子適合于定位在從停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部上；以及其中當(dāng)飛行器在停留位置時第二鉤子適合于定位在從停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部上。
[0010]在另一方面中，提供了一種用于空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的停留系統(tǒng)，包括:停留平臺；從停留平臺延伸的停留板;從停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部;從停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部;其中當(dāng)飛行器在停留位置時停留板適合于接觸從飛行器延伸的栓;其中當(dāng)飛行器在停留位置時第一延伸部適合于接觸在栓的第一側(cè)上從飛行器延伸的第一鉤子；以及其中當(dāng)飛行器在停留位置時第二延伸部適合于接觸在栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上從飛行器延伸的第二鉤子。
[0011]在另一方面中，提供了一種空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)中的飛行器著陸的方法，該空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)具有:具有機身的飛行器;導(dǎo)電系繩，具有固定到飛行器的第一端和固定到平臺的第二端;位于平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)飛行器被收回時系繩被纏繞到可旋轉(zhuǎn)卷盤上；從平臺延伸的停留板，其中平臺位于塔上，該方法包括以下步驟:將栓設(shè)置在機身上;從停留板的第一側(cè)延伸第一板延伸部;從停留板的第二側(cè)延伸第二板延伸部;將從飛行器延伸的第一鉤子設(shè)置在栓的第一側(cè)上;將從飛行器延伸的第二鉤子設(shè)置在栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上；將系繩收回到可旋轉(zhuǎn)卷盤上直到栓與停留板接觸；以及使飛行器下降直到第一鉤子與第一延伸部接觸并且第二鉤子與第二延伸部接觸。
[0012]在另一方面中，提供了用于在停留地上著陸飛行器的裝置。
[0013]通過適當(dāng)參照附圖閱讀以下的詳細描述，這些以及其他方面、優(yōu)點和替代方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得清楚。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)示例實施方式的空中風(fēng)力渦輪機10的透視圖，該空中風(fēng)力渦輪機10包括利用導(dǎo)電系繩30附接到地面站50的飛行器20。
[0015]圖2是圖1所示的飛行器20的特寫透視圖。
[0016]圖3是根據(jù)示例實施方式的在附接到地面站150的停留板160上停留的飛行器120的側(cè)視圖。
[0017]圖4是根據(jù)示例實施方式的圖3所示的飛行器120和地面站150的俯視圖。
[0018]圖5是從機身124延伸并與停留板側(cè)部160a接觸的栓128的透視圖。
[0019]圖6是圖3-5所示的停留板160的俯視圖。
[0020]圖7是說明圖3-6所示的停留板160相對于球體200的可能的幾何形狀的圖示。
[0021]圖8是停留板160的側(cè)視圖，說明圖3-6所示的停留板160a和160b的可能的幾何形狀。
[0022]圖9示出在如圖3所示的附接到地面站150的停留板160上停留的飛行器120的側(cè)視圖，還包括具有位于停留支撐件170a下面的振動吸收裝置198的桁架190。
[0023]圖10是根據(jù)示例實施方式的示出在停留位置的飛行器120的透視側(cè)視圖，說明相對于翼122的主體X軸的栓128的角定位。
[0024]圖11是飛行器120的俯視圖，其中在著陸期間栓128的底部128a將要接觸停留板160b的側(cè)部，說明停留側(cè)板160a和160b的離開角(angle of departure)。
[0025]圖12A是根據(jù)示例實施方式的位于在停留板160底部處的縫127內(nèi)的栓128的側(cè)視圖。
[0026]圖12B是圖12A所示的栓128和停留板160的側(cè)視圖。
[0027]圖12C是圖12A和12B所示的停留板160的正視圖。
[0028]圖13是根據(jù)示例實施方式的方法。
【具體實施方式】
[0029]在此描述了示例方法和系統(tǒng)。在此描述的任何示例實施方式或特征不必理解為比其他實施方式或特征更優(yōu)選或有利。在此描述的示例實施方式不意在限制。將容易理解的是所公開的系統(tǒng)和方法的特定方面可以按照各種不同構(gòu)造來布置和組合，所有這些都在此考慮。
[0030]此外，圖中所示的具體的布置不應(yīng)該視為限制。應(yīng)當(dāng)理解其他實施方式可以或多或少地包括給出的附圖中所示的每個元件。此外，一些示出的元件可以被組合或省略。另外，示例實施方式可以包括圖中未示出的元件。
[0031]1、概述
[0032]示例實施方式涉及飛行器，它可以用在風(fēng)能系統(tǒng)，如空中風(fēng)力渦輪機(AWT)中。尤其是，說明性實施方式可以涉及利用飛行器的方法和系統(tǒng)或采取利用飛行器的方法和系統(tǒng)的形式，該飛行器使用導(dǎo)電系繩附接到地面站。
[0033]諸如AWT的風(fēng)能系統(tǒng)可以用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能。AWT是基于風(fēng)的能量產(chǎn)生裝置，其可以包括由具有安裝的渦輪的剛性翼構(gòu)造的飛行器。飛行器可以是可操作的以在穿過風(fēng)的路徑上飛行，諸如，在地面(或水域)上方的基本環(huán)形路徑上飛行，以將風(fēng)動能轉(zhuǎn)換為電能。在這樣的側(cè)風(fēng)飛行(cross wind flight)中，飛行器以類似于風(fēng)力渦輪機的尖端的環(huán)形圖案飛行穿過風(fēng)。附接到剛性翼的旋翼可以用于通過使翼慢下來而產(chǎn)生電力。具體地，移動穿過渦輪葉片的空氣可以推動葉片旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電。飛行器也可以經(jīng)由導(dǎo)電系繩連接到地面站，該導(dǎo)電系繩將通過飛行器產(chǎn)生的動力傳輸?shù)降孛嬲?，以及到達輸電線路。
[0034]當(dāng)希望使飛行器著陸時，導(dǎo)電系繩可以卷繞到地面站中的線軸或卷盤上，其朝向地面站上的停留地收回飛行器。在著陸到停留地之前，飛行器可以從飛行模式轉(zhuǎn)換到懸停模式。在飛行器轉(zhuǎn)換到懸停模式之后，系繩可以卷繞到卷盤上直到飛行器停落在停留地上。
[0035]飛行器的停留地應(yīng)該提供可靠安全的地方以在飛行器不被使用時存放飛行器。在有風(fēng)的條件下，停留地應(yīng)該能夠在停留地上保持飛行器的期望定位。此外，在飛行器著陸在停留地上期間，當(dāng)飛行器接觸停留地但是在飛行器完全著陸在停留地上之前可能存在(例如，由陣風(fēng)所引起)飛行器的不期望的俯仰、滾動、或偏航。在此臨界期期間，期望的是停留地提供恢復(fù)力以將飛行器置于停留地中心。
[0036]此外，如果發(fā)生飛行器的俯仰、滾動或偏航，則期望的是在飛行器與停留地之間的接觸點處將有飛行器的非常小的移動，從而為飛行器/停留地相互作用提供更大的穩(wěn)定性。
[0037]在示例實施方式中，提供了從空中風(fēng)力渦輪機延伸的停留板。停留板包括沿著它們各自的內(nèi)邊緣接合在一起的第一側(cè)部和第二側(cè)部。當(dāng)飛行器位于停留板上時，飛行器可以被看作放置在球體上。停留板的第一側(cè)部和第二側(cè)部可以形成為球體的全異(disparate)表面部分，它們已經(jīng)進行接觸以提供垂直取向的V形槽，該V形槽具有在停留板的第一側(cè)部和第二側(cè)部的內(nèi)邊緣相連接處的底部。
[0038]停留板被一個或多個停留板支撐件支撐，該一個或多個停留板支撐件從位于地面站上的停留平臺水平地延伸。停留板平臺可以繞地面站塔的頂部旋轉(zhuǎn)使得當(dāng)飛行器著陸時停留板在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>[0039]飛行器包括從飛行器的機身延伸的栓。當(dāng)飛行器在著陸期間處于懸停模式時，栓從機身朝向停留板向下且向外延伸。停留板可以與正被卷繞到可旋轉(zhuǎn)的卷盤上的系繩對準(zhǔn)使得當(dāng)飛行器正著陸時停留板面對飛行器的機身。例如，如果繞水平軸可旋轉(zhuǎn)的卷盤被使用，停留平臺可以聯(lián)接到卷盤使得停留平臺從卷盤的軸垂直地延伸并且系繩被卷繞到在停留板上方的卷盤上。以此方式，隨著系繩卷繞到卷盤上，停留板將始終面對飛行器并在適當(dāng)?shù)奈恢靡越邮诊w行器的機身上的栓。事實上，卷盤可以位于停留平臺上使得系繩(或中心系拖繩)在停留板的槽的底部上方延伸。
[0040]在著陸期間，栓可以位于在中心系拖繩下面延伸的機身的中心。隨著系繩進一步卷繞到卷盤上，栓的底部與停留板接觸。停留板的第一側(cè)部和第二側(cè)部的彎曲的球面部分形成槽并且栓的抵靠停留板的力將栓的端部向停留板的側(cè)部的彎曲表面下面推并且推到槽的底部中。因此，隨著飛行器著陸，栓可以不最初接觸槽的底部。替代地，栓可以最初接觸停留板的第一或第二側(cè)部。系繩拉機身的力以及由飛行器的螺旋槳產(chǎn)生的俯仰力矩引起的抵靠停留板的栓壓力將促使栓移動越過其最初接觸的停留板的側(cè)部的彎曲表面并從彎曲表面往下移到停留板上的槽的底部中。
[0041]栓優(yōu)選地位于或靠近飛行器的重心，諸如，在靠近俯仰軸、滾動軸和偏航軸的交叉點定位的點處。結(jié)果，在飛行器的俯仰、滾動或偏航期間栓很少移動或不移動。因此，在飛行器與停留板接觸的點處，飛行器很少移動或不移動。
[0042]諸如T形桿的桿可以從停留板的兩個側(cè)部延伸。一對鉤子可以附接到位于栓的相反側(cè)上的飛行翼。每個鉤子可以位于與栓等距離的點處。鉤子可以位于翼上或位于將旋翼附接到飛行器的翼的掛架(pylon)上。隨著飛行器在著陸期間下降，栓向下移動到與停留板的槽的底部接觸。隨著飛行器進一步下降，鉤子與T形桿的側(cè)部接觸并最終在飛行器停留時停落在T形桿的側(cè)部的頂上。
[0043]一旦飛行器進入最終停落處，在飛行器和地面站之間存在四個接觸點從而為飛行器提供穩(wěn)定的最終停留地。具體地，系繩保持附接到翼并且拖繩將力作用于飛行器上朝向地面站拉飛行器。同時，停留板施加力抵靠栓，將飛行器牢固地固定到地面站。此外，T形桿接觸鉤子，防止飛行器的頂部朝向地面站俯仰。集中在T形桿的側(cè)部上的該對鉤子之間的接觸點處的飛行器的重量防止飛行器在其最終停留位置上的偏航或滾動。
[0044]在栓與停留板的最初接觸和該對鉤子與T形桿的側(cè)部的接觸之間的臨界期期間，如果存在風(fēng)或是陣風(fēng)條件，在此臨界期期間飛行器的俯仰或偏航可以利用旋翼的螺旋槳來控制。例如，來自右旋翼或左旋翼的或多或少的動力可用于控制偏航，來自下部旋翼或上部旋翼的或多或少的動力可用于控制俯仰。
[0045]另外，在一些實施方式中，提供更順從的停留系統(tǒng)是期望的。具體地，如果飛行器受到“硬著陸”，則期望的是在這樣的硬著陸期間停留板從飛行器吸收能量。因此，極硬的停留板系統(tǒng)可能是不期望的。為了提供用于更順從的停留系統(tǒng)，停留板可以被一個或多個懸臂梁支撐，使得停留板不在下面被支撐。懸臂梁可以根據(jù)碰撞稍微彎曲以在硬著陸期間吸收能量。
[0046]然而，附加的減震也可以提供于停留板系統(tǒng)中。例如，桁架或梁可以在一個或多個停留支撐件下面延伸，該一個或多個停留支撐件是可與停留平臺一起旋轉(zhuǎn)的。一個或多個沖擊吸收器可以設(shè)置在桁架的頂部與一個或多個支撐件的底部之間從而在硬著陸期間提供進一步減震。
[0047]2、說明性的空中風(fēng)力渦輪機
[0048]如圖1-2所公開，公開了根據(jù)示例實施方式的空中風(fēng)力渦輪機(AWT)1t3AWTlO是基于風(fēng)的能量產(chǎn)生裝置，其包括由具有安裝的渦輪40的剛性翼22構(gòu)造的飛行器20，該剛性翼22在諸如基本環(huán)形路徑的路徑上飛行，穿過風(fēng)。在示例實施方式中，飛行器可以在地面(或水域)上方的250和600米之間飛行以將風(fēng)動能轉(zhuǎn)換成電能。然而，飛行器可以在其他高度飛行而不脫離本發(fā)明的范圍。在側(cè)風(fēng)飛行中，飛行器20以類似于風(fēng)力渦輪機的尖端的環(huán)形圖案飛行穿過風(fēng)。附接到剛性翼22的旋翼40用于通過使翼22慢下來而產(chǎn)生動力。移動越過渦輪葉片的空氣推動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電。飛行器20經(jīng)由導(dǎo)電系繩30連接到地面站50，該導(dǎo)電系繩30將通過飛行器產(chǎn)生的動力傳輸?shù)降孛嬲?0，以及到達輸電線路。
[0049]如圖1所示，飛行器20可以連接到系繩30，系繩30可以連接到地面站50。在此示例中，系繩30可以在地面站50上的一個位置處附接到地面站50，并且利用拖繩32a、32b和32c在飛行器2上的三個位置處附接到飛行器20。然而，在其他示例中，系繩30可以在多個位置處附接到地面站50和/或飛行器20的任意部分。
[0050]地面站50可以用于固定和/或支撐飛行器20直到它處于工作模式。地面站可以包括塔52，其可以在15米高的數(shù)量級。地面站還可以包括繞卷盤軸53可旋轉(zhuǎn)的卷盤52，其用于通過將系繩30卷繞到可旋轉(zhuǎn)的卷盤52上來收回飛行器20。在此示例中，卷盤52垂直地取向，雖然卷盤也可以水平地(或以一角度)取向。此外，地面站50可以進一步配置為在著陸期間接收飛行器20。例如，支撐件56附接到從地面站50延伸的停留板58。當(dāng)系繩30卷繞到卷盤52上并且飛行器20朝向地面站50被收回時，飛行器可以停落在停留板58上。地面站50可以由能夠適當(dāng)?shù)乇３诛w行器20在懸停飛行、向前飛行或側(cè)風(fēng)飛行時被附接和/或錨定到地面的任何材料形成。在一些實施中，地面站50可以配置用于在陸地上使用。然而，地面站50還可以實現(xiàn)在水體上，諸如，湖、河、?；蚝Ｑ?。例如，除了其他可能性之外，地面站可以包括或被布置在漂浮的離岸平臺或船上。此外，地面站50可以配置為相對于地面或水體的表面保持靜止或移動。
[0051]系繩30可以將由飛行器20產(chǎn)生的電能傳輸?shù)降孛嬲?0。另外，系繩30可以將電傳輸?shù)斤w行器20以便在起飛、著陸、懸停飛行和/或向前飛行期間給飛行器20供以動力。系繩30可以使用可以允許由飛行器20產(chǎn)生的電能的傳輸、運送、和/或利用、和/或允許電傳輸?shù)斤w行器20的任何材料并以任何形式構(gòu)造。系繩30還可以配置為在飛行器20處于工作模式時經(jīng)受住飛行器20的一個或多個力。例如，系繩30可以包括芯，該芯配置為在飛行器20處于懸停飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行時經(jīng)受住飛行器20的一個或多個力。該芯可以由任何高強度纖維或碳纖維棒構(gòu)造。在一些示例中，系繩30可具有固定長度和/或可變長度。例如，在一個示例中，系繩具有500米的固定長度。
[0052]除了其他可能性之外，飛行器20可以包括或采取各種類型裝置的形式，諸如，風(fēng)箏、直升飛機、翼和/或飛機。飛行器20可以由金屬、塑料和/或其他聚合物的剛性結(jié)構(gòu)(solid structure)形成。飛行器20可以由允許高的推力重量比和電能(其可以用于公用設(shè)備應(yīng)用(utility appIicat1n))的產(chǎn)生的任何材料形成。另外，材料可以被選擇以允許閃電加固(lightning hardened)設(shè)計、冗余設(shè)計和/或容錯設(shè)計，其能夠處理在風(fēng)速和風(fēng)向上的大的和/或突然的改變。其他材料也是可能的。
[0053]如圖1所示并且在圖2中更詳細地示出，飛行器20可以包括主翼22、旋翼40a和40b、尾梁或機身24、和尾翼26。這些部件中的任何一個可以以允許利用浮力的分量來抵抗重力和/或向前移動飛行器20的任何形式成形。
[0054]主翼22可以提供用于飛行器20的主浮力。主翼22可以是一個或多個硬的或柔性的翼面，并可以包括不同的控制面，諸如小翼、副翼、方向舵、升降舵等?？刂泼婵梢杂糜谑癸w行器20穩(wěn)定和/或減少在懸停飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行期間飛行器20上的阻力。主翼22可以是用于飛行器20參與懸停飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行的任何適當(dāng)材料。例如，主翼20可以包括碳纖維和/或e型玻璃。
[0055]旋翼連接器43可以用于將上旋翼40a連接到主翼22，旋翼連接器41可以用于將下旋翼40b連接到主翼22。在一些示例中，旋翼連接器43和41可以采取一個或多個掛架的形式或在形式上類似于一個或多個掛架。在此示例中，旋翼連接器43和41被布置為使得上旋翼40a位于翼22上方且下旋翼40b位于翼22下方。
[0056]旋翼40a和40b可以配置為驅(qū)動一個或多個發(fā)電機，為了產(chǎn)生電能。在此示例中，旋翼40a和40b每個可以包括一個或多個葉片45，諸如三個葉片。一個或多個旋翼葉片45可以經(jīng)由與風(fēng)的相互作用而旋轉(zhuǎn)，并且其可用于驅(qū)動一個或多個發(fā)電機。另外，旋翼40a和40b還可以配置為在飛行時提供推力給飛行器20。利用此布置，旋翼40a和40b可以用作一個或多個推進單元，諸如螺旋槳。雖然旋翼40a和40b在此示例中描述為四個旋翼，但是在其他示例中飛行器20可以包括任意數(shù)量的旋翼，諸如小于四個旋翼或多于四個旋翼，例如，六個或八個旋翼。
[0057]再參考圖1，當(dāng)期望使飛行器20著陸時，卷盤52被旋轉(zhuǎn)以朝向在地面站50上的停留板58收回飛行器20，并且導(dǎo)電系繩30卷繞到卷盤52上。在著陸到停留板58之前，飛行器20從飛行模式轉(zhuǎn)換到懸停模式。卷盤52進一步旋轉(zhuǎn)以將系繩30進一步卷繞到卷盤52上直到飛行器20在停留板58上停落。
[0058]圖3是包括停留在附接到地面站150的停留板160上的飛行器120的空中風(fēng)力渦輪機的側(cè)視圖，圖4是根據(jù)示例實施方式的圖3所示的飛行器120和地面站150的俯視圖。在圖3和圖4中，地面站150包括塔152，可旋轉(zhuǎn)卷盤180和水平絞線器182位于該塔上。在實施方式中，塔152可以是15米高。導(dǎo)電系繩130從水平絞線器延伸并利用拖繩線132a、132b和132c附接到飛行器120的翼122。在一個實施方式中，拖繩線132a、132b和132c可以沿著翼122的翼展附接在不對稱位置上使得翼122的內(nèi)側(cè)具有遠離翼尖附接的拖繩，翼122的外側(cè)具有更靠近外側(cè)的翼尖附接的拖繩。這樣的不對稱配置允許拖繩線132a和132c更好地越過大尺寸的停留板。
[0059]停留板160被停留板支撐件170a和170b支撐，停留板支撐件170a和170b從位于地面站150上的停留平臺172水平地延伸。停留平臺172可以繞塔52的頂部旋轉(zhuǎn)使得當(dāng)飛行器120著陸時停留板160在適當(dāng)?shù)奈恢谩ｏw行器120包括安裝在附接到翼122的掛架143上的下旋翼140a和安裝在附接到具有螺旋槳145的翼的掛架143上的上旋翼140b。在實施方式中，翼122是4米長。飛行器包括具有彎曲部分129的機身124，栓28附接到彎曲部分129。在停留條件下，如圖3和4所示，栓28接觸由第一側(cè)部160a和第二側(cè)部160b構(gòu)造的停留板160。
[0060]此外，當(dāng)飛行器120在著陸期間處于懸停模式時，栓128從機身124朝向停留板160向下且向外延伸。如圖4所示，停留板160可以與系繩130對準(zhǔn)，系繩130通過水平絞線器182被引導(dǎo)并且引導(dǎo)到可旋轉(zhuǎn)卷盤180上，可旋轉(zhuǎn)卷盤180繞地面站150上的軸184旋轉(zhuǎn)。以此方式，當(dāng)飛行器120著陸時停留板160面對飛行器120的機身124。圖3和4所示的卷盤180具有豎直旋轉(zhuǎn)的軸184。然而還可以使用水平卷盤或傾斜的卷盤。例如，如果繞水平軸可旋轉(zhuǎn)的卷盤被使用，停留平臺172可以聯(lián)接到卷盤使得停留平臺172從卷盤的軸垂直地延伸并且系繩130被卷繞到在停留板160上方的卷盤上。以此方式，隨著系繩130卷繞到卷盤上，停留板130將始終面對飛行器120并在適當(dāng)?shù)奈恢靡越邮诊w行器120的機身124上的栓128。事實上，卷盤可以位于停留平臺172上使得系繩130(或中心系拖繩132b)在停留板160的槽164的底部之上延伸。
[0061 ] 如圖4所示，桿，諸如T形桿從停留板160的兩側(cè)延伸，作為延伸部162a和162b。一對鉤子126可以附接到位于栓128的相反側(cè)上的主翼122。每個鉤子126可以位于與栓128等距離的點處。鉤子126可以位于翼上或位于將旋翼附接到飛行器的翼的掛架上。在示例實施方式中，鉤子126與拖繩附接點共線，或在拖繩132a和132c連接到下部掛架143的點處與拖繩132a和132c成一直線。在一個實施方式中，鉤子126位于從拖繩連接點到翼122的一距離處，該距離為停留栓128在翼122的X主體軸上的長度的1/4以內(nèi)。在著陸期間，栓128可以位于在中心系拖繩132b下面延伸的機身124的中心。
[0062]一旦飛行器120進入停留板160上的最終停落處，在飛行器120和地面站150之間存在四個接觸點從而為飛行器120提供穩(wěn)定的最終停留地。具體地，系繩130保持附接到翼122，拖繩132a-c施加力到飛行器120上，朝向地面站150拖拉飛行器120。同時，停留板160施加力抵靠栓128，將飛行器120牢固地固定到地面站150。此外，延伸桿162a和162b接觸鉤子126，防止飛行器120的頂部朝向地面站150俯仰。集中在位于延伸桿162a和162b上的該對鉤子126之間的接觸點處的飛行器120的重量防止飛行器120在其最終停留位置上的偏航或滾動，如圖3和4所示。停留板160可具有從飛行器120的質(zhì)心起測量的停留栓128的長度的0.5倍和2倍之間的高度。
[0063]圖5是從機身122延伸并與停留板側(cè)部160a接觸的栓128的透視圖。如圖5所示，隨著系繩130進一步卷繞到卷盤上，栓128的底部128a與停留板接觸。第一側(cè)部160a和第二側(cè)部16013可具有形成具有底部164的槽的彎曲表面部分或球面部分，栓128抵靠停留板160的力將栓128的端部128a推向停留板160的側(cè)部160a的彎曲表面下面并朝向槽164的底部。在一個實施方式中，栓128可以不附接在翼122的中心處，而是替代地可以離開翼122的質(zhì)心定位到一側(cè)處，更靠近內(nèi)側(cè)的翼尖。在此構(gòu)造中機身也可以移到該側(cè)。
[0064]因此，如圖5所示，隨著飛行器120著陸，栓128可以不最初接觸槽的底部164。替代地，栓128可以最初接觸停留板160a和160b的第一或第二側(cè)部。系繩130在飛行器120上拉的力以及作為由飛行器120的螺旋槳產(chǎn)生的俯仰力矩的結(jié)果的抵靠停留板的栓壓力將促使栓128的底部128a移動越過板160a的側(cè)部的彎曲表面(栓128的底部128a最初接觸該彎曲表面)，如圖5所示，并從停留板側(cè)部160a的彎曲表面往下移到停留板160上的槽164的底部中。滾珠或小腳輪可以位于栓128的底部128a上以提供方便的方式來使得栓128在與停留板160接觸的點處具有更小的摩擦并且使得栓128的底部128a更容易滑動到槽164的底部中。
[0065]在栓128與停留板160的最初接觸和該對鉤子126與從停留板160延伸的桿162a及162b的接觸之間的臨界期期間，如果存在風(fēng)或是陣風(fēng)條件，在此臨界期期間飛行器的俯仰或偏航可以利用旋翼的螺旋槳來控制。例如，來自右旋翼或左旋翼的或多或少的動力可用于控制偏航，來自下部旋翼或上部旋翼的或多或少的動力可用于控制俯仰。
[0066]另外，如圖12A和12B所示，前緣(Iip) 123可以位于停留板160的停留板側(cè)部160a及160b的底部處以形成栓128的底部128a滑入其中的槽127。利用此構(gòu)造，為了使栓128脫離停留板160(或鉤子126脫離桿162a或162b)，飛行器120的翼122將需要升高以越過前緣123，用于發(fā)生脫離。前緣123的使用也將減少系繩130和拖繩132a-c上的負荷。如圖12A所示，隨著鉤子126接觸停留板延伸部，在栓128a的底部碰撞之前，栓128a的底部不接觸縫127的底部125。此外，一旦栓128定位在縫127內(nèi)，只要翼122完全著陸在停留板160上則其不能上仰。
[0067]如圖12B所示，前緣123可以變窄以將繞主體Z軸的力矩負荷傳送到栓128中，由此有助于在鉤子126之間的間距窄時避免在鉤子126上的超負荷。這對于最小化由側(cè)陣風(fēng)碰撞飛行器120的方向舵帶來的負載是有益的。此外，位于栓128上或鉤子126上的鎖閂機構(gòu)(未示出)可用于防止翼122升高離開停留板160。這樣的鎖閂機構(gòu)對于暴風(fēng)雨負載是重要的。
[0068]圖12C是圖12A和12B所示的停留板160的正視圖。槽164的底部被示出在停留板160的第一側(cè)部160a和第二側(cè)部160b之間延伸。前緣123被示出具有傾斜的上部123a和123b，其可以用來將栓128a的端部(圖12A所示)引導(dǎo)到縫中。停留板的頂部包括引導(dǎo)鉤子126(未示出)向下到最終的鉤子停落位置165a和165b上的第一傾斜邊緣163a和第二傾斜邊緣163b。
[0069]栓128優(yōu)選地位于或靠近飛行器120的重心處，諸如，在位于俯仰軸、滾動軸和偏航軸的交叉點或靠近該交叉點的點處。結(jié)果，在飛行器120的俯仰、滾動或偏航期間栓128很少移動或不移動。因此，在飛行器120與停留板120接觸的點處，S卩，栓128的底部128a，飛行器120很少移動或不移動。
[0070]圖6是圖3_5所不的停留板160的俯視圖。在圖6中，停留板160繞一球體定位。停留板160包括在槽164的底部處相交的彎曲側(cè)部160a和160b。側(cè)部160a和160b可以向內(nèi)彎曲或傾斜以允許栓128朝向槽164的底部向下移動。在一些實施方式中，側(cè)部160a和160b可以成形為球體的表面或簡單地被彎曲。在其他實施方式中，側(cè)部160a和160b可以是平坦的并朝向槽164的底部向內(nèi)傾斜。桿162a和162b從側(cè)部160a和160b的頂部延伸以提供用于安置飛行器120的鉤子126的地方。
[0071]圖7是說明圖3-6所示的停留板160相對于球體200的可能的幾何形狀的圖示。具體地，球體200具有中心202并且包括在點210a和210b之間延伸且具有半徑204R的第一球面210。球體200包括在點220a和220b之間延伸并具有半徑206R的第二球面220，半徑206R在長度上等于半徑204R。球面210和220可以繞球體中心202朝向彼此旋轉(zhuǎn)直到如示出的在位置260a和260b處它們接觸，形成具有位于半徑270的端部處的底部264的變平的V形槽。
[0072]圖3-6所示的飛行器120可以被看作當(dāng)位于停留板160上時放置在球體上。停留板的第一側(cè)部和第二側(cè)部可以形成為球體的全異表面部分，它們已經(jīng)進行接觸以提供垂直取向的V形槽，該V形槽在停留板的第一側(cè)部和第二側(cè)部的內(nèi)邊緣相連接處具有底部。用這樣的方式，停留板，諸如圖3-6所示的停留板160，可以包括具有彎曲表面的第一側(cè)部和第二側(cè)部，該第一側(cè)部和第二側(cè)部相交以形成在第一側(cè)部和第二側(cè)部相交的位置處具有底部的槽。
[0073]圖8是停留板160的側(cè)視圖，說明圖3_6所不的停留板160a和160b的幾何形狀。在圖8中，停留板繪示為繞球體200設(shè)置的停留板260。側(cè)部260b被示出從具有半徑270的球體200的中心延伸。停留板260具有向后傾斜角度。在理想情況下，停留板將靠近球體的一部分，如圖7所說明。然而，由于關(guān)于翼俯仰的約束問題較不嚴(yán)重，所以為了可制造性，停留板260的該曲率可以變平。
[0074]圖9示出如圖3所示停留在附接到地面站150的停留板160上的飛行器120的側(cè)視圖，其中卷盤180和水平絞線器182位于塔152上并且停留支撐件170延伸到停留板的側(cè)部160a。飛行器120被示出停留在停留板上并且鉤子126保持在桿162a的頂上。在一些實施方式中，所希望的是提供更順從的停留系統(tǒng)。具體地，如果飛行器120受到“硬著陸”，則期望的是在這樣的硬著陸期間停留板160從飛行器120吸收能量。為了提供用于更順從的停留系統(tǒng)，停留板160可以被一個或多個懸臂梁170a支撐，使得停留板160不在下面被支撐。懸臂梁170a可以根據(jù)碰撞稍微彎曲以在硬著陸期間吸收能量。
[0075]然而，附加的減震也可以提供于停留板系統(tǒng)中。例如，如圖9所示，桁架190可以在停留支撐件170a下面延伸。桁架190可以是與停留平臺一起繞塔152可旋轉(zhuǎn)的。桁架190可以由水平構(gòu)件192、垂直構(gòu)件194和交叉構(gòu)件196形成。桁架190在停留支撐件170a下面延伸。振動吸收裝置198位于停留支撐件170a下面并在桁架190的頂上以提供在硬著陸期間的進一步減震。替代地，懸臂梁可用于支撐振動吸收裝置，代替桁架。
[0076]圖10是示出在停留位置的飛行器120的透視側(cè)視圖，說明相對于翼122的主體X軸166a的栓128的角定位。停留栓128不與翼122的主體X軸166a對準(zhǔn)。它具有一些傾斜。理想的傾斜是O度，因為這在栓128上產(chǎn)生最小的摩擦力，但是為了使得翼122不干擾停留板，栓128大體以10-40度的角度168(從平行于X主體軸166a的線166示出)在主體X軸166a下面下傾。在實施方式中，停留栓128的長度可以在對于飛行器120的俯仰軸的回轉(zhuǎn)半徑的0.5倍和2倍之間。
[0077]圖11是飛行器120的俯視圖，其中在著陸期間栓128的底部128a將要接觸停留板側(cè)部160b，說明停留板側(cè)部160a和160b的離開角。從在彎曲的停留板側(cè)部160a和160b的弧穿過停留栓接觸點(槽164的底部)的位置處的槽164的底部、從以系繩的支點(P i Vo t)為中心的圓形190離開的離開角，定義停留地的剛度的恢復(fù)。此角度是大體10-30度，雖然在一些實施方式中停留板的側(cè)部形成從圍繞系繩的支點的圓形離開的5-30度的離開角。在某些情況下，在兩個側(cè)部上離開角可以不同。
[0078]在圖11中，用線191a描繪的停留板側(cè)部160a的離開角被限定為90度減去角192a，用線191b描繪的停留板側(cè)部160b的離開角被限定為90度減去角192b。在圖11中，線191a和191b的離開角是相同的。淺的角度實際上具有減小在飛行器120的翼上的瞬時力的優(yōu)點，因為存在一些順從性并且栓128可以在停留板160上到處滑動。
[0079 ] 4、在空中風(fēng)力渦輪機上的飛行器著陸的示例方法
[0080]圖13示出可以用于在空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)上著陸飛行器的方法1200，該空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)具有:具有機身的飛行器;導(dǎo)電系繩，具有固定到飛行翼的第一端和固定到平臺的第二端;位于平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)飛行器被收回時系繩被纏繞到其上;從平臺延伸的停留板，其中平臺位于塔上，該方法1200包括:將栓設(shè)置在機身上的步驟1202，從停留板的第一側(cè)延伸第一板延伸部的步驟1204，從停留板的第二側(cè)延伸第二板延伸部的步驟1206，將從飛行器延伸的第一鉤子設(shè)置在栓的第一側(cè)上的步驟1208，以及將從飛行器延伸的第二鉤子設(shè)置在栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上的步驟1210。
[0081 ]該方法1200可以還包括:將系繩收回到可旋轉(zhuǎn)卷盤上直到栓與停留板接觸的步驟1212，提供具有相鄰的第一側(cè)部和第二側(cè)部并且槽形成在第一側(cè)部和第二側(cè)部的交叉點處的停留板的步驟1214，推動栓移動越過停留板的表面直到它移動到槽的底部中的步驟1216，和使飛行器下降直到第一鉤子接觸第一延伸部并且第二鉤子接觸第二延伸部的步驟1218。在實施方式中，系繩可以被收回直到栓接觸面板，然后稍微進一步被收回到達確定位置，然后飛行器下降以接合第一和第二鉤子。
[0082]5、結(jié)論
[0083]參考附圖，以上詳細說明描述了公開的系統(tǒng)、裝置和方法的各種特征和功能。雖然在此已經(jīng)公開了不同的方面和實施方式，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其他方面和實施方式是顯而易見。在此公開的不同方面和實施方式用于說明而不旨在限制，并且具有由權(quán)利要求書表明的真實范圍和精神。
【主權(quán)項】
1.一種空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)，包括: 具有機身的飛行器； 導(dǎo)電系繩，具有固定到所述飛行器的第一端和固定到平臺的第二端； 位于所述平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)所述飛行器被收回時所述系繩纏繞到所述可旋轉(zhuǎn)卷盤上； 從所述平臺延伸的停留板； 從所述停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部； 從所述停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部； 位于所述機身上的栓； 在所述栓的第一側(cè)上從所述飛行器延伸的第一鉤子； 在所述栓的與第一側(cè)相反的第二側(cè)上從所述飛行器延伸的第二鉤子； 其中當(dāng)所述飛行器停留在所述停留板上時，所述栓與所述停留板接觸，所述第一鉤子位于所述第一延伸部上方，所述第二鉤子位于所述第二延伸部上方。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一鉤子附接到第一旋翼掛架，所述第二鉤子附接到第二旋翼掛架。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述停留板具有相鄰的第一側(cè)部和第二側(cè)部，所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部形成具有在所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部之間的交叉點處的底部的槽。4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述槽垂直地延伸。5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第一側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面，所述第二側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述栓位于所述機身的彎曲部分上并且從所述機身以10-40度的角度在所述飛行器的主翼的主體X軸下面下傾延伸。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述栓位于所述飛行器的重心處。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一延伸部和第二延伸部包括桿。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系繩附接到當(dāng)所述飛行器停留在所述停留板上時在所述停留板之上延伸的中心拖繩線。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)卷盤具有水平旋轉(zhuǎn)軸，所述可旋轉(zhuǎn)卷盤聯(lián)接到所述平臺并且與所述平臺一起繞塔的頂部是可旋轉(zhuǎn)的，其中所述停留板從所述卷盤的所述旋轉(zhuǎn)軸垂直地延伸。11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中桁架固定到所述平臺并且在停留支撐件下面延伸，所述停留支撐件在所述平臺和所述停留板之間延伸，其中振動吸收裝置位于所述停留支撐件和所述桁架之間。12.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述停留板的所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部具有從繞所述系繩的支點的圓形離開的5-30度的離開角。13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述栓具有在對于所述飛行器的俯仰軸的回轉(zhuǎn)半徑的0.5倍和2倍之間的長度。14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述停留板具有在從所述飛行器的質(zhì)心測量的所述停留栓的長度的0.5倍和2倍之間的高度。15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二鉤子位于從拖繩附接點到所述翼的一距離處，該距離在所述停留栓在所述飛行器的所述主體X軸上的長度的1/4以內(nèi)。16.—種用于空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的飛行器，包括: 主翼； 附接到所述主翼的機身； 位于所述機身上的栓； 在所述栓的第一側(cè)上從所述飛行器延伸的第一鉤子； 在所述栓的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)上從所述飛行器延伸的第二鉤子； 其中當(dāng)所述飛行器在停留位置時，所述栓適合于接觸從平臺延伸的停留板； 其中當(dāng)所述飛行器在所述停留位置時，所述第一鉤子適合于定位在從所述停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部上；以及 其中當(dāng)所述飛行器在所述停留位置時，所述第二鉤子適合于定位在從所述停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部上。17.如權(quán)利要求16所述的飛行器，其中所述栓位于所述機身的彎曲部分上并且從所述機身以10-40度的角度在所述飛行器的主翼的主體X軸下面下傾延伸。18.如權(quán)利要求16所述的飛行器，其中所述第一鉤子附接到第一旋翼掛架，所述第二鉤子附接到第二旋翼掛架。19.一種用于空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的停留系統(tǒng)，包括: 停留平臺； 從所述停留平臺延伸的停留板； 從所述停留板的第一側(cè)延伸的第一延伸部； 從所述停留板的第二側(cè)延伸的第二延伸部； 其中當(dāng)飛行器在停留位置時，所述停留板適合于接觸從所述飛行器延伸的栓； 其中當(dāng)所述飛行器在所述停留位置時，所述第一延伸部適合于接觸在所述栓的第一側(cè)上從所述飛行器延伸的第一鉤子；以及 其中當(dāng)所述飛行器在所述停留位置時，所述第二延伸部適合于接觸在所述栓的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)上從所述飛行器延伸的第二鉤子。20.如權(quán)利要求19所述的停留系統(tǒng)，其中所述停留板具有相鄰的第一側(cè)部和第二側(cè)部，所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部形成具有在所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部之間的交叉點處的底部的槽。21.如權(quán)利要求20所述的停留系統(tǒng)，其中所述第一側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面，所述第二側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面。22.—種空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)中的飛行器著陸的方法，該空中風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)包括:具有機身的飛行器;具有固定到所述飛行器的第一端和固定到平臺的第二端的導(dǎo)電系繩;位于所述平臺上的可旋轉(zhuǎn)卷盤，當(dāng)所述飛行器被收回時所述系繩被纏繞到所述可旋轉(zhuǎn)卷盤上;從所述平臺延伸的停留板，該方法包括以下步驟: 將栓設(shè)置在所述機身上； 從所述停留板的第一側(cè)延伸第一板延伸部； 從所述停留板的第二側(cè)延伸第二板延伸部； 將從所述飛行器延伸的第一鉤子設(shè)置在所述栓的第一側(cè)上； 將從所述飛行器延伸的第二鉤子設(shè)置在所述栓的與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)上； 將所述系繩收回到所述可旋轉(zhuǎn)卷盤上直到所述栓與所述停留板接觸;和使飛行器下降直到所述第一鉤子與所述第一延伸部接觸并且所述第二鉤子與所述第二延伸部接觸。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述停留板具有相鄰的第一側(cè)部和第二側(cè)部，所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部形成具有在所述第一側(cè)部和所述第二側(cè)部之間的交叉點處的底部的槽，所述方法還包括以下步驟: 使得所述栓移動越過所述停留板的表面直到它移動到所述槽的底部中。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面，所述第二側(cè)部具有朝向所述槽的底部延伸的彎曲表面。25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括在所述栓接觸所述停留板之后將所述系繩進一步收回到確定位置的步驟。
【文檔編號】B64C39/02GK105874199SQ201480071596
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】B.哈克曼, D.范德林德
【申請人】谷歌公司