Brevets de planeur

Il s'agit de la sixième de notre série de sélections liées au planeur à partir des fichiers de l' Office américain des brevets et des marques (voir Ressources , ci-dessous). Ils sont présentés uniquement pour l'intérêt et le divertissement de nos lecteurs. Ils ne sont modifiés d'aucune façon, sauf pour intercaler les dessins dans le texte. Avis de non-responsabilité : a) L'inclusion d'un brevet donné dans cette série ne constitue pas l'expression d'une opinion sur le brevet lui-même. b) Ce document n'a aucune valeur juridique ; pour cela, veuillez vous référer au document original sur le site Web de l'USPTO. — Éd.

Résumé

L'invention concerne un planeur, un système et des procédés de production d'énergie électrique à partir du vent. Le planeur comprend un profil aérodynamique, des moyens de direction embarqués pour le tangage, le roulis et le lacet du planeur lorsqu'il est en vol, des moyens capteurs qui fournissent un premier signal lié à une position absolue du planeur, un deuxième signal lié à une vitesse air du planeur et un troisième signal lié à une accélération du planeur, un dispositif de commande relié aux moyens de pilotage pour commander le vol autonome du planeur sur la base des signaux fournis par les moyens capteurs, et un moyen de connexion pour une longe reliant le planeur à un réseau électrique au sol machine construite pour convertir une force de portance générée lors de l'exposition du profil aérodynamique au vent et transférée au sol via l'attache en énergie électrique. Le système comprend le planeur,

Renvoi aux applications connexes

[0001] Cette demande est une continuation de la demande internationale n° PCT/EP2013/002446, déposée le 14 août 2013, et revendique la priorité de EP 12181506.2, déposée le 23 août 2012.

Contexte de l'invention

1. Domaine d'invention

[0003] L'invention concerne un planeur pour la production d'énergie électrique à partir du vent. L'invention concerne en outre un système de production d'énergie électrique à partir du vent.

[0004] 2. Brève description de l'art connexe

[0005] La production d'énergie électrique à partir du vent est généralement réalisée par des profils aérodynamiques ou des structures à profil aérodynamique, qui produisent des forces de portance lors de l'exposition au vent. De ce fait, de l'énergie est extraite du vent, qui peut être convertie en électricité, par exemple en explorant lesdites forces de portance pour entraîner un générateur électrique. Des éoliennes bien connues comprennent par exemple un rotor avec des pales de rotor à profil aérodynamique, dans lequel les forces de portance des pales de rotor font tourner le rotor. Le rotor est monté sur un générateur électrique, qui est par exemple situé au sommet d'une tour, pour la production d'électricité.

[0006] Afin d'explorer les ressources éoliennes à des altitudes supérieures à quelques centaines de mètres au-dessus du sol, où le vent moyen est plus fort et plus régulier du fait d'une interaction moins perturbatrice avec la surface terrestre, il a été proposé d'utiliser des profils aéroportés. Ces concepts sont souvent appelés énergie éolienne aéroportée ou production d'énergie éolienne aéroportée.

[0007] Un des enjeux de la production d'énergie éolienne aéroportée est le transfert de l'énergie extraite du vent à haute altitude vers le sol. Deux approches générales sont proposées, la première prévoyant un générateur aéroporté et ensuite un objet volant relativement lourd, et l'autre prévoyant un générateur au sol, dans lequel l'énergie extraite du vent doit être mécaniquement transférée au sol.

[0008] Un exemple de cette dernière approche est le concept dit de cerf-volant de pompage. Un cerf-volant vole sous le vent d'un générateur au sol connecté à ses lignes de direction, tirant ainsi les lignes et entraînant le générateur lorsque le cerf-volant s'éloigne du générateur. Afin de récupérer les lignes, le générateur est entraîné en moteur pour faire reculer le cerf-volant. Pendant cette phase, le cerf-volant est dirigé pour exercer moins de traction sur les lignes, de sorte que la consommation d'énergie pour tirer le cerf-volant est inférieure à la puissance produite par le cerf-volant tirant les lignes avant.

[0009] Le problème sous-jacent de l'invention est de prévoir une production d'énergie électrique à partir du vent à l'aide d'une voilure aéroportée, où en particulier le rendement énergétique intégré doit être amélioré par rapport à l'art antérieur décrit ci-dessus.

Bref résumé de l'invention

[0010] Selon l'invention, ce problème est résolu par un planeur de production d'énergie électrique à partir du vent, ledit planeur comprenant une voilure, des moyens de pilotage embarqués pour tanger, rouler et lacet du planeur en vol, des moyens capteurs fournissant un premier signal lié à une position absolue du planeur, un deuxième signal lié à une vitesse air du planeur et un troisième signal lié à une accélération du planeur, un dispositif de commande relié aux moyens de pilotage pour commander le vol autonome du planeur sur la base des signaux fournis par le moyen capteur, et un moyen de connexion pour une attache reliant le planeur à une machine électrique au sol construite pour convertir une force de portance générée lors de l'exposition de la voilure au vent et transférée au sol via l'attache en énergie électrique.

[0011] Un planeur ou planeur au sens de l'invention est notamment un aéronef à voilure fixe, notamment dépourvu de moyens propulsifs tels que des hélices ou des turboréacteurs, dans lequel des moyens de pilotage embarqués permettent une pleine manoeuvrabilité en vol du planeur autour de son axe longitudinal, son axe latéral et son axe vertical. Au sens de l'invention, ces trois axes principaux forment un repère cartésien, dans lequel l'origine dudit repère est définie comme étant au centre de gravité du planeur.

[0012] D'une manière générale, en référence au vol rectiligne et en palier, l'axe longitudinal se rapporte à la direction du mouvement, l'axe vertical se rapporte à la direction de la portance et l'axe latéral est essentiellement horizontal pour compléter un repère cartésien.

[0013] Le planeur comprend par exemple un fuselage et une aile principale, l'aile principale constituant ou comprenant un profil aérodynamique. Dans cette configuration, l'axe longitudinal est essentiellement parallèle au fuselage, l'axe latéral est essentiellement parallèle à l'aile principale et l'axe vertical est perpendiculaire à la fois à l'axe longitudinal et à l'axe latéral. L'homme du métier appréciera que le planeur puisse avoir une autre configuration d'avion, par exemple un avion tout-voile, avec des définitions appropriées des axes principaux.

[0014] Au sens de l'invention, le roulis désigne une rotation du planeur autour de son axe longitudinal, le tangage désigne une rotation du planeur autour de son axe latéral et le lacet désigne une rotation du planeur autour de son axe vertical.

[0015] Un planeur offre l'avantage d'une faible résistance aérodynamique ou traînée et d'une portance aérodynamique élevée grâce à l'aile fixe à profil aérodynamique rigide ou profil aérodynamique, respectivement. Ceci est particulièrement avantageux, car l'énergie effectivement extraite du vent dépend fortement de la portance et de la traînée, en particulier du rapport dit portance sur traînée.

[0016] Les moyens capteurs et le dispositif de commande du planeur selon l'invention permettent un vol sans pilote, ce qui réduit le poids total du planeur. Par conséquent, une plus grande quantité de la force de portance totale générée par le profil aérodynamique est disponible pour la production d'énergie électrique et augmente ainsi le rendement énergétique intégré.

[0017] Pour une sécurité accrue du planeur, les moyens de connexion sont notamment agencés pour une connexion amovible d'une longe au planeur, la longe reliant ou agencée pour connecter le planeur à une machine électrique au sol.

[0018] Les moyens capteurs et le dispositif de commande permettent également une optimisation automatisée du vol, notamment pour maximiser la portance lors de la phase de production d'énergie et pour minimiser la traction sur la longe lors de la phase de récupération. De plus, le vol pendant la phase de récupération peut être optimisé pour une durée minimale.

[0019] Au sens de l'invention, un signal lié à un paramètre spécifique est notamment une valeur de mesure ou un ensemble de valeurs de mesure, qui est pris de manière continue ou répétée au cours du vol et permet de déterminer le paramètre spécifique.

La position du planeur est notamment la position absolue par rapport au sol, qui est par exemple donnée en coordonnées mondiales, c'est-à-dire en longitude, latitude et hauteur au-dessus du niveau de la mer.

Un signal lié à la position est par exemple la vitesse au sol du planeur, ce qui permet la détermination itérative de la position du planeur à partir d'une position initiale connue. La vitesse au sol en particulier est le mouvement ou la vitesse, respectivement, du planeur par rapport au sol.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens capteurs comprennent un premier capteur de position, notamment un capteur GPS, c'est-à-dire un capteur selon la norme du bien connu Global Positioning System. Un capteur de position fournit notamment un signal de mesure directe de la position absolue, qui est souvent plus précise que la détermination itérative de la position. L'homme du métier appréciera qu'un capteur de position peut être un capteur selon les normes de tout système de positionnement par satellite, par exemple le projet Galileo, ou peut être basé sur d'autres technologies de navigation, telles que RADAR.

[0023] De préférence, les moyens capteurs comprennent un second capteur de position, notamment un capteur GPS, le second capteur de position étant situé à une distance donnée du premier capteur de position. Ceci permet de déterminer l'orientation de la ligne virtuelle entre le premier capteur de position et le deuxième capteur de position et donne ainsi l'orientation du planeur par rapport au repère mondial.

Contrairement à la vitesse sol, la vitesse air est le mouvement ou la vitesse, respectivement, du planeur par rapport à l'air environnant. En raison notamment de la présence du vent, la vitesse air diffère en général de la vitesse sol. Cependant, la vitesse air peut être dérivée de la vitesse sol et de la vitesse du vent, c'est-à-dire la vitesse de l'air par rapport au sol, la vitesse sol pouvant par exemple être déterminée à partir du changement de position du planeur avec le temps.

[0025] Il est préféré que les moyens capteurs comprennent un capteur de vitesse de l'air, notamment un tube de Pitot. Ici, le signal lié à la vitesse air est un signal de mesure directe et généralement plus précis que la détermination indirecte de la vitesse air à partir de la vitesse sol et de la vitesse du vent.

[0026] Un tube de Pitot est un instrument bien connu pour déterminer la vitesse d'un aéronef sur la base d'une mesure d'une différence de pression, par exemple la différence d'une pression d'air dans une direction de vol (pression dynamique) et une pression d'air ambiant dans une direction perpendiculaire à la direction du vol (pression statique).

[0027] Par exemple, un tube de Pitot comprend un tube cylindrique orienté selon l'axe longitudinal d'un avion avec un trou à l'extrémité et un trou sur le côté, les deux trous étant reliés par des passages internes à un capteur de pression différentielle.

[0028] De préférence, le capteur de vitesse air est un capteur de vitesse air directionnel, notamment un tube de Pitot multivoies. Par exemple, une différence de pression gauche-droite et une différence de pression bas-haut sont mesurées en plus de la différence de pression dynamique-statique décrite ci-dessus.

[0029] Par exemple, un tube de Pitot multicanal comprend un tube cylindrique avec une pointe en forme de dôme orientée avec l'axe longitudinal d'un avion, ledit tube comportant cinq trous à la pointe pour déterminer la pression dynamique et au moins un trou sur le côté du tube pour déterminer la pression statique. Il peut être prévu plus d'un trou pour déterminer la pression statique, par exemple quatre ou même douze trous régulièrement répartis le long d'un cercle autour du côté du tube. Les cinq trous à la pointe sont disposés avec un trou au centre de la pointe en forme de dôme et les quatre autres trous disposés à égale distance du trou central, ces quatre trous étant orientés par paires avec l'axe latéral et l'axe vertical de l'avion, respectivement. Dans cette configuration, la différence de pression gauche-droite est la différence de pression des deux trous orientés avec l'axe latéral, la différence de pression bas-haut est la différence de pression des deux trous orientés le long de l'axe vertical, et la différence de pression dynamique-statique est la pression différence entre le trou central à la pointe et la pression moyenne des trous sur le côté du tube. En variante, la pression absolue au niveau de chacun des neuf trous peut par exemple être mesurée indépendamment, la différence de pression gauche-droite, la différence de pression bas-haut et la différence de pression dynamique-statique étant respectivement calculées à partir de ces mesures. et la différence de pression dynamique-statique est la différence de pression du trou central à la pointe et la pression moyenne des trous sur le côté du tube. En variante, la pression absolue au niveau de chacun des neuf trous peut par exemple être mesurée indépendamment, la différence de pression gauche-droite, la différence de pression bas-haut et la différence de pression dynamique-statique étant respectivement calculées à partir de ces mesures. et la différence de pression dynamique-statique est la différence de pression du trou central à la pointe et la pression moyenne des trous sur le côté du tube. En variante, la pression absolue au niveau de chacun des neuf trous peut par exemple être mesurée indépendamment, la différence de pression gauche-droite, la différence de pression bas-haut et la différence de pression dynamique-statique étant respectivement calculées à partir de ces mesures.

Une accélération du planeur peut être une accélération en translation ou, car un mouvement de rotation est un mouvement accéléré, une vitesse de rotation et est induite par des forces agissant sur le planeur dans son ensemble. Un signal lié à l'accélération, par exemple, est la dérivée seconde avec le temps de la position dans le cas d'une accélération de translation et la dérivée première avec le temps de l'orientation dans le cas d'une vitesse de rotation.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens capteurs comprennent un capteur d'inertie, qui permet notamment une mesure directe d'une accélération de translation et/ou d'une vitesse de rotation. Par exemple, le capteur d'inertie mesure l'accélération de translation dans trois directions différentes et la vitesse de rotation autour de trois axes différents.

Un capteur d'inertie approprié comprend notamment un accéléromètre de mesure d'une accélération de translation et/ou un gyroscope de mesure d'une vitesse de rotation.

[0033] Les moyens de direction comprennent de préférence au moins une gouverne aérodynamiquement active.

[0034] Des gouvernes aérodynamiquement actives sont utilisées pour exercer un couple sur le planeur autour d'un ou plusieurs des axes principaux du planeur. Ces gouvernes comprennent par exemple au moins un aileron pour induire principalement du roulis et/ou au moins une gouverne de profondeur pour induire principalement du tangage et/ou au moins une gouverne de direction pour induire principalement du lacet. Cependant, l'homme du métier appréciera que d'autres gouvernes connues dans la technologie aéronautique sont également des moyens de pilotage appropriés au sens de l'invention. En particulier, une gouverne particulière peut induire une rotation autour d'un axe arbitraire, qui ne correspond pas à l'un des axes principaux du planeur.

Outre les gouvernes, les moyens de direction du planeur comprennent par exemple en outre des actionneurs, tels que des moteurs électriques ou des systèmes hydrauliques avec des pompes et des vérins, pour déplacer les gouvernes. Ces actionneurs sont par exemple alimentés par une source d'énergie embarquée, telle qu'une batterie. En variante, les moyens de connexion peuvent comprendre une prise d'alimentation pour connecter le planeur à une source d'alimentation au sol via la longe, ce qui réduit considérablement le poids du planeur. Dans cette configuration, le planeur peut encore comporter une petite batterie de secours pour continuer à voler en toute sécurité en cas de perte de liaison au sol.

[0036] Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend une unité de stockage de données pour stocker des données relatives aux caractéristiques de vol du planeur et une unité de traitement de données pour dériver des signaux de commande pour les moyens de direction sur la base des données stockées et sur les signaux fournis par les moyens capteurs.

[0037] Ici, les données liées aux caractéristiques de vol sont par exemple un modèle d'avion, qui comprend notamment un ensemble de courbes de réponse mesurées ou simulées pour la corrélation entre le fonctionnement ou le changement de fonctionnement des moyens de direction et l'état ou le changement de fonctionnement résultant. état du planeur.

[0038] De préférence, le dispositif de contrôle met en oeuvre un filtre de Kalman. De ce fait, l'effet des incertitudes de mesure sur la commande des moyens de pilotage et par conséquent sur le vol du planeur est réduit.

[0039] Il est en outre préféré que le dispositif de contrôle mette en œuvre un filtre de Kalman non parfumé, car un filtre de Kalman non parfumé permet notamment des dépendances et des corrélations non linéaires.

Pour un rendement électrique optimisé, le dispositif de commande prévoit de préférence un premier mode de fonctionnement pour tirer sur une longe reliant le planeur à une machine électrique au sol et dans lequel le dispositif de commande prévoit un deuxième mode de fonctionnement pour approcher la machine électrique. .

[0041] Les deux modes de fonctionnement se différencient notamment par la trajectoire de vol ou le schéma de vol prévu, respectivement. Par exemple, le modèle de vol du premier mode de fonctionnement est un modèle de vol à grande portance avec un vol principalement par vent traversier du planeur, tandis que le modèle de vol du second mode de fonctionnement comprend une trajectoire de vol principalement rectiligne du planeur contre le vent.

[0042] Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, le planeur comprend au moins une gouverne aérodynamique pour faire varier un coefficient de portance de la voilure et/ou pour faire varier un coefficient de traînée de la voilure et/ou pour faire varier un coefficient de traînée de la voilure. planeur. Cela peut par exemple optimiser la portance et/ou la traînée du planeur optimisé par rapport au mode de fonctionnement actuel. En particulier, une portance élevée et une faible traînée, comme cela est avantageux pour le premier mode de fonctionnement, pourraient retarder la descente du planeur et ainsi entraîner un retour plus lent pendant le deuxième mode de fonctionnement. Il est donc avantageux que la portance puisse être réduite et/ou la traînée augmentée pendant le deuxième mode de fonctionnement.

[0043] Conviennent les gouvernes dites spoilers situées en haut de la voilure, les becs dits situés en bord d'attaque de la voilure, les volets dits situés en bord de fuite de la voilure et les aérofreins dits, qui n'affectent que le coefficient de traînée de l'ensemble du planeur.

[0044] En complément ou en variante, la voilure peut comprendre un profil aérodynamique variable, qui est une autre façon de faire varier le coefficient de portance et/ou le coefficient de traînée. Une voilure à profil aérodynamique variable par exemple est semi-rigide et peut être modifiée dans sa courbure.

[0045] Le problème sous-jacent de l'invention est également résolu par un système de production d'énergie électrique à partir du vent comprenant un planeur selon l'invention, une machine électrique au sol et une longe reliant le planeur à la machine électrique, dans lequel la machine électrique est construit pour convertir une force de portance générée lors de l'exposition du profil aérodynamique au vent et transférée au sol via l'attache en énergie électrique.

[0046] Le problème est en outre résolu par l'utilisation d'un planeur selon l'invention pour la production d'énergie électrique à partir du vent.

[0047] D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description des modes de réalisation selon l'invention ainsi que des revendications et des dessins inclus. Des modes de réalisation selon l'invention peuvent remplir des caractéristiques individuelles ou une combinaison de plusieurs caractéristiques.

Description brève des dessins

L'invention est décrite ci-dessous, sans restreindre l'intention générale de l'invention, sur la base d'exemples de réalisation, dans lesquels il est fait expressément référence aux dessins en ce qui concerne la divulgation de tous les détails selon l'invention qui ne sont pas expliqués plus en détail. dans le texte. Les dessins montrent dans:

[0049] La fig. 1 schématiquement un planeur selon l'invention ;

[0050] La Fig. 2a schématiquement le fonctionnement d'un système selon l'invention dans un premier mode de fonctionnement ; et

[0051] La Fig. 2b schématise le fonctionnement d'un système selon l'invention dans un deuxième mode de fonctionnement .

Dans les dessins, des types d'éléments identiques ou similaires ou des pièces respectivement correspondantes sont pourvus des mêmes numéros de référence afin d'éviter que l'article n'ait besoin d'être réintroduit.

Description detaillee de l'invention

[0053] La Fig. La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un planeur 10 pour la production d'énergie électrique à partir du vent 50 selon l'invention.

Le planeur 10 est conçu comme un aéronef à voilure fixe comprenant un fuselage, une aile principale 14 , un empennage 16 et des gouvernes 20 , 22 , 24 . Également représenté sur la Fig. 1 sont l'axe longitudinal 32 , l'axe latéral 34 et l'axe vertical 36 , qui se rejoignent au centre de gravité du planeur 10 et qui constituent le repère intrinsèque du planeur 10 .

Dans l'exemple représenté, le fuselage comprend un tube en matériau composite renforcé de fibres comme colonne vertébrale mécanique 11 entre l'aile principale 14 et l'empennage 16 et une nacelle 13 , qui est montée à l'avant de l'aile principale 14 .

L'aile principale 14 peut par exemple être construite à partir d'une seule aile, comme dans le mode de réalisation illustré à la Fig. 1 . Cependant, des conceptions alternatives, par exemple avec une aile principale séparée 14 de chaque côté du fuselage sont dans la portée de l'invention.

En vol, le planeur 10 est manoeuvré par des gouvernes qui, dans l'exemple de réalisation, comprennent des ailerons 20 de part et d'autre de l'aile principale 14 , ainsi que des gouvernes de profondeur 22 et une gouverne de direction 24 au niveau de l'empennage 16 . Les gouvernes 20 , 22 , 24 sont par exemple des surfaces articulées utilisées pour induire un couple autour des axes principaux 32 , 34 , 36 du planeur 10 par des moyens aérodynamiques.

Le couple autour de l'axe longitudinal 32 est induit au moyen des ailerons 20 , qui peuvent être ou sont actionnés simultanément et dans des sens opposés. Ici, sens opposé signifie que lorsque l'aileron gauche est déplacé vers le haut par rapport à l'aile principale 14 , l'aileron droit est déplacé vers le bas. Ainsi, la portance est améliorée sur le côté droit de l'aile principale 14 et réduite sur le côté gauche de l'aile principale 14 , provoquant un couple autour de l'axe longitudinal 32 . Le mouvement résultant du patin 10 , une rotation autour de son axe longitudinal 32 , est appelé roulis.

Une rotation du planeur 10 autour de son axe latéral 34 , appelée tangage, est réalisée par les gouvernes de profondeur 22 , qui permettent d'augmenter ou de diminuer la portance au niveau de l'empennage, induisant ainsi un couple autour de l'axe latéral. 34 .

La gouverne de direction 24 induit une rotation du planeur 10 autour de son axe vertical 36 , appelée lacet.

En plus des gouvernes 20 , 22 , 24 , le planeur 10 comprend des spoilers 26 de part et d'autre de l'aile principale 14 , qui peuvent être relevés pour diminuer le coefficient de portance et en même temps augmenter le coefficient de traînée de l'aile principale. aile principale 14 . D'autres gouvernes au niveau de l'aile principale 14 pourraient être prévues pour affecter le coefficient de portance et/ou le coefficient de traînée de l'aile principale 14 . Il pourra notamment s'agir de gouvernes de bord d'attaque de l'aile principale 14 , dites becs, et/ou de bord de fuite de l'aile principale 14., appelés volets. Des effets similaires peuvent être obtenus avec une aile à profil aérodynamique variable, par exemple une aile semi-rigide où la courbure du profil aérodynamique peut être variée.

En plus ou en variante, des aérofreins au niveau du fuselage pourraient être prévus, qui augmentent le coefficient de traînée de l'ensemble du planeur 10 sans modifier le coefficient de portance de l'aile principale 14 .

Le fonctionnement des gouvernes 20 , 22 , 24 est commandé par un dispositif de commande situé dans la nacelle 13 , qui génère par exemple des signaux de direction pour déplacer les gouvernes 20 , 22 , 24 selon une trajectoire de vol ou de vol prévue. motif 52 , 54 , respectivement.

[0064] La trajectoire de vol prévue, sur laquelle le vol du planeur 10 est commandé, peut être fixée ou dérivée de l'extérieur par le dispositif de commande selon un mode de fonctionnement du dispositif de commande. En particulier, la trajectoire de vol peut être contrôlée et adoptée en continu, par exemple pour tenir compte des conditions instationnaires du vent 50 .

Par exemple, le dispositif de contrôle détermine une estimation de l'état actuel du planeur 10 et le compare à un état souhaité défini par la trajectoire de vol 52 , 54 prévue . Dans le cas où l'état estimé et l'état souhaité diffèrent, le dispositif de commande détermine des signaux de pilotage pour les gouvernes 20 , 22 , 24 en tenant compte des caractéristiques de vol connues du planeur 10 .

L'état ou vecteur d'état du planeur 10 est un ensemble de paramètres contenant suffisamment d'informations pour décrire le vol momentané du planeur 10 et son évolution différentielle. Le vecteur d'état du planeur 10 comprend par exemple la position du planeur 10 en coordonnées mondiales, le vecteur vitesse du planeur 10 par rapport à l'air environnant et l'accélération de translation et la vitesse de rotation en trois dimensions chacune du planeur 10 .

Le vecteur d'état est déterminé en continu à partir des signaux de mesure de deux capteurs de position 17 , 17' montés sur le squelette mécanique 11 , un capteur anémométrique 18 monté en pointe de la nacelle 13 et un capteur inertiel à accéléromètre tridirectionnel. et un gyroscope à trois axes logé à l'intérieur de la nacelle.

Pour limiter l'influence des incertitudes de mesure sur le vol du planeur 10 , le dispositif de contrôle met en oeuvre un filtre de Kalman, plus précisément un filtre de Kalman non parfumé. En particulier, le dispositif de contrôle comprend une unité de stockage de données, une unité de traitement de données et des algorithmes appropriés implémentés en matériel ou logiciel.

Pour la production d'énergie électrique, le planeur 10 est relié à une station au sol 40 via une longe 44 , qui est attachée ou connectée au planeur 10 au niveau d'un moyen de connexion, qui est de préférence disposé à proximité du centre de gravité de le planeur 10 . De cette façon, des charges variables sur la longe 44 ne détériorent pas de manière significative l'équilibre du planeur 10 en vol.

Au niveau de la station au sol 40 , la longueur excédentaire de la longe 44 est stockée sur une bobine 42 , qui est reliée à une machine électrique 46 . La machine électrique 46 est connectée à un système de stockage et/ou de distribution d'électricité (non représenté) tel qu'un réseau électrique, un poste de transformation ou un réservoir d'énergie à grande échelle. L'homme du métier appréciera que le système de stockage et/ou de distribution d'énergie peut être tout dispositif ou système capable de recevoir de l'électricité et de fournir de l'électricité à la machine électrique tournante.

Le système comprenant le planeur 10 , la longe 44 et la station au sol 40 fonctionne alternativement dans un premier mode de fonctionnement de production d'énergie électrique, illustré à la Fig. 2a , et un deuxième mode de fonctionnement pour la récupération du système, illustré à la Fig. 2b .

Dans le premier mode de fonctionnement, qui est notamment un mode de fonctionnement en production d'énergie, le planeur 10 est, au moyen du dispositif de commande, commandé pour suivre un schéma de vol hypersustentateur indiqué par la ligne 52 sous le vent de la station sol 40 . Sur les figures, la direction du vent est indiquée par la flèche 50 . Lors d'un vol par vent de travers, notamment en vol rapide par vent de travers, la voilure ou l'aile principale 14 , respectivement, du planeur 10 génère une force de portance bien supérieure à celle nécessaire pour maintenir le planeur 10 à une altitude donnée. En conséquence, le planeur exerce une traction sur la longe 44 , qui est corrélée à l'excès de portance.

La traction sur la longe 44 est utilisée pour dérouler la longe 44 de la bobine 42 dans le sens de la flèche R, induisant ainsi une rotation de la bobine 42 . Le couple résultant, qui dépend notamment du diamètre de la bobine 42 et de la force de traction de la longe 44 , est transmis à la machine électrique 46 , où l'énergie mécanique est transformée en puissance électrique. Eventuellement, une boîte de vitesses est disposée entre la bobine 42 et la machine électrique 46 , qui n'est pas représentée sur les figures pour des raisons de simplicité.

Tant que la longe 44 est déroulée, le planeur 10 s'éloigne de la station 40 au sol . Ainsi, la longueur totale de l'attache 44 limite le maintien du premier mode de fonctionnement.

Pour la récupération de la longe 44 , le planeur 10 est, toujours au moyen du dispositif de commande, commandé pour voler vers la station 40 au sol . Lorsque le planeur 10 s'approche de la station au sol 40 , la longueur libre de la longe 44 est raccourcie et la longe 44 est enroulée sur la bobine 42 comme indiqué par la flèche R' en faisant fonctionner la machine électrique 46 comme un moteur plutôt que comme un générateur. . L'énergie nécessaire, par exemple, est fournie ou délivrée par le système de stockage et/ou de distribution d'électricité.

[0076] Dans le deuxième mode de fonctionnement, il est préférable que la traction sur la longe 44 soit aussi faible que possible afin de minimiser la consommation d'énergie pour enrouler la longe 44 et aussi rapide que possible afin de minimiser le temps mort, c'est-à-dire la période de temps où aucune énergie électrique n'est produite. Le planeur 10 est donc commandé pour suivre un modèle de vol à faible portance 54 , qui est par exemple une descente ou un piqué rapide du planeur 10 contre le vent 50 vers la station au sol 40 . Cependant, le modèle de vol à faible portance 54 peut également être une approche du planeur 10 vers la station au sol 40sans perte d'altitude, y compris un léger gain d'altitude.

Si l'approche se déroule lentement, par exemple parce qu'un coefficient de portance élevé de l'aile principale 14 retarde une descente du planeur 10 , la portance pourrait être diminuée et/ou la traînée pourrait être augmentée au moyen des spoilers 26 ou des mesures équivalentes décrites ci-dessus. De cette façon, le retour du planeur 10 vers la station au sol 40 peut être accéléré et le temps pendant lequel le système ne produit pas d'énergie électrique est réduit.

Une optimisation de la portance et/ou de la traînée peut également être obtenue par un fonctionnement modifié des ailerons 20 . Au lieu d'un fonctionnement anti-parallèle pour faire rouler le planeur 10 , les deux ailerons 20 en parallèle peuvent être déplacés vers le haut pour une portance réduite ou vers le bas pour une portance accrue.

Si le planeur a deux gouvernes de part et d'autre de l'aile principale 14 , par exemple un aileron 20 et un volet supplémentaire, la traînée peut être augmentée sans ou presque pas de changement de portance en déplaçant les ailerons 20 vers le haut et les rabats vers le bas ou vice versa. Ici, volet se réfère en particulier à une gouverne articulée au bord de fuite de l'aile principale 14 , c'est-à-dire une gouverne qui est structurellement similaire à un aileron 20 .

Toutes les caractéristiques nommées, y compris celles tirées des dessins seuls, et les caractéristiques individuelles, qui sont divulguées en combinaison avec d'autres caractéristiques, sont considérées seules et en combinaison comme importantes pour l'invention. Des modes de réalisation selon l'invention peuvent être réalisés par des caractéristiques individuelles ou une combinaison de plusieurs caractéristiques.

Liste des numéros de référence apparaissant dans les figures des dessins ci-joints

• [0081] 10 planeur
• [0082] 11 squelette mécanique
• 13 nacelles _
• [0084] 14 aile principale
• [0085] 16 empennage
• [0086] Capteur de position 17 , 17'
• [0087] 18 capteur de vitesse d'air
• [0088] 20 ailerons
• [0089] 22 ascenseur
• [0090] 24 gouvernail
• [0091] 26 becquet
• [0092] 32 axes longitudinaux
• [0093] 34 axes latéraux
• [0094] 36 axes verticaux
• [0095] 40 stations au sol
• [0096] 42 bobine
• [0097] 44 attaches
• [0098] 46 machine électrique
• [0099] 50 vent
• 52 schéma de vol hypersustentateur
• 54 modèle de vol à faible portance

1. Planeur pour la production d'énergie électrique à partir du vent, ledit planeur comprenant un profil aérodynamique, des éléments de direction embarqués pour le tangage, le roulis et le lacet du planeur lorsqu'il est en vol, un premier capteur de position pour fournir un premier signal lié à une position absolue du planeur, une deuxième position capteur pour fournir un signal lié à une vitesse air du planeur et un capteur de vitesse air pour fournir un signal lié à une accélération du planeur, un dispositif de commande connecté aux éléments de direction pour commander le vol autonome du planeur sur la base des signaux fournis par le premier capteur de position, le deuxième capteur de position et le capteur de vitesse d'air,et un connecteur pour une attache reliant le planeur à une machine électrique au sol construite pour convertir une force de portance générée lors de l'exposition de la voilure au vent et transférée au sol via l'attache en énergie électrique.
2. Planeur selon la revendication 1 , dans lequel le premier capteur de position est un capteur GPS.
3. Planeur selon la revendication 2 , dans lequel le deuxième capteur de position est un capteur GPS, et dans lequel le deuxième capteur de position est situé sur le planeur à une distance donnée par rapport au premier capteur de position.
4. Planeur selon la revendication 1 , dans lequel le capteur de vitesse air est un tube de Pitot.
5. Planeur selon la revendication 1 , dans lequel le capteur de vitesse air est un capteur de vitesse air directionnel.
6. 5. Planeur selon la revendication 5 , dans lequel le capteur directionnel de vitesse air est un tube de Pitot multivoies.
7. 2. Planeur selon l' une quelconque des revendications précédentes , dans lequel le planeur comprend en outre un capteur d'inertie.
8. 7. Planeur selon la revendication 7 , dans lequel le capteur d'inertie comprend un gyroscope et/ou un accéléromètre.
9. 2. Planeur selon l' une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de pilotage comprennent au moins une gouverne aérodynamiquement active.
10. 11. Planeur selon la revendication 10 , dans lequel la gouverne aérodynamiquement active est choisie dans le groupe constitué d'au moins un aileron, au moins une gouverne de profondeur et au moins une gouverne de direction.
11. Planeur selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de commande comprend une unité de stockage de données pour stocker des données relatives aux caractéristiques de vol du planeur et une unité de traitement de données pour dériver des signaux de commande pour les éléments de direction sur la base des données stockées et des signaux fournis par le premier capteur de position, le deuxième capteur de position et le capteur de vitesse d'air.
12. 2. Planeur selon l' une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de contrôle met en oeuvre un filtre de Kalman.
13. 12. Planeur selon la revendication 12 , dans lequel le filtre de Kalman est un filtre de Kalman non parfumé.
14. Planeur selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de commande prévoit un premier mode de fonctionnement pour tirer sur une longe reliant le planeur à la machine électrique au sol et dans lequel le dispositif de commande prévoit un deuxième mode de fonctionnement pour approcher la machine électrique au sol. machine.
15. Planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le planeur comprend au moins une gouverne aérodynamique pour faire varier un coefficient de portance de la voilure et/ou pour faire varier un coefficient de traînée de la voilure et/ou pour faire varier un coefficient de traînée du planeur.
16. 2. Planeur selon l' une quelconque des revendications précédentes , dans lequel la voilure comprend un profil aérodynamique variable.
17. Système de production d'énergie électrique à partir du vent comprenant un planeur selon la revendication 1 , une machine électrique au sol et une attache pour connecter le planeur à la machine électrique, dans lequel la machine électrique est configurée pour convertir une force de portance générée lors de l'exposition du profil aérodynamique au vent et transféré au sol via l'attache en énergie électrique.
18. Procédé de production d'énergie électrique à partir du vent comprenant : la fourniture d'un planeur selon la revendication 1 ; exposer le profil aérodynamique au vent pour générer une force de portance pendant un vol contrôlé de manière autonome du planeur ; transférer la force de portance du planeur à une machine électrique au sol via une longe ; et convertir la force de portance en énergie électrique.

• Office américain des brevets et des marques (USPTO) - L'USPTO fournit un moteur de recherche exceptionnel qui permet de parcourir (apparemment) tous les brevets de leur bureau. Procédez avec prudence - vous pourriez facilement passerdes joursde votre temps à fouiller dans leurs fichiers tout à fait fascinants.
• US 2015/0266574 A1 - Un PDF du brevet original tel que téléchargé à partir du site Web de l'USPTO, sur lequel cet article est basé.
• Ampyx Corporation de Wikipedia - "Ampyx Power est une société néerlandaise basée à La Haye dont l'objectif est de développer des systèmes d'énergie éolienne aéroportée à l'échelle des services publics…[o] le 19 avril 2022, Ampyx a demandé et obtenu une suspension des paiements de la part de la tribunal de La Haye… le 4 mai, la faillite a été déclarée.