Moc latawca z bocznym wiatrem

Moc latawca z bocznym wiatrem to moc pochodząca z klasy powietrznych systemów konwersji energii wiatru (AWECS, również AWES) lub systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem (CWKPS). System latawca charakteryzuje się energię lecącymi poprzecznie do kierunku otaczającego wiatru, tj. w trybie bocznego wiatru ; czasami cały zestaw skrzydeł i zestaw na uwięzi latają w trybie bocznego wiatru. Systemy te w wielu skalach, od zabawek do rozmiarów zasilających sieć energetyczną, mogą być używane jako wiatrowe na dużych wysokościach (HAWP) lub urządzenia wiatrowe na małych wysokościach (LAWP) bez konieczności używania wież. W systemie latawca można zastosować elastyczne lub sztywne skrzydła. Skrzydło na uwięzi, lecące w bocznym wietrze z wielokrotnie większą prędkością, zbiera energię wiatru z obszaru, który wielokrotnie przekracza własny obszar skrzydła.

Systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem mają pewne zalety w porównaniu z konwencjonalnymi turbinami wiatrowymi: dostęp do mocniejszych i stabilniejszych zasobów wiatrowych, wysoki współczynnik wydajności, możliwość rozmieszczenia na lądzie i morzu przy porównywalnych kosztach oraz brak potrzeby posiadania wieży. Dodatkowo skrzydła CWKPS mogą różnić się wydajnością aerodynamiczną; ruch krzyżowo nawiniętych skrzydeł na uwięzi jest czasami porównywany z zewnętrznymi częściami konwencjonalnych łopat turbin wiatrowych. Jednak konwencjonalny zestaw ostrzy obracających się w kierunku wiatru, przenoszony w górę w systemie napędu latawca, ma zestaw ostrzy tnący do bocznego wiatru i jest formą mocy latawca z bocznym wiatrem.

Miles L. Loyd kontynuował badania nad systemami zasilania latawców z bocznym wiatrem w swojej pracy „Crosswind Kite Power” w 1980 roku. Są zwolennicy bocznego wiatru, którzy uważają, że moc latawca z bocznym wiatrem została wprowadzona przez P. Payne'a i C. McCutchena w ich patencie nr 3 987 987, złożonym Jednak w 1975 r. moc latawca z bocznym wiatrem była używana na długo przed takim patentem, np. w latawcach-celach do ćwiczeń wojennych, gdzie moc zwijania bocznego pozwalała na duże prędkości, aby ćwiczyć strzelców.

US3987987rys
Ilustruje to, gdzie części zestawu skrzydeł urządzenia napędzającego latawiec z bocznym wiatrem są uzwojone poprzecznie podczas konwersji energii kinetycznej wiatru.
Elektrownia latawców z bocznym wiatrem z oddzielnym przeniesieniem ruchu z dwoma skrzydłami na morzu, wrażenie artysty.
Rysunek z patentu US 3,987,987.
Schemat niektórych typów powietrznych systemów zasilania wiatrem bocznym
Benjamin TignerFig5US8066225 Urządzenia zasilające latawiec z bocznym wiatrem zostały zilustrowane przez Benjamina Tignera.
Podnośnik człowieka za pomocą szybko poruszającego się, autorotującego się systemu zasilania latawca z bocznym wiatrem, typu latawca żyroskopowego.
Gdy George Pocock sterował skrzydłami swojego systemu latawca w lewo lub w prawo, zyskiwał moc z powodu efektu wzmocnienia energii latawca z bocznym wiatrem.
Kite-Wahnsinn am Silvaplana See. Pokazane systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem mają na celu szybkie przemieszczanie sportowca z wiatrem, pod wiatr, a czasem w powietrze na znaczne wysokości i odległości. Wiatr jest nieco spowalniany przez taką aktywność, ponieważ CWKPS zbiera energię z wiatru. Kitesurfing .

Rodzaje systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem (CWKPS)

Sposób, w jaki system pobiera energię z wiatru i przekazuje ją do użytecznych celów, pomaga zdefiniować rodzaje systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem. Jeden parametr do wpisania dotyczy położenia generatora lub pompy lub linii zadaniowej lub urządzenia. Inny parametr typowania dotyczy sposobu wykorzystania pasów zestawu uwięzi systemu latawca; liny utrzymujące elementy skrzydeł latawca w górze mogą być używane na różne sposoby do tworzenia typów; Tethery mogą po prostu utrzymywać działające skrzydła w górze lub mogą ciągnąć ładunki na ziemi lub wykonywać wiele zadań, wysyłając energię elektryczną uzyskaną w górę do odbiorników naziemnych lub ciągnąc ładunki lub będąc samym urządzeniem zadaniowym, gdy jest używane do ciągnięcia ludzi lub rzeczy lub cięcie lub szlifowanie rzeczy. Niektóre typy wyróżniają się transferem w przyspieszonym tempie lub w zwolnionym tempie. Typowanie systemu zasilania latawca z bocznym wiatrem wynika również z natury zestawu skrzydeł, w którym liczba skrzydeł i typy skrzydeł mają znaczenie dla projektantów i użytkowników; zestaw skrzydeł może być w układzie pociągu, konfiguracji stosu, kompleksie łukowym, siatce kopuły, koordynującej rodzinie skrzydeł lub po prostu prostym pojedynczym skrzydłem z pojedynczą liną. Rodzaje urządzeń zasilających latawiec z bocznym wiatrem różnią się również skalą, przeznaczeniem, zamierzoną żywotnością i poziomem kosztów. Występuje typowanie według sukcesu gospodarczego; czy system jest skuteczny na rynku energii lub zadaniowym, czy nie? Niektóre CWKPS to typ zwany podnośnikami; są przeznaczone tylko do podnoszenia ciężarów, być może ludzi; typ ten jest często odwiedzany przez użycie automatycznie obracających się ostrzy, które wyglądają jak helikoptery. Pojedynczy system zasilania latawców z bocznym wiatrem (CWKPS) może być kompleksem hybrydowym wytwarzającym energię w powietrzu, jednocześnie wykonując pracę naziemną poprzez ciągnięcie ładunków na uwięzi. Systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem, które obejmują trzepoczące elementy, są badane w kilku ośrodkach badawczych; Flutter jest wydobywany w celu konwersji energii na kilka sposobów. Badacze wskazują typy CWKPS, które są trudne do sklasyfikowania lub typu.

Ciągnięcie na uwięzi ludzi lub towarów na deskach, w kadłubach, na nartach itp.

W systemach tego typu CWKPS zestaw ciągnący doprowadza stawiających opór ludzi i przedmioty do różnych punktów na powierzchni zbiorników wodnych lub lądu lub punktów w atmosferze. W tego typu operacjach latawca z bocznym wiatrem konstrukcja obiektów oporowych (ludzi, desek, kadłubów, łodzi, statków, turbin wodnych, turbin powietrznych, innych skrzydeł) tworzy kolejne typy. Krzyżowe uzwojenie górnych latających skrzydeł zapewnia moc do osiągnięcia określonych celów końcowych. Cele można znaleźć w takich dziedzinach, jak kiteboarding, kite windsurfing, snow kiting, kitesurfing na jachcie, żeglarstwo na frachtowcu, kitesurfing oraz szybowanie i skakanie w locie swobodnym. Grupa badaczy zbadała historyczną krainę latawców latających swobodnie, do miejsca, w którym latanie skrzydeł systemu z bocznym wiatrem umożliwiłoby swobodny lot w atmosferze; zasadniczo jest to zestaw sznurków do latawca ze skrzydłem powyżej i skrzydłem jako zestawem kotwicy oporowej; kontrola oddzielnego zestawu skrzydeł, zwłaszcza w wysiłkach z wiatrem krzyżowym, wydobywaj siłę wiatrów w różnych warstwach atmosfery.

Ciągnięcie uwięzi w celu napędzania wałów generatora lub pompy

W systemach tego typu na ziemi instaluje się generator elektryczny, pompę lub linię zadaniową. Istnieją dwa podtypy, z pojazdem drugorzędnym lub bez niego. W podtypie bez pojazdu drugorzędnego metoda „Yo-Yo”, linka powoli rozwija się z bębna na ziemi, z powodu nawietrznego przyciągania skrzydła systemu latawca, podczas gdy skrzydło porusza się z bocznym wiatrem, to znaczy w lewo-prawo od kierunek wiatru otoczenia, wzdłuż różnych ścieżek, np. toru lotu w kształcie cyfry 8 lub zoptymalizowanych lemniskatowych lub ścieżek okrężnych (mały lub duży promień). Obracający się bęben obraca wirnik generatora lub pompy przez, być może, przekładnię o wysokim przełożeniu. Okresowo skrzydło jest napędzane, a linka jest zwijana lub, używając bocznego wiatru do ciągłego naciągania, linka jest ponownie podłączana do innej sekcji bębna, podczas gdy skrzydło porusza się w cyklu „z wiatrem”. W niektórych systemach stosuje się dwa tethery zamiast jednego.

W innym podtypie używany jest pojazd drugorzędny. Takim pojazdem może być karuzela, samochód, wózek szynowy, kołowy pojazd lądowy, a nawet statek na wodzie. Generator elektryczny jest zainstalowany w pojeździe. Wirnik generatora elektrycznego jest wprawiany w ruch odpowiednio przez karuzelę, oś samochodu lub śrubę statku.

Generator pokładowy

W systemach tego typu na skrzydle zainstalowano jedno lub więcej latających ostrzy i generatorów elektrycznych. Względny przepływ powietrza obraca łopaty w drodze autorotacji , interakcji z wiatrem, który przekazuje moc do generatorów. Wytworzona energia elektryczna jest przekazywana do ziemi kablem elektrycznym ułożonym wzdłuż uwięzi lub zintegrowanym z liną. Te same łopaty są czasami używane do podwójnych celów, gdy są śmigłami napędzanymi przez kosztowną energię elektryczną do startu lub specjalnego lądowania lub utrzymania lotu w spokojnym powietrzu.

Szybki transfer ruchu z odbiornikami naziemnymi z wiatrem

W tym typie generator elektryczny jest zainstalowany na ziemi, a osobny kabel lub pasek, ciągnięty za skrzydłem, przekazuje moc do koła łańcuchowego na ziemi, które obraca wirnik generatora. Oddzielny pas rozciąga się w przybliżeniu z prędkością skrzydła. Ze względu na dużą prędkość tego pasa skrzynia biegów nie jest wymagana.

Transfer ruchu z odbiornikami naziemnymi pod wiatr

W tym typie generator elektryczny, pompa, zestaw linek zadaniowych lub dźwignia są instalowane na ziemi pod nawietrzną skrzydła i napędzane przez działanie dwóch lub trzech lub więcej lin ułożonych z szybko poruszającego się zestawu latającego skrzydła o uzwojeniu poprzecznym. Przykłady można znaleźć w ośrodkach badawczych kilku uniwersytetów i ośrodkach badawczych energii latawców.

Lżejsze od powietrza (LTA) wspomagane podwójne koordynujące zestawy skrzydeł

Kilka ośrodków badawczych bada zestawy bliźniaczych skrzydeł wykorzystujące ciągnięcie na uwięzi ładunków naziemnych pod wiatr, w których zestawy skrzydeł o uzwojeniu poprzecznym wykorzystują urządzenia lżejsze od powietrza, aby zapewnić lot w przypadku przerw w wietrze otoczenia.

LTA-latawiec-balon, szybko poruszająca się turbina z łopatkami autorotacyjnymi i wiatrowym odbiornikiem energii elektrycznej

Wiele patentów ujawnionych w domenie publicznej, a niektóre obecne ośrodki badawcze koncentrują się na wykorzystaniu latawców LTA do utrzymywania turbin z łopatkami przy użyciu autorotacji do napędzania latających generatorów.

Systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem oparte na trzepotaniu, metoda szybkiego ruchu

Kiedy element skrzydła w systemie latawca jest zaprojektowany tak, aby powodował trzepotanie , to trzepotanie może zostać zebrane w celu uzyskania energii do zasilania różnych obciążeń. Podczas trzepotania element skrzydła porusza się w kierunku bocznego wiatru, a następnie odwraca się, aby podróżować w kierunku bocznego wiatru w generalnie przeciwnym kierunku; częstotliwość cykli o odwróconym kierunku jest wysoka. Trzepotanie w tradycyjnym lotnictwie jest zwykle uważane za złą i destrukcyjną dynamikę, którą należy zaprojektować z samolotu; ale w CWKPS trzepotanie jest czasami projektowane w systemie latawca w określonym celu, jakim jest przekształcenie energii kinetycznej wiatru w użyteczne cele; szybki ruch trzepotania jest ceniony przez niektóre centra rozwoju systemów energii latawca. Zbieranie energii trzepotania w systemach latawców odbywa się na kilka sposobów. Jednym ze sposobów jest przekształcenie energii trzepotania w dźwięk, nawet przyjemny dźwięk lub muzykę; cele różnią się od zabawiania jednej osoby lub tłumu osób; straszenie ptaków było aplikacją. Szarpanie linek przez trzepoczące elementy latawca w celu napędzania ładunków w celu wytworzenia elektryczności zostało zrobione i jest badane. Społeczność latawców-energii zaproponowała pompowanie płynów za pomocą energii pochodzącej z trzepotania. A mając trzepoczące skrzydło wykonane z odpowiednich materiałów i układu jako bezpośrednią część generatora elektrycznego, elektryczność może być wytwarzana natychmiast; część trzepoczącego skrzydła, która jest uformowana jako magnes , trzepocze przez przewodzące cewki, tworząc części generatora elektrycznego .

Trakcja za pomocą CWKPS

CWKPS służą do natychmiastowego przemieszczania obiektów po lodzie, śniegu, lądzie, stawach, jeziorach lub oceanach. Przemieszczanie obiektów może odbywać się z różnych powodów: rekreacja, sport, handel, przemysł, nauka, podróże, oczyszczanie min, obrona, atak, orka, kształtowanie krajobrazu itp. Mnogość systemów latawców latających na boczny wiatr w celu przemieszczania kiteboarderów, żeglarze lądowi, kitesurferzy, kitesurferzy, jachty, statki, katamarany, kajaki, power kitery, kite buggy, kite-narciarze, latawcy-narciarze wodni itp. sprawiają, że producenci latawców są zajęci. Sky Sails jest liderem w oszczędzaniu paliwa w branży żeglugowej za pomocą CWKPS.

Podnośniki wykorzystujące CWKPS

W tego typu CWKPS szybki ruch latających ostrzy lub skrzydeł zbiera energię wiatru, aby zasilić udźwig systemu. Obciążenia masowe są czasami ściśle powiązane z zestawem skrzydeł; innym razem podniesiona masa jest rozprowadzana wzdłuż zestawu mocującego. Wojskowe zastosowanie tego typu obejmowało latawce wirnikowe uwiązane na linie latawca; ludzki obserwator zostaje podniesiony do wysokich punktów w celach obserwacyjnych. Niektóre z nich były używane w połączeniu z operacjami okrętów podwodnych, przy czym ruch holowniczy łodzi podwodnej zapewniał wiatr pozorny dla CWKPS. Jednym z przykładów jest Focke-Achgelis Fa 330 . W tym typie występują zastosowania typu „podnieś i umieść” lub „podnieś i upuść”; ładunki masowe są podnoszone, a następnie umieszczane lub upuszczane; robi się to czasami w celu pokonania barier lub zaoszczędzenia kosztów paliwa w transporcie naziemnym. Gdy podnoszona masa jest generatorem sprzężonym z łopatami nawijającymi poprzecznie, wówczas zmienia się typ AWES; ta zmiana jest podstawą zainteresowania niektórych obecnych firm z branży energetyki wiatrowej.

Przenoszenie momentu obrotowego za pomocą obrotowych zestawów mocujących CWKPS

W tym typie zestaw latawców jest zgrupowany w celu utworzenia wirnika, obrotowe latawce z wiatrem bocznym napędzają swój zestaw lin wokół wspólnej osi. Pierścienie są umieszczone wewnątrz obrotowych pasów mocujących, aby pomóc w ich rozdzielaniu. Liny rozciągające przenoszą następnie moment obrotowy z obracających się latawców do naziemnego generatora. W dniu 15 grudnia 2015 r. ta metoda jako pierwsza pomyślnie ukończyła wyzwanie someawe.org 100*3 Aby zapoznać się z demonstracją prototypu, zob.

Teoria

We wszystkich typach systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem użyteczną moc można w przybliżeniu opisać wzorem Loyda:

gdzie P to potęga; C L i C D to odpowiednio współczynniki siły nośnej i oporu; ρ a jest gęstością powietrza na wysokości skrzydła; A to powierzchnia skrzydła, a V to prędkość wiatru. Formuła ta nie uwzględnia oporu na uwięzi, ciężaru skrzydeł i na uwięzi, zmiany gęstości powietrza wraz z wysokością i kątem wektora ruchu skrzydła do płaszczyzny prostopadłej do kierunku wiatru. Dokładniejszy wzór to:

gdzie G jest efektywnym współczynnikiem poślizgu, biorąc pod uwagę opór na uwięzi.

Przykład: system ze sztywnym skrzydłem o wymiarach 50 mx 2 m i G=15 przy wietrze 12 m/s dostarczy 40 MW energii elektrycznej.

Kontrola źródła zasilania latawca z bocznym wiatrem

W zależności od ostatecznego zastosowania źródła zasilania latawca z bocznym wiatrem, stosowane są różne metody kontroli latawca . Kontrola człowieka sprawowana podczas pełnej sesji lotu jest wykorzystywana podczas kitesurfingu i kiteboardingu z bocznym wiatrem; to samo zostało zastosowane w przypadku niektórych źródeł zasilania latawców z bocznym wiatrem, np. przez Pierre'a Benhaiema z Francji. Kiedy źródło zasilania latawca z bocznym wiatrem staje się zbyt duże, aby można było go obsłużyć, można wdrożyć urządzenia wspomagane przez człowieka lub w pełni autonomiczne robotyczne systemy sterowania. Zademonstrowano w pełni pasywne źródła zasilania latawców z bocznym wiatrem, wykorzystujące naturalne częstotliwości systemu, aby umożliwić brak kontroli człowieka lub robota; skrzydło latawca, rzucające się w przód iw tył w ciągłym ruchu, jest prymitywnym, pasywnie kontrolowanym źródłem zasilania latawca z bocznym wiatrem. Postępy w komputerach, czujnikach, jednostkach sterujących latawcem i serwomechanizmach są stosowane w celu osiągnięcia pełnej autonomii wystrzeliwania, latania i lądowania źródła zasilania latawców z bocznym wiatrem, które są przeznaczone na rynek produkcji energii na skalę przemysłową.

Wyzwania

Niektóre sektory mocy latawców z bocznym wiatrem są już odporne komercyjnie; przemysł trakcji sportowej na małych wysokościach jest jednym z tych sektorów; zabawkowe układy zasilania latawców z bocznym wiatrem trzymane na małej wysokości muszą pozostać bezpieczne. Jednak sektory CWKPS o dużych wysokościach, których celem jest produkcja energii elektrycznej na skalę przemysłową, aby konkurować z innymi formami produkcji energii, muszą stawić czoła różnym wyzwaniom, aby osiągnąć akceptację głównego nurtu. Niektóre z wyzwań to pozwolenia regulacyjne, w tym korzystanie z przestrzeni powietrznej i lądowej; względy bezpieczeństwa; niezawodne działanie w zmiennych warunkach (dzień, noc, lato, zima, mgła, silny wiatr, słaby wiatr itp.); ocena i certyfikacja strony trzeciej; modelowanie kosztów cyklu życia.

Historia

Na początku XIX wieku George Pocock z dobrym skutkiem wykorzystywał sterowanie skrzydłami systemu latawców do bocznego wiatru. Na początku XX wieku Paul Garber produkował skrzydła o dużej prędkości za pomocą dwuliniowych elementów sterujących, aby dawać cele strzelcom samolotów. Moc latawca z bocznym wiatrem ponownie znalazła się w centrum uwagi, kiedy Miles L. Loyd dokładnie opisał matematykę i potencjał mocy latawca z bocznym wiatrem w 1980 roku. W 1980 roku nie było możliwe stworzenie ekonomicznego automatycznego systemu sterowania do sterowania skrzydłami systemu latawca, chociaż pasywny kontrola systemów latawców z bocznym nawijaniem była starożytna. Wraz z postępem zasobów obliczeniowych i sensorycznych precyzyjna kontrola skrzydeł systemu latawca stała się nie tylko przystępna cenowo, ale i tania. W tym samym czasie dokonano znacznego postępu w materiałach i technice budowy skrzydeł; wynaleziono nowe rodzaje elastycznych latawców o dobrym stosunku L/D . Materiały syntetyczne odpowiednie na skrzydło i linę stały się przystępne; wśród tych materiałów są UHMWPE , włókno węglowe , PETE i rip-stop nylon . Wiele osób zaangażowało się w sporty takie jak kitesurfing , kiteboarding, kite buggying , snowkiting i power kiting . Wiele firm i zespołów akademickich pracuje nad mocą latawca z bocznym wiatrem. Większość postępu w tej dziedzinie została osiągnięta w ciągu ostatnich 10 lat. [ potrzebne źródło ]

Perspektywy mocy latawca z bocznym wiatrem

Entuzjazm wydaje się być na wysokim poziomie wśród ponad tysiąca pracowników w dziedzinie latawców z bocznym wiatrem, która obejmuje skale od skali zabawkowej po siatkę użytkową. Spekulacje dotyczące podróżowania i przemieszczania towarów bez paliwa na całym świecie przy użyciu CWKPS są przewidywane zarówno przez systemy pozostające połączone z ziemią, jak i niektóre systemy całkowicie odłączone od ziemi. Cele na przyszłość omawiane w literaturze dotyczą zabawek, sportu, przemysłu, nauki, handlu, energii dla sieci elektrycznych, żeglarstwa i wielu innych wymagających zastosowań. Aby CWKPS mógł konkurować z energią słoneczną , energią jądrową , paliwami kopalnymi , konwencjonalną energią wiatrową , DWKPS lub innymi odnawialnymi źródłami energii, uśredniony koszt energii z CWKPS będzie musiał stać się konkurencyjny, sprawdzony, znany i przyjęty; podczas marszu CWKPS w przyszłość, inne konkurencyjne sektory również będą się rozwijać. Oczekuje się, że różnorodność konfiguracji systemów latawców, które będą latać skrzydłami przy bocznym wietrze w celu zwiększenia mocy; jednak oczekuje się, że do określonych celów i zastosowań niektóre zwycięskie formaty ostatecznie zabłysną. Badane jest umieszczanie elementów skrzydeł, które latają w kierunku bocznego wiatru, na ogromnych łukach linowych, a nawet kopułach sieciowych.

Patenty, które dotyczą mocy latawca z bocznym wiatrem

Wydano różne patenty dotyczące mocy latawca z bocznym wiatrem. Obejmują one:

  • US 3987987 Samowznoszący się wiatrak autorstwa Charlesa McCutchena i Petera R. Payne'a. Złożyli wniosek 28 stycznia 1975 r. Ich praca jest teraz w domenie publicznej.
  • US8066225 Zasilanie latawca bocznego z wieloma linkami autorstwa Benjamina Tignera złożone 19 stycznia 2009 r., Ale ma datę pierwszeństwa 31 stycznia 2008 r. Uczy hodowli latawców przy bocznym wietrze w celu wytwarzania energii elektrycznej.
  • US6781254 Windmill latawiec autorstwa Bryana Williama Robertsa z datą pierwszeństwa 7 listopada 2001 r. To przykład mocy latawca z bocznym wiatrem przy użyciu latających generatorów napędzanych przez autorotujące łopatki turbiny o bocznym nawijaniu, które odgrywają drugą rolę w napędzaniu kosztownej mocy, aby latać samolotem na wysokość lub przenosić samolot do bezpiecznej przystani. Szybki ruch ostrzy poprzecznych jest wykorzystywany do napędzania unoszących się w powietrzu generatorów wiatrowych w piaście obracających się ostrzy. Ten typ maszyny był prezentowany w magazynie Popular Science.
Bruno T. Legaignoux, Dominique M. Legaignoux w swoim patentowym pokazie LEI i napompowanych rozpórek. Nauczone skrzydła były używane do napędzania latawców z bocznym wiatrem, głównie w kiteboardingu i kitesurfingu.
  • US4708078 Skrzydło napędowe z nadmuchiwaną armaturą autorstwa Bruno T. Legaignoux, Dominique M. Legaignoux, z datą pierwszeństwa 16 listopada 1984 r. Ta działalność patentowa była częścią rosnącego wciąż występującego wzrostu mocy latawców z bocznym wiatrem. Napompowana krawędź natarcia i napompowane rozpórki pozwoliły na agresywne wydobywanie wiatru z ruchami bocznego wiatru i osiągalnością wody. Podobna technologia konstrukcji jest stosowana w niektórych ośrodkach badawczych latawców z bocznym wiatrem AWES na całym świecie.

Skala systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem

Systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem można znaleźć w zabawkowych latawcach , sportowych latawcach i eksperymentalnych rozmiarach; proponowane przez ośrodki badawcze to olbrzymie rozmiary do zasilania sieci elektroenergetycznych. Siła uzyskana w rozmiarach zabawek jest wykorzystywana do ekscytowania użytkowników produktów; dwu- i czterolinowe systemy zasilania latawców z bocznym wiatrem wypełniają festiwalowe niebo latawców. Poważne sportowe systemy zasilania latawców z wiatrem bocznym napędzają ruch sportowców na torach wyścigowych w zawodach lokalnych i krajowych. Eksperymentalne, poręczne rozmiary systemów zasilania latawców z bocznym wiatrem są badane, jednocześnie kontynuując badania w kierunku systemów na skalę użytkową.

Kalendarium zastosowań i postępów w zakresie mocy latawca z bocznym wiatrem

Lotnictwo w Wielkiej Brytanii przed pierwszą wojną światową RAE-O979. Ilustruje to nie-CWKPS z zebraną energią używaną do podniesienia człowieka, podczas gdy zestaw skrzydeł powstrzymuje się od wykorzystania dynamiki bocznego wiatru.

Moc latawca z bocznym wiatrem była wykorzystywana na różne sposoby w całej historii. A różnorodność urządzeń, które wytwarzają moc latawca z bocznym wiatrem, ma historyczny postęp. Prosty system latawców siedzący biernie bez wytwarzania mocy latawca z bocznym wiatrem jest przeciwieństwem systemów latawców, które latają z bocznym wiatrem, wytwarzając większe pozyskiwanie energii z energii kinetycznej wiatru . Z perspektywy czasu oś czasu wykorzystania mocy latawca przy bocznym wietrze i postępów w urządzeniu może pomóc w zrozumieniu mocy latawca przy bocznym wietrze.

  • 2013: W maju 2013 r. Google przejął kalifornijską firmę opracowującą systemy z pokładowymi generatorami latającymi z bocznym wiatrem po kołowych ścieżkach za pomocą hybrydowego samolotu, który wykorzystuje latające łopaty jako łopaty turbin, a także śmigła kosztownych energii. Ich system jest zaprojektowany do działania w razie potrzeby jako samolot z napędem; łopaty i generator są następnie przekształcane, aby działały jako śmigła i silnik.
  • NTS Gmbh wykazuje postępy w systemie zasilania latawców X-wind (bocznym wiatrem) za pomocą wagonów kolejowych, które ciągną linę napędzającą generator naziemny. NTS X-Wind na EcoSummit Duesseldorf. Szyna z zamkniętą pętlą z wagonami połączonymi kablami działa wspólnie, aby przeciągnąć kabel pętli. Każdy wagon szynowy jest ciągnięty przez skrzydło latawca z czterema uwięziami; każde skrzydło jest kontrolowane przez autopilota lub jednostkę sterującą latawcem.
  • Pacific Sky Power wprowadza system zasilania latawców z bocznym wiatrem . Elementy napędzane wiatrem bocznym to łopatki turbiny skonfigurowane w formacie HAWT z generatorem w górze na piaście obracających się łopat. Ich system nie jest samolotem z napędem podczas żadnej fazy jego działania. Waga ma poręczny rozmiar dla jednej osoby mobilnej. Używany jest latawiec pilota.
  • Około 2010 r.: Wytwarzanie energii elektrycznej za pomocą pokładowej mocy latawca z bocznym wiatrem, z elementami uzwojenia poprzecznego będącymi automatycznie obracającymi się ostrzami HAWT pokazanymi przez FlygenKite pod francuskim patentem FR 2955627 .
  • 2009: Utworzono Airborne Wind Energy Industry Association (AWEIA), aby obsługiwać przemysł systemów zasilania latawców wszystkimi metodami, w tym zasilaniem latawców z bocznym wiatrem.
  • Lata 80.: Kiteboardziści demonstrują skuteczne podróżowanie pod wiatr, wykorzystując techniki latawca z bocznym wiatrem.
  • Moc latawca z bocznym wiatrem używana w ćwiczeniach wojskowych przez Paula E. Garbera . Uzyskana moc latawca z bocznym wiatrem została wykorzystana do wytworzenia prędkości docelowego skrzydła w celu symulacji samolotu wroga.
  • 1980: maj – czerwiec: Miles L. Loyd z Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Kalifornia, opublikowane w Journal of Energy, tom. 4, nr 3, artykuł: nr 80-4075, Moc latawca z bocznym wiatrem. Skupił się na lataniu skrzydłami systemów latawców „poprzecznie” do otaczającego wiatru; zauważył, że prędkość lotu skrzydeł z bocznym wiatrem umożliwiłaby wydobycie zaangażowanej energii kinetycznej zarówno do utrzymania skrzydeł w locie, jak i do napędzania innych ładunków do celów drugorzędnych.
  • Około 1820 r.: George Pocock zademonstrował kontrolę systemu zasilania latawca przy bocznym wietrze, aby uzyskać energię do szybkiego ciągnięcia pojazdu. Wielu uzna go później za ojca latawca z bocznym wiatrem, który wykorzystuje zebraną energię wiatru do celów trakcyjnych.

Odróżnij CWKPS od innych niż CWKPS

Systemy zasilania latawców przeznaczone do działania bez elementów zbierających energię lecących w kierunku bocznego wiatru nie są CWKPS. Przykłady pomagają wyjaśnić dwie gałęzie systemów latawca. Prosty, symetryczny latawiec diamentowy z dwoma kijami wypuszczany do lotu z wiatrem, podczas gdy linka systemu ciągnie, aby obrócić naziemny wał generatora, wytwarza energię do wykorzystania podczas lotu z wiatrem bez latania z wiatrem bocznym; taki jest inny niż CWKPS. Poważni badacze proponują niektóre potężne systemy zasilania latawców z wiatrem (DWKPS); niektóre instrukcje DWKPS można znaleźć w literaturze patentowej; jeden trend obejmuje otwieranie i zamykanie otwieranych i zamykanych spadochronów podnoszonych przez latawiec w celu napędzania generatorów. Zauważ, że niektóre CWKPS, takie jak parafoil Jalbert pracujący we wzorach ósemkowych, aby włączyć generator naziemny, można uruchomić w pełni bez latania z bocznym wiatrem, a wynikowy system zasilania latawca byłby wtedy DWKPS. Inaczej, CWKPS proponowane przez użytkowników łopatek autorotujących pozostają koniecznie jako CWKPS. Balon z latawcem firmy Magenn Power to DWKPS. Podobnymi obrotowymi skrzydłami typu flip-wing są DWKPS, np. to nauczane w patencie Edwardsa i Evana . Legendarne przejście przez staw Benjamina Franklina za pomocą latawca było prostym DWKPS; był po prostu ciągnięty z wiatrem przez latawiec lecący z wiatrem. Non-CWPKS jest historycznie zilustrowany przez system zbierania mocy latawca, taki jak był używany przez Samuela Franklina Cody'ego do podnoszenia człowieka z zaangażowanymi skrzydłami ustawionymi w stabilnym locie z wiatrem bez latania przy bocznym wietrze.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crosswind_kite_power&oldid=1135751736 ”