Препятствущая перекручиванию трансмиссионная и направляющая система для тросов

Представлена препятствующая перекручиванию трансмиссионная и направляющая система, содержащая по меньшей мере один первый и второй трос, проходящие взаимно параллельно вдоль оси (X-X) и натянутые между соответствующей сматывающей и разматывающей системой и по меньшей мере одним выходным направляющим и трансмиссионным узлом таких тросов, при этом по меньшей мере один препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел тросов установлен между сматывающей и разматывающей системой и выходным направляющим и трансмиссионным узлом. Вращение препятствующего перекручиванию направляющего и трансмиссионного узла вокруг оси (Х-Х) вращения обеспечивает сматывание тросов в виде спирального цилиндра вдоль оси (Х-Х) вращения без точек контакта или трения между тросами. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системе для рабочих тросов, в частности, для эоловой системы, предназначенной для преобразования энергии посредством вертикальной осевой турбины, приводимой в действие аэростатами.

Известны различные применения, в которых используются по меньшей мере два троса, проходящие в осевом направлении, и применяются, например, для управления по курсу аэростатами в эоловых системах, для преобразования энергии, которые раскрыты в TO-2006A000491 и EP-A-1672214: в таких системах полетом аэростатов управляют с помощью механических лебедок, каждая из которых предназначена для того, чтобы сматывать и разматывать соответствующий трос. Однако, принимая во внимание особые и сложные траектории полета аэростатов, необходимо предотвращать ситуации, когда тросы перекручиваются, взаимно трутся или повреждаются. Чтобы решить проблему, связанную с таким недостатком, в EP-A-1672214 предложено использование подвижного основания, вращающегося вокруг по существу вертикальной оси вращения, на котором закреплены лебедки.

Задача настоящего изобретения состоит в решении вышеупомянутых проблем предшествующего уровня техники с помощью обеспечения альтернативной препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы для рабочих тросов, в частности, для эоловой системы, для преобразования энергии посредством вертикальной осевой турбины, приводимой в действие посредством аэростатов, которая уменьшает риск перекручивания таких тросов.

Вышеупомянутые и другие задачи и преимущества изобретения, как должно быть ясно из последующего описания, получены с помощью препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы для рабочих тросов, описанной в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и нетривиальные изменения настоящего изобретения представляют собой предмет зависимых пунктов формулы изобретения.

Следует понимать, что многочисленные изменения и модификации (например, связанные с формой, размерами, расположениями и частями с эквивалентной функциональностью) могут быть сделаны в отношении того, что описано в данном описании, не выходя при этом за рамки объема изобретения, определяемого приложенной формулой изобретения.

Настоящее изобретение будет лучше описано с помощью некоторых его предпочтительных вариантов осуществления, обеспеченных в качестве не ограничивающего примера, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой вид сверху в перспективе варианта осуществления препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 представляет собой вид сбоку препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы, представленной на фиг.1;

Фиг.3 представляет собой вид сверху препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы, представленной на фиг.1;

Фиг.4 представляет собой другой вид сбоку препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы, представленной на фиг.1;

Фиг.5 представляет собой вид сверху в перспективе препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы, представленной на фиг. 1, без ее опорной конструкции;

Фиг.6 представляет собой вид сбоку другого предпочтительного варианта осуществления препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.7 представляет собой вид сбоку дополнительного предпочтительного варианта осуществления препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.8a, 8b и 8c представляют собой виды сверху в перспективе некоторых рабочих этапов препятствующей перекручиванию трансмиссионной и направляющей системы, представленной на фиг.1.

В отношении чертежей следует отметить, что препятствующая перекручиванию трансмиссионная и направляющая система 1 содержит по меньшей мере один первый и один второй трос 3а и 3b, соответственно, проходящие взаимно параллельно вдоль оси X-X и натянутые между соответствующей сматывающей и разматывающей системой 5a, 5b и по меньшей мере одним выходным направляющим и трансмиссионным узлом 7 таких тросов 3a, 3b, при этом между такой сматывающей и разматывающей системой 5a, 5b и таким выходным направляющим и трансмиссионным узлом 7 установлен по меньшей мере один препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел 9 для таких тросов 3a, 3b, причем такой препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел 9 для таких тросов 3a, 3b и такой выходной направляющий и трансмиссионный узел 7 вращаются вокруг такой оси X-X вращения, предпочтительно расположенной по существу в вертикальном положении, при этом вращение такого препятствующего перекручиванию направляющего и трансмиссионного узла 9 вокруг такой оси X-X вращения предпочтительно зависит от вращения такого выходного направляющего и трансмиссионного узла 7 вокруг такой оси X-X вращения для обеспечения сматывания таких тросов 3a, 3b в виде спирального цилиндра вдоль такой оси (X-X) вращения без точек контакта или трения между тросами 3a, 3b.

В предпочтительном варианте осуществления системы 1 в соответствии с настоящим изобретением, показанной на чертежах, следует отметить, что такая система 1 предпочтительно содержит два таких препятствующих перекручиванию направляющих и трансмиссионных узла 9, расположенных последовательно вдоль тросов 3a, 3b: очевидно, что количество узлов 9, которые могут быть расположены в системе 1, зависит по существу от длины тросов 3a, 3b, установленных между сматывающими и разматывающими системами 5a, 5b и выходным направляющим и трансмиссионным узлом 7.

Очевидно, что система 1 в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит по меньшей мере одну опорную конструкцию 11, предпочтительно выполненную в виде башни с решетками, которая выполнена с возможностью поддержания вышеуказанных элементов системы 1.

Каждая сматывающая и разматывающая система 5a, 5b, предпочтительно расположенная у основания опорной конструкции 11, может состоять по меньшей мере из одной лебедки, соответственно 6a, 6b, приводимой во вращение соответствующим двигателем 8a, 8b, и может содержать по меньшей мере один трансмиссионный шкив 10a, 10b соответствующего троса 3a, 3b, проходящего от лебедки 6a, 6b к препятствующим перекручиванию направляющим и трансмиссионным узлам 9, и предназначенный для того, чтобы направлять сматывание и разматывание троса 3a, 3b с соответствующей лебедки 6a, 6b.

Каждый препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел 9 предпочтительно состоит по меньшей мере из двух шкивов 13a, 13b, по одному для каждого троса 3a, 3b, при этом каждый из таких шкивов 13a, 13b соединен с основанием 15, вращающимся вокруг оси X-X вращения, такое основание 15 очевидно соединено с соответствующей полкой 17 опорной конструкции 11 и предпочтительно выполнено с по меньшей мере одним осевым отверстием относительно такой оси Х-Х вращения (совпадающим, очевидно, с соответствующим отверстием полки 17), чтобы обеспечить возможность прохождения тросов 3a, 3b, ось вращения таких шкивов 13a, 13b наклонена относительно оси Х-Х вращения и находится под углом, предпочтительно заключающимся между 45° и 90°. Предпочтительно, для того, чтобы избегать чрезмерного изгибания тросов 3a, 3b во время направляющего и трансмиссионного действия, и образующихся в результате конструкционных механических напряжений на самих тросах, которые могут влечь за собой их быстрый износ, каждый шкив 13a, 13b имеет большой диаметр относительно диаметра соответствующего троса 3a, 3b.

Выходной направляющий и трансмиссионный узел 7 вместо этого предпочтительно состоит по меньшей мере из одного шкива 19, выполненного с по меньшей мере двумя расположенными параллельно трансмиссионными канавками 20, 22, по одной для каждого выводимого троса 3а, 3b, при этом такой шкив 19 соединен с основанием 21, вращающимся вокруг оси Х-Х вращения, такое основание 21 очевидно соединено с соответствующей верхней полкой 23 опорной конструкции 11 и также предпочтительно выполнено с по меньшей мере одним осевым отверстием относительно такой оси Х-Х вращения (очевидно, совпадающим с соответствующим отверстием верхней полки 23), чтобы обеспечить возможность прохождения тросов 3a, 3b, причем ось вращения такого шкива 19 ортогональна самой оси Х-Х вращения.

Чтобы обеспечить сматывание в виде спирального цилиндра между тросами 3a, 3b, каждый препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел 9 вращается вокруг оси X-X скоординированно по отношению к возможным дополнительным узлам 9, присутствующим в системе 1, и, предпочтительно, в зависимости от вращения вокруг оси X-X выходного направляющего и трансмиссионного узла 7, которое определяется выходным направлением тросов 3a, 3b, сообщаемым траекториями полета аэростата, соединенного с ними: очевидно, чтобы следовать за вращением выходного направляющего и трансмиссионного узла 7 и, одновременно, выполнять сматывание в виде спирального цилиндра между тросами 3a, 3b, как можно заметить, в частности, на фиг.8a, 8b и 8c, препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы 9 должны будут вращаться вокруг оси Х-Х вращения с угловыми скоростями ω₁, ω₂, ..., ω_n, которые отличаются и совпадают по направлению, с фиксированными отношениями ω₁/ω₂..../ω_n, при этом каждая из таких угловых скоростей является по существу функцией длины и диаметра тросов 3a, 3b, расстояния между каждым узлом 9 и выходной узлом 7 и угловой скорости ω_u вращения последней. Одни и те же длины тросов 3a, 3b и одно и то же расстояние между каждым узлом 9 и выходным узлом 7 определяют количество оборотов вокруг оси Х-Х вращения в одном направлении и в противоположном направлении, которое узлы 9 могут выполнять, поддерживая тросы 3a, 3b отдельно в пределах сматывания в виде спирального цилиндра: таким образом, система 1 в соответствии с настоящим изобретением может гарантировать запас для маневра аэростатов, в пределах которого рабочие тросы 3a, 3b, которые намотаны спирально, не имеют взаимные контактные точки или области трения.

Чтобы скоординировать скорости ω₁, ω₂, ..., ω_n вращения отдельных узлов 9, они могут быть функционально и/или взаимно соединены кинематическим образом и, возможно, соединены с выходным узлом 7. Например, с конкретной ссылкой на фиг.5 следует отметить, что препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы 9 могут быть взаимно соединены кинематическим образом посредством единственного трансмиссионного вала 23', приводимого во вращение по меньшей мере одним двигателем 25, при этом такой трансмиссионный вал 23' соединен с каждым вращающимся основанием 15 каждого узла 9 через соответствующие средства передачи движения, например, такие как по меньшей мере один приводной ремень 27, с различными передаточными отношениями, чтобы определять фиксированные отношения ω₁/ω₂..../ω_n: в этом случае, вращение ω_u выходного узла 7 предпочтительно остается свободным.

В качестве альтернативы, с конкретной ссылкой на фиг.6 следует отметить, что каждый препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел 9 и выходной узел 7 вращаются посредством соответствующего двигателя 29, соединенного с соответствующим вращающимся основанием 15, 21 через соответствующие средства передачи движения, например, такие как по меньшей мере один приводной ремень 31, также в этом случае с различными передаточными отношениями, чтобы определять фиксированные отношения ω₁/ω₂.../ω_n/ω_u.

В качестве дополнительной альтернативы, с конкретной ссылкой на фиг.7 следует отметить, что препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы 9 и выходной узел 7 могут быть взаимно соединены кинематическим образом через единственный трансмиссионный вал 33, приводимый во вращение посредством вращения ω_u выходного узла 7 вокруг оси Х-Х вращения, такой трансмиссионный вал 33 подсоединен к каждому вращающемуся основанию 15, 21 каждого узла 9 и выходного узла 7 через соответствующие средства передачи движения, например, такие как по меньшей мере один приводной ремень 35, с различными передаточными отношениями, чтобы определять фиксированные отношения ω₁/ω₂..../ω_n/ω_u.

Очевидно, что для управления работой системы 1 в соответствии с настоящим изобретением, и в частности, двигателями 25, 29, 33, для сохранения фиксированных отношений ω₁/ω₂.../ω_n, так же как для определения угловых положений узлов 7, 9 могут потребоваться соответствующие средства электронного управления и датчики, которые по существу известны из уровня техники.

1. Препятствующая перекручиванию трансмиссионная и направляющая система (1), содержащая по меньшей мере один первый и один второй трос (3a, 3b), проходящие взаимно параллельно вдоль оси (X-X) и натянутые между соответствующей сматывающей и разматывающей системой (5a, 5b) и по меньшей мере одним выходным направляющим и трансмиссионным узлом (7) тросов (3a, 3b), отличающаяся тем, что по меньшей мере один препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел (9) тросов (3a, 3b) расположен между сматывающей и разматывающей системой (5a, 5b) и выходным направляющим и трансмиссионным узлом (7), при этом препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел (9) тросов (3a, 3b) и выходной направляющий и трансмиссионный узел (7) выполнены с возможностью вращения вокруг оси (Х-Х) вращения, причем вращение препятствующего перекручиванию направляющего и трансмиссионного узла (9) вокруг оси (Х-Х) обеспечивает сматывание тросов (3a, 3b) в виде спирального цилиндра без точек контакта или трения между тросами (3a, 3b), при этом препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы (9) выполнены с возможностью вращения вокруг указанной оси (X-X) с различными угловыми скоростями (ω₁, ω₂, ..., ω_n), которые имеют одинаковое направление с фиксированными отношениями ω₁/ω₂.../ω_n.

2. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из сматывающих и разматывающих систем (5a, 5b) состоит по меньшей мере из одной лебедки (6a, 6b), приводимой во вращение соответствующим двигателем (8a, 8b), и содержит по меньшей мере один трансмиссионный шкив (10a, 10b) соответствующего троса (3a, 3b) от лебедки (6a, 6b) к препятствующему перекручиванию направляющему и трансмиссионному узлу (9), и для направления сматывания и разматывания троса (3a, 3b) с лебедки (6a, 6b).

3. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел (9) состоит по меньшей мере из двух шкивов (13a, 13b), по одному для каждого троса (3a, 3b), причем каждый из шкивов (13a, 13b) соединен с основанием (15), выполненным с возможностью вращения вокруг оси (Х-Х) вращения, при этом основание (15) выполнено с по меньшей мере одним осевым отверстием относительно оси (Х-Х) вращения для обеспечения прохождения тросов (3a, 3b), причем ось вращения шкивов (13a, 13b) ортогональна оси (Х-Х) вращения.

4. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что выходной направляющий и трансмиссионный узел (7) состоит по меньшей мере из одного шкива (19), выполненного с по меньшей мере двумя, расположенными параллельно трансмиссионными канавками (20, 22), по одной для каждого выводимого троса (3a, 3b), при этом шкив (19) соединен с основанием (21), выполненным с возможностью вращения вокруг оси (Х-Х) вращения, причем основание (21) выполнено с по меньшей мере одним осевым отверстием относительно оси (Х-Х) вращения для обеспечения прохождения тросов (3a, 3b), при этом ось вращения шкива (19) ортогональна оси (Х-Х) вращения.

5. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что для обеспечения сматывания в виде спирального цилиндра между тросами (3a, 3b) каждый препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел (9) выполнен с возможностью вращения вокруг указанной оси (X-X) скоординированно по отношению к другим узлам (9) и в зависимости от вращения вокруг указанной оси (X-X) выходного направляющего и трансмиссионного узла (7).

6. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы (9) взаимно соединены кинематическим образом через трансмиссионный вал (23'), выполненный с возможностью приведения во вращение по меньшей мере одним двигателем (25), причем трансмиссионный вал (23') соединен с каждым вращающимся основанием (15) через средства передачи движения с различными передаточными отношениями для определения фиксированных отношений ω₁/ω₂.../ω_n.

7. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что каждый препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел (9) и выходной узел (7) выполнены с возможностью вращения соответствующим двигателем (29), соединенным с соответствующим вращающимся основанием (15, 21) через средства передачи движения с различными передаточными отношениями для определения фиксированных отношений ω₁/ω₂.../ω_n/ω_u.

8. Система (1) по п. 1, отличающаяся тем, что препятствующие перекручиванию направляющие и трансмиссионные узлы (9) и выходной узел (7) взаимно соединены кинематическим образом через трансмиссионный вал (33), выполненный с возможностью приведения во вращение вращением (ω_u) выходного узла (7) вокруг указанной оси (X-X), при этом трансмиссионный вал (33) соединен с каждым вращающимся основанием (15, 21) через средства передачи движения с различными передаточными отношениями для определения таких фиксированных отношений ω₁/ω₂.../ω_n/ω_u.