[发明专利]用于将包含于水平流中的动能转化成可用的机械能的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将包含于水平流中的动能转化成可用的机械能的方法和系统，这些水平流产生于自然存在的、积聚于地面上方的流体中。

背景技术

在地球上几乎到处有在显著存在的流体(地表上方的包含于大气中的空气、在水体中聚积的淡水或咸水)中自然存在的水平流。“水平流”在本发明的意义上理解成总是具有水平分量的流。例如这种流是在不同大气层中的风或者洋流或者水体中的其它流动。原则上这些流是大能量的储存器，它们的利用是多方面值得追求的并且已经有各种各样的转化。例如这种流的技术上已经实现的利用包括：潮汐发电厂，它们充分利用在涨潮时流过来的或者在退潮时退去的水量的流动，以便通过叶轮机和设置于其上的发电机产生电能；或者风力设备，它们的通过在陆地上方吹动的风驱动的转子首先将风能转化成机械能，并通过连接于其上的发电机转化成电能。

另外有如下一些方案，其中为了运输，在船舶上设置风筝类的飞行体，它们通过固定绳与船舶连接，并在充分利用风力的情况下用于船舶的推进。

在存在于这种流中的能量的利用相对于从化石燃料或通过利用核过程获取能量具有如下优点：明显对环境更友好。

发明内容

在至今未公开的欧洲专利申请No.06014634.7中说明一种系统，其利用沿着环路至少成对运动的升力体工作，这些升力体根据相对于流的定向的不同情况缩短或加长其距离循环元件的距离。利用这样的系统已经可以非常有效地充分利用包含于这样的流中的能量。但是在此可以进一步优化，其中使得流动能量能被利用的角度范围被增大。

上述任务通过本发明达到。本发明在此基于的思考类似于在上述至今未公开的欧洲专利申请No.06014634.7中进行的思考。在此原则上也利用如下事实，即在地面上方的流与高度有关具有不同的流速。典型地，例如有地区不同地持续的风，它例如在欧洲基本上并且几乎连续地从西向吹来，较大的高度位置上达到比地面附近明显较大的风速。这现在如下充分利用，即在环路的走向中升力体在它沿循环方向可以受到正的推进力之处移动到距离环路或循环元件的这样的距离，它在这样的距离中受到强烈的流动力，例如风的流动力，即受到高的风速。在环路的哪些不能实现所谓的“正推进”的范围内调节升力体到循环元件的距离，使得它处于具有较小流速的水平层中。

但是相对于在上述未公开的欧洲专利申请中说明和要求保护的发明，本发明设定明显的改变。在较早的申请中升力体未被详细说明，并且在假设为纯高阻抗转子的情况下实际上基本上仅能沿环路的一半获取能量，而现在设定，升力体在其相对于流的定向中这样调节，使得它在循环元件的与流成横向的运行方向时也还能沿循环元件的运行方向的方向施加推进力到固定绳或固定链上。为此升力体例如可以按照风筝的形式构成，但是也可以按其它方式方法以具有空气动力学作用的翼片或类似起作用的构造的飞行体的形式构成。类似于帆船，升力体在此甚至可以逆着斜前方流来的流“之字形行进”，并也在这种情况下还有助于获取能量。按这种方式，环路的对于正的能量转化可用的角度范围从在纯阻抗转子时的最大180°显著提高到直至大约270°的角度范围。在此在按本发明的该实施形式中，不同于已知的结构，不必总是存在两个升力体。更准确地说，升力体在不在流中获取能量的情况下必须走过的路段在消耗能量的情况下被克服，其中升力体在那里例如借助于馈入的电能被主动地牵引，直至升力体又进入一个范围内，它在该范围内由于流而将拉力施加到固定绳或固定链上并一定程度上可以转化正能量。

在水平流的方向与高度有关地发生变化的地方，可以实现转化的机械能的收益的继续优化，此时适配于不同方向使升力体在其循环期间移动到不同的高度位置。

原则上在循环元件与升力体之间的距离的改变可以按各种不同的方式方法实现，但是有利地为此使用固定绳或固定链。它可以在其长度方面通过卷绕或退卷进行调整。固定绳或固定链也可以在两个能彼此离开的点上固定在循环元件上并且在这两点之间引导至升力体。通过增大这两个固定在循环体上的固定元件端部的间距，升力体被拉近循环元件，在缩小该间距时增大升力体至循环元件的距离。通过采用滑轮组还可以增大效果，此时在固定绳或固定链的两个端部远离时实现所述间距的强得多的缩短。例如这尤其是如下实现，即沿循环方向看位于后面的固定部分为了收回升力体首先被停止，而前面的部分继续与循环元件一起运动。由于存在于流体中的流动而位于系统中的动能被利用，以便收回升力体。通过松开沿循环方向看位于后面的元件，在固定绳或固定链的两个端部之间的间距又变短并且升力体可以向上滑动。为此必要的力通过升力体自身的升力施加。