用于系留飛行器的系繩末端安裝座的系統(tǒng)和裝置的制造方法
【專利摘要】諸如空中風(fēng)力渦輪機(jī)(AWT)的風(fēng)能系統(tǒng)可以用來促進(jìn)動(dòng)能向電能的轉(zhuǎn)換。AWT可以包括飛行器，該飛行器在一路徑中飛行以將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。該飛行器可以用系繩拴系到地面站，系繩在系繩末端安裝座處終止，在一個(gè)方面中，系繩可以是能夠在飛行器和地面站之間來回傳輸電力和/或電信號(hào)的導(dǎo)電系繩。系繩末端安裝座可以包括允許系繩末端安裝座繞一個(gè)或多個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)萬向節(jié)。在另一方面中，系繩末端安裝座可以包括允許系繩的旋轉(zhuǎn)而不扭絞系繩的滑動(dòng)環(huán)。
【專利說明】
用于系留飛行器的系繩末端安裝座的系統(tǒng)和裝置
【背景技術(shù)】
[0001]除非這里另外地說明，在本部分中描述的內(nèi)容不是與本申請中的權(quán)利要求相比的現(xiàn)有技術(shù)，并且不被承認(rèn)由于包括在本部分中而是現(xiàn)有技術(shù)。
[0002]發(fā)電系統(tǒng)可以將化學(xué)和/或機(jī)械能(例如動(dòng)能)轉(zhuǎn)變成電能用于各種應(yīng)用，諸如公用事業(yè)系統(tǒng)。作為一種示例，風(fēng)能系統(tǒng)可以將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開總體上涉及含有用于系留飛行器(諸如側(cè)風(fēng)飛行器系統(tǒng)中采用的飛行器)的地面站的系統(tǒng)和方法。側(cè)風(fēng)飛行器系統(tǒng)可以從風(fēng)獲取有用的動(dòng)力用于各種目的，諸如例如發(fā)電、升起或者牽引物體或運(yùn)載工具等。由于例如變化的風(fēng)力條件和/或湍流的風(fēng)力條件，部署和接收飛行器以產(chǎn)生電力會(huì)出現(xiàn)困難。有利地，這里描述的實(shí)施方式可以允許飛行器的更可靠、安全和有效的部署和接收。通過適當(dāng)參照附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，這些以及其它的方面、優(yōu)點(diǎn)和備選方案對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得明顯。
[0004]在一個(gè)方面中，提供一種系繩末端安裝座(tether terminat1n mount)。該系繩末端可以包括萬向節(jié)系統(tǒng)。該萬向節(jié)系統(tǒng)可以包括第一萬向節(jié)，第一萬向節(jié)具有主軸承系統(tǒng)并被配置用于基本上繞主軸的運(yùn)動(dòng)。該萬向節(jié)系統(tǒng)還可以包括第二萬向節(jié)，該第二萬向節(jié)具有副軸承系統(tǒng)并被配置用于基本上繞第二軸的運(yùn)動(dòng)。系繩末端安裝座可以包括具有靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分的滑動(dòng)環(huán)(slip ring)。滑動(dòng)環(huán)的靜止部分可以被聯(lián)接到第二萬向節(jié)，并可以被電聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分?；瑒?dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分可以被電聯(lián)接到包含一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體的系繩。系繩末端安裝座還可以包括主軸。主軸可以包括主軸近端和主軸遠(yuǎn)端。主軸可以配置為約束系繩的一部分。主軸近端可以聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分。
[0005]在另一個(gè)方面中，提供一種能夠報(bào)告位置和/或速度數(shù)據(jù)的系繩末端安裝座。該系繩末端可以包括萬向節(jié)系統(tǒng)。該萬向節(jié)系統(tǒng)可以包括具有主軸承系統(tǒng)和主編碼器的第一萬向節(jié)。第一萬向節(jié)可以配置用于基本上繞主軸的運(yùn)動(dòng)。該萬向節(jié)系統(tǒng)還可以包括具有副軸承系統(tǒng)和副編碼器的第二萬向節(jié)。第二萬向節(jié)可以配置用于基本上繞第二軸的運(yùn)動(dòng)。系繩末端安裝座可以包括具有靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分的滑動(dòng)環(huán)。滑動(dòng)環(huán)的靜止部分可以被聯(lián)接到第二萬向節(jié)，并可以被電聯(lián)接至滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分?；瑒?dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分可以被電聯(lián)接到包含一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體的系繩。系繩末端安裝座還可以包括主軸。主軸可以包括主軸近端和主軸遠(yuǎn)端。主軸可以配置為約束系繩的一部分。主軸近端可以聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分。
[0006]在另一個(gè)方面中，提供一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括具有系繩近端、系繩主體和系繩遠(yuǎn)端的系繩。系繩遠(yuǎn)端可以被連接到飛行器。系繩可以包括一個(gè)或多個(gè)被絕緣的電導(dǎo)體。所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體可以每個(gè)具有導(dǎo)體近端和導(dǎo)體遠(yuǎn)端。導(dǎo)體遠(yuǎn)端可以聯(lián)接到飛行器。所述系統(tǒng)還可以包括具有俯仰軸萬向節(jié)(altitude axis gimbal)和方位軸萬向節(jié)(azimuthaxis gimbal)的萬向節(jié)系統(tǒng)。俯仰軸萬向節(jié)可以包括俯仰軸承系統(tǒng)和俯仰編碼器，并可以被配置用于基本上繞俯仰軸的運(yùn)動(dòng)。方位軸萬向節(jié)可以包括方位軸承系統(tǒng)和方位編碼器，并可以被配置用于基本上繞方位軸的運(yùn)動(dòng)。所述系統(tǒng)還可以包括具有靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分的滑動(dòng)環(huán)?；瑒?dòng)環(huán)的靜止部分可以被聯(lián)接到方位軸萬向節(jié)，并可以被電聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分?；瑒?dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分可以經(jīng)由所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體的導(dǎo)體近端被電聯(lián)接到系繩。所述系統(tǒng)可以包括伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)被聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)并被配置為響應(yīng)于系繩的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)環(huán)。所述系統(tǒng)還可以包括具有主軸近端和主軸遠(yuǎn)端的主軸。主軸可以被配置為約束系繩主體的一部分。主軸近端可以聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)部分。
【附圖說明】
[0007]圖1示出根據(jù)一示例實(shí)施方式的空中風(fēng)力渦輪機(jī)(AWT)。
[0008]圖2不出簡化的方框圖，不出根據(jù)一不例實(shí)施方式的AWT的部件。
[0009]圖3A示出用于AWT的飛行器的地面站的透視圖。
[0010]圖3B示出用于AWT的飛行器的地面站的透視圖。
[0011]圖3C示出根據(jù)一示例實(shí)施方式的具有被絕緣的電導(dǎo)體的系繩的截面圖。
[0012]圖4示出用于AWT的飛行器的地面站的系繩末端安裝座的可選實(shí)施方式的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]示例的方法和系統(tǒng)在這里被描述。應(yīng)當(dāng)理解，詞語“示例”、“示范性的”和“例證性的”在這里用來表示“用作示例、例子或者例證”。在這里被描述為是“示例”、是“示范性的”或者是“例證性的”的任何實(shí)施方式或者特征不必被解釋為相對(duì)于其它實(shí)施方式或者特征是更優(yōu)選或優(yōu)越的。這里描述的示例實(shí)施方式不意欲進(jìn)行限制。將容易理解，如在這里被廣泛地描述并在附圖中示出的本公開的多個(gè)方面能夠以各式各樣不同的構(gòu)造被布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，所有這些都在這里被明確地預(yù)期。
[0014]1.概述
[0015]示例實(shí)施方式涉及可用于風(fēng)能系統(tǒng)諸如空中風(fēng)力渦輪機(jī)(AWT)的飛行器。特別地，示例實(shí)施方式可以涉及用于在將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能的過程中促進(jìn)飛行器的方法和系統(tǒng)或者采取所述方法和系統(tǒng)的形式。
[0016]作為【背景技術(shù)】，AWT可以包括飛行器，該飛行器在一路徑(諸如基本上圓形的路徑)中飛行，以通過機(jī)上渦輪機(jī)將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能。在示例實(shí)施方式中，飛行器可以通過系繩連接到地面站。在被拴系的同時(shí)，飛行器可以:(i)在一高度范圍并基本上沿著所述路徑飛行，并返回到地面；以及(ii)通過系繩將電能傳輸?shù)降孛嬲?。在一些?shí)施方式中，地面站可以傳輸電力到飛行器用于起飛和/或著陸。
[0017]在AWT中，當(dāng)風(fēng)對(duì)發(fā)電沒有幫助時(shí)，飛行器可以停放在地面站中和/或上。當(dāng)風(fēng)有助于發(fā)電時(shí)，諸如當(dāng)風(fēng)速可以在200米(m)的高度為10米每秒(m/s)時(shí)，地面站可以部署飛行器(或使飛行器起飛)。此外，當(dāng)飛行器被部署并且風(fēng)對(duì)發(fā)電沒有幫助時(shí)，飛行器可以返回到地面站。
[0018]此外，在AWT中，飛行器可以被配置用于懸浮飛行和側(cè)風(fēng)飛行。側(cè)風(fēng)飛行可以被使用以在諸如基本上圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)中行進(jìn)，因此可以是用來產(chǎn)生電能的主要技術(shù)。而懸浮飛行可以被飛行器使用從而為側(cè)風(fēng)飛行進(jìn)行準(zhǔn)備和定位它自己。特別地，飛行器可以至少部分地基于懸浮飛行而上升到用于側(cè)風(fēng)飛行的位置。此外，飛行器可以通過懸浮飛行起飛和/或著陸。
[0019]在懸浮飛行中，飛行器的主翼的翼展可以基本上平行于地面取向，并且飛行器的一個(gè)或多個(gè)螺旋槳可以使得飛行器懸浮在地面上方。在一些實(shí)施方式中，飛行器可以在懸浮飛行中垂直地上升或者下降。
[0020]在側(cè)風(fēng)飛行中，飛行器可以基本上沿著如上所述的路徑被風(fēng)推動(dòng)，可以將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能。在一些實(shí)施方式中，飛行器的該一個(gè)或多個(gè)螺旋槳可以通過使入射的風(fēng)減速來產(chǎn)生電能。
[0021]當(dāng)(i)飛行器已經(jīng)加入風(fēng)流(例如穩(wěn)定流和/或無失速條件(這可以指沒有氣流與翼面的分離))并且(ii)系繩處于張力下時(shí)，飛行器可以進(jìn)入側(cè)風(fēng)飛行。此外，飛行器可以在基本上地面站的下風(fēng)向的位置進(jìn)入側(cè)風(fēng)飛行。
[0022]某些先前的系留系統(tǒng)已經(jīng)采用變長度的系繩。相反，示例實(shí)施方式促進(jìn)了固定長度的系繩的使用。例如，固定長度的系繩可以約500米長，并且直徑為約20毫米。系繩可以包括一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體以沿著系繩長度傳輸電能或者其它的電信號(hào)。
[0023]由于種種理由，地面站處的系繩末端安裝座會(huì)是令人期望的。例如，側(cè)風(fēng)飛行的飛行器可能在系統(tǒng)的壽命期間振動(dòng)許多次(例如30百萬個(gè)周期的飛行器和系繩旋轉(zhuǎn))，所以會(huì)期望系繩末端安裝座不磨損或摩擦系繩。在剛性或者半剛性系繩的情況下，會(huì)期望系繩末端安裝座不將顯著的彎曲載荷施加到系繩上。
[0024]在具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體的系繩的情況下，會(huì)期望系繩末端安裝座不在系繩中積累扭絞。系繩扭絞會(huì)是問題，因?yàn)榕そg的系繩會(huì)由于導(dǎo)體的扭絞或者最終的斷裂而具有減小的電導(dǎo)率。例如，系繩末端安裝座可以主動(dòng)地或被動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，以使地面?zhèn)认到y(tǒng)處的系繩與飛行器的運(yùn)動(dòng)匹配。系繩末端安裝座可以包括伺服電機(jī)或者另外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以人工地旋轉(zhuǎn)系繩并減小顯著系繩扭絞的可能性。另外，在具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體的系繩的情況下，會(huì)期望將電力傳輸?shù)降孛鎮(zhèn)认到y(tǒng)內(nèi)或者將電力傳輸出去到飛行器的系繩末端安裝座。
[0025]I1.說明性系統(tǒng)
[0026]A.空中風(fēng)力渦輪機(jī)(AWT)
[0027]圖1繪出根據(jù)示例實(shí)施方式的AWT 100。特別地，AWT 100包括地面站110、系繩120和飛行器130。如圖1所示，飛行器130可以連接到系繩120，系繩120可以連接到地面站110。在此示例中，系繩120可以在地面站110上的一個(gè)位置被連接到地面站110，并在飛行器130上的兩個(gè)位置被連接到飛行器130。然而，在另外的示例中，系繩120可以在多個(gè)位置被連接到地面站110和/或飛行器130的任何部分。
[0028]地面站110可以用來保持和/或支撐飛行器130直到它處于工作模式。地面站110也可以被配置為允許飛行器130改變位置使得該器件的部署是可能的。此外，地面站110可以被進(jìn)一步地配置為在著陸期間接收飛行器130。地面站110可以由在懸浮和側(cè)風(fēng)飛行之間轉(zhuǎn)換時(shí)能夠適當(dāng)?shù)乇３诛w行器130連接和/或錨定到地面的任何材料形成。
[0029 ]此外，地面站110可以包括可改變系繩120的長度的一個(gè)或多個(gè)部件(未示出)，諸如絞盤。這樣的部件將隨后在本公開中更詳細(xì)地描述。例如，當(dāng)飛行器130被部署時(shí)，該一個(gè)或多個(gè)部件可以配置為將系繩120放出和/或從卷軸上放出。在一些實(shí)施方式中，該一個(gè)或多個(gè)部件可以配置為將系繩120放出和/或從卷軸上放出至預(yù)定的長度。作為示例，預(yù)定的長度可以等于或者小于系繩120的最大長度。此外，當(dāng)飛行器130在地面站110著陸時(shí)，該一個(gè)或多個(gè)部件可以配置為將系繩120卷回到卷軸上。
[0030]系繩120可以將由飛行器130產(chǎn)生的電能傳輸?shù)降孛嬲?10。此外，為了向飛行器130提供動(dòng)力用于起飛、著陸、懸浮飛行和/或向前飛行，系繩120可以傳輸電力到飛行器130。系繩120可以以任何形式和使用任何材料構(gòu)造，所述形式和材料可以允許由飛行器130產(chǎn)生的電能的傳輸、供應(yīng)和/或利用和/或電力至飛行器130的傳輸。系繩120也可以被配置為當(dāng)飛行器130處于工作模式時(shí)經(jīng)受住飛行器130的一種或多種力。例如，系繩120可以包括芯部，該芯部配置為當(dāng)飛行器130處于懸浮飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行時(shí)經(jīng)受住飛行器130的一種或多種力。芯部可以由任何高強(qiáng)度的纖維構(gòu)造。在一些示例中，系繩120可以具有固定的長度和/或可變的長度。例如，在至少一種這樣的示例中，系繩120可以具有140米的長度。然而，另外的長度也可以被使用。
[0031]飛行器130可以被配置為基本上沿著路徑150飛行以產(chǎn)生電能。當(dāng)在本公開中使用時(shí)，術(shù)語“基本上沿著”指的是精確地沿著和/或不顯著地影響如在這里描述的電能的產(chǎn)生和/或如在這里描述的使飛行器在某些飛行模式之間轉(zhuǎn)換的相對(duì)于精確地沿著的一次或多次偏離。
[0032]飛行器130可以包括各種類型的裝置諸如風(fēng)箏、直升機(jī)、翼和/或飛機(jī)，還有其它可能，或者采取所述各種類型的裝置的形式。飛行器130可以由金屬、塑料和/或另外的聚合物的剛性結(jié)構(gòu)形成。飛行器130可以由允許高的推重比和可用于公用事業(yè)應(yīng)用的電能的產(chǎn)生的任何材料形成。另外，所述材料可以被選擇以允許快速硬化、冗余和/或容錯(cuò)的設(shè)計(jì)，所述設(shè)計(jì)可以能夠應(yīng)付風(fēng)速和風(fēng)向上的大和/或突然的改變。其它的材料也可以用于飛行器的形成。
[0033]在各種不同的實(shí)施方式中，路徑150可以為各種不同的形狀。例如，路徑150可以是基本上圓形的。而且，在至少一個(gè)這樣的示例中，路徑150可以具有多達(dá)265米的半徑。當(dāng)在本公開中使用時(shí)，術(shù)語“基本上圓形的”指的是精確的圓形的和/或不顯著地影響如在這里描述的電能的產(chǎn)生的相對(duì)于精確的圓形的一次或多次偏離。用于路徑150的另外的形狀可以是卵形(諸如橢圓形)、果凍豆的形狀、數(shù)字8的形狀等。
[0034]如圖1所示，飛行器130可以包括主翼131、前部132、旋翼連接器133A-B、旋翼134A-D、尾梁135、尾翼136和垂直穩(wěn)定器137。這些部件中的任何部件可以被成形為允許部件使用升力抵抗重力和/或向前移動(dòng)飛行器130的任何形式。
[0035]主翼131可以向飛行器130提供主要的升力。主翼131可以是一個(gè)或多個(gè)剛性或柔性的機(jī)翼，并可以包括各種控制面，諸如小翅(winglet)、襟翼(flap)、方向舵、升降舵等。所述控制面可以用來在懸浮飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行期間穩(wěn)定飛行器130和/或減小對(duì)飛行器130的阻力。
[0036]主翼131可以是適合飛行器130進(jìn)行懸浮飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行的任何材料。例如，主翼131可以包括碳纖維和/或無堿玻璃。此外，主翼131可以具有多種尺寸。例如，主翼131可以具有對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的一種或多種尺寸。作為另一示例，主翼131可以具有8米的翼展、4平方米的面積和15的長寬比。前部132可以包括用于在飛行期間減少對(duì)飛行器130的阻力的一種或多種部件，諸如機(jī)頭(nose)。
[0037]旋翼連接器133A-B可以將旋翼134A-D連接到主翼131。在一些示例中，旋翼連接器133A-B可以采取一個(gè)或多個(gè)掛架(pylon)的形式，或者在形式上與一個(gè)或多個(gè)掛架類似。在此示例中，旋翼連接器133A-B被布置為使得旋翼134A-D在主翼131之間間隔開。在一些示例中，對(duì)應(yīng)的旋翼(例如旋翼134A和旋翼134B或者旋翼134C和旋翼134D)之間的垂直間隔可以是0.9米。
[0038]為了產(chǎn)生電能，旋翼134A-D可以被配置為驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。在此示例中，旋翼134A-D可以每個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)槳葉，諸如三個(gè)槳葉。所述一個(gè)或多個(gè)旋翼槳葉可以通過與風(fēng)的相互作用而旋轉(zhuǎn)，這可以用來驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。此外，旋翼134A-D也可以被配置為在飛行期間向飛行器130提供推力。利用此布置，旋翼134A-D可以用作一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)單元，諸如螺旋槳。盡管在此示例中旋翼134A-D被描述為四個(gè)旋翼，但是在另外的示例中，飛行器130可以包括可沿著主翼131間隔開的任何數(shù)量的旋翼，諸如少于四個(gè)旋翼或者多于四個(gè)旋翼。
[0039]尾梁135可以將主翼131連接到尾翼136。尾梁135可以具有各種尺寸。例如，尾梁135可以具有2米的長度。此外，在一些實(shí)施方式中，尾梁135可以采取飛行器130的主體和/或機(jī)身的形式。而且，在這樣的實(shí)施方式中，尾梁135可以攜帶有效負(fù)載。
[0040]尾翼136和/或垂直穩(wěn)定器137可以用來在懸浮飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行期間穩(wěn)定飛行器和/或減小對(duì)飛行器130的阻力。例如，尾翼136和/或垂直穩(wěn)定器137可以用來在懸浮飛行、向前飛行和/或側(cè)風(fēng)飛行期間維持飛行器130的俯仰。在此示例中，垂直穩(wěn)定器137被連接到尾梁135，尾翼136位于垂直穩(wěn)定器137之上。尾翼136可以具有各種尺寸。例如，尾翼136可以具有2米的長度。此外，在一些示例中，尾翼136可以具有0.45平方米的表面面積。此外，在一些示例中，尾翼136可以位于飛行器130的質(zhì)心之上I米處。
[0041]雖然以上已經(jīng)描述了飛行器130，但是應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的方法和系統(tǒng)可以涉及連接到系繩(諸如系繩120)的任何適合的飛行器。
[0042]B.AWT的說明性部件
[0043]圖2是示出AWT 200的部件的簡化方框圖。AWT 200可以采取AWT 100的形式或者在形式上類似于AWT 100。具體地，AWT 200包括地面站210、系繩220和飛行器230。地面站210可以采取地面站110的形式或者在形式上與地面站110類似，系繩220可以采取系繩120的形式或者在形式上與系繩120類似，飛行器230可以采取飛行器130的形式或者在形式上與飛行器130類似。
[0044]如圖2所示，地面站210可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器212、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214和程序指令216。處理器212可以是通用處理器或者專用處理器(例如數(shù)字信號(hào)處理器、特定用途集成電路等)。所述一個(gè)或多個(gè)處理器212可以被配置為執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序指令216，所述計(jì)算機(jī)可讀程序指令216被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214中并是可執(zhí)行的以提供這里描述的功能的至少一部分。
[0045]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，或者采取一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的形式，所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以被至少一個(gè)處理器212讀取或者訪問。所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括易失性和/或非易失性存儲(chǔ)部件，諸如光學(xué)、磁性、有機(jī)或者其它存儲(chǔ)器或者盤存儲(chǔ)器，其可以整體或者部分地與所述一個(gè)或多個(gè)處理器212中的至少一個(gè)集成。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214可以使用單個(gè)實(shí)際裝置(例如一個(gè)光學(xué)、磁性、有機(jī)或者其它存儲(chǔ)器或者盤存儲(chǔ)單元)實(shí)施，但是在另一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214可以使用兩個(gè)或更多實(shí)際裝置實(shí)施。
[0046]如所述的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214可以包括計(jì)算機(jī)可讀程序指令216以及可能的額外的數(shù)據(jù)，諸如地面站210的診斷數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214可以包括進(jìn)行或者促進(jìn)這里描述的功能中的一些或者全部的程序指令。
[0047]在另一個(gè)方面中，地面站210可以包括通信系統(tǒng)218。通信系統(tǒng)218可以包括允許地面站210經(jīng)由一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信的一種或多種無線接口和/或一種或多種有線線路接口。這樣的無線接口可以在一種或多種無線通信協(xié)議下提供通信，諸如藍(lán)牙、WiFi (例如IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn))、長期演進(jìn)(LTE)、WiMAX(例如IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn))、射頻ID(RFID)協(xié)議、近場通信(NFC)和/或其它無線通信協(xié)議。這樣的有線線路接口可以包括以太網(wǎng)接口、通用串行總線(USB)接口或者類似的接口以經(jīng)由電線、雙絞線、同軸電纜、光鏈路、光纖鏈路或者其它物理連接與有線線路網(wǎng)絡(luò)通信。地面站210可以經(jīng)由通信系統(tǒng)218而與飛行器230、另外的地面站和/或另外的機(jī)構(gòu)(例如指揮中心)通信。
[0048]在示例實(shí)施方式中，地面站210可以包括通信系統(tǒng)218，通信系統(tǒng)218可以允許近距離通信和遠(yuǎn)距離通信兩者。例如，地面站210可以被配置用于使用藍(lán)牙的近距離通信并可以被配置用于在CDMA協(xié)議下的遠(yuǎn)距離通信。在這樣的實(shí)施方式中，地面站210可以被配置為用作“熱點(diǎn)”；或者換句話說，用作遠(yuǎn)程支持設(shè)備(例如系繩220、飛行器230以及另外的地面站)與一種或多種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)諸如蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和/或因特網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)或者代理服務(wù)器。照這樣配置，地面站210可以促進(jìn)遠(yuǎn)程支持設(shè)備在其它情況下將不能獨(dú)自進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信。
[0049]例如，地面站210可以提供到遠(yuǎn)程設(shè)備的WiFi連接，并用作到移動(dòng)通訊服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的代理服務(wù)器或者網(wǎng)關(guān)，地面站210可以例如在LTE或者3G協(xié)議下連接到移動(dòng)通訊服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。地面站210還可以用作到另外的地面站或者控制站的代理服務(wù)器或者網(wǎng)關(guān)，否則遠(yuǎn)程設(shè)備可能不能訪問所述另外的地面站或者控制站。
[0050]此外，如圖2所示，系繩220可以包括傳輸部件222和通信鏈路224。傳輸部件222可以配置為將電能從飛行器230傳輸?shù)降孛嬲?10和/或?qū)㈦娔軓牡孛嬲?10傳輸?shù)斤w行器230。在各種不同的實(shí)施方式中，傳輸部件222可以采用各種不同的形式。例如，傳輸部件222可以包括被配置為傳輸電力的一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體。而且在至少一個(gè)這樣的示例中，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體可以包括鋁和/或可允許電流的傳導(dǎo)的任何其它的材料。此外，在一些實(shí)施方式中，傳輸部件222可以圍繞系繩220的芯部(未示出)。
[0051]地面站210可以通過通信鏈路224與飛行器230通信。通信鏈路224可以是雙向的并可以包括一種或多種有線和/或無線接口。此外，可以有構(gòu)成通信鏈路224的至少一部分的一個(gè)或多個(gè)路由器、開關(guān)和/或另外的裝置或網(wǎng)絡(luò)。
[0052]此外，如圖2所示，飛行器230可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器232、動(dòng)力系統(tǒng)234、電力產(chǎn)生/轉(zhuǎn)換部件236、通信系統(tǒng)238、一個(gè)或多個(gè)處理器242、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244、程序指令246、以及控制系統(tǒng)248。
[0053]在各種不同的實(shí)施方式中，傳感器232可以包括各種不同的傳感器。例如，傳感器232可以包括全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。GPS接收器可以被配置為提供眾所周知的GPS系統(tǒng)(其可以被稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNNS))的典型的數(shù)據(jù)，諸如飛行器230的GPS坐標(biāo)。這樣的GPS數(shù)據(jù)可以被AWT 200利用以提供這里描述的各種各樣的功能。
[0054]作為另一示例，傳感器232可以包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)傳感器，諸如一個(gè)或多個(gè)風(fēng)速管。所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)傳感器可以被配置為檢測可見的和/或相對(duì)的風(fēng)。這樣的風(fēng)數(shù)據(jù)可以被AWT 200利用以提供這里描述的各種各樣的功能。
[0055]仍然作為另一示例，傳感器232可以包括慣性測量單元(MU) JMU可以包括加速度計(jì)和陀螺儀兩者，加速度計(jì)和陀螺儀可以一起用于確定飛行器230的方位。具體地，加速度計(jì)能夠測量飛行器230相對(duì)于地球的取向，而陀螺儀測量圍繞軸(諸如飛行器230的中心線)的旋轉(zhuǎn)速度。IMU可商業(yè)化地獲得為低成本、低功率的封裝。例如，IMU可以采取小型化微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或者納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的形式，或者包括小型化微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或者納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)。其它類型的頂U(kuò)也可以被使用。除了加速度計(jì)和陀螺儀之外，頂U(kuò)還可以包括可幫助更好地確定位置的其它傳感器。這樣的傳感器的兩個(gè)示例是磁力計(jì)和壓力傳感器。其它示例也是可能的。
[0056]雖然加速度計(jì)和陀螺儀在確定飛行器230的方位方面可以是有效的，但是測量中的微小誤差可以隨著時(shí)間的過去而加劇并導(dǎo)致更顯著的誤差。然而，示例的飛行器230可以能夠通過使用磁力計(jì)測量方向來減輕或者減小這樣的誤差。例如，飛行器230可以使用借助容錯(cuò)冗余位置和速度估算的漂移緩解(drift mitigat1n)。磁力計(jì)的一個(gè)示例是低功率數(shù)字3軸磁力計(jì)，其可以被用來實(shí)現(xiàn)用于精確的航向信息的方位獨(dú)立電子羅盤。然而，其它類型的磁力計(jì)也可以被使用。
[0057]飛行器230也可以包括壓力傳感器或者氣壓計(jì)，所述壓力傳感器或者氣壓計(jì)可以用來確定飛行器230的高度?；蛘撸T如聲波高度計(jì)或者雷達(dá)高度計(jì)的其它傳感器可以用于提供尚度的指不，其可以幫助提尚IMU的準(zhǔn)確性和/或防止IMU的漂移。
[0058]如所述的，飛行器230可以包括動(dòng)力系統(tǒng)234。在各種不同的實(shí)施方式中，動(dòng)力系統(tǒng)234可以采取各種不同的形式。例如，動(dòng)力系統(tǒng)234可以包括用于提供動(dòng)力到飛行器230的一個(gè)或多個(gè)電池。在一些實(shí)施方式中，所述一個(gè)或多個(gè)電池可以是可再充電的，并且每個(gè)電池可以經(jīng)由電池與電源之間的有線連接和/或經(jīng)由無線充電系統(tǒng)被再充電，該無線充電系統(tǒng)諸如為向內(nèi)部電池施加外部的隨時(shí)間變化的磁場的感應(yīng)充電系統(tǒng)和/或使用從一個(gè)或多個(gè)太陽能電池板收集的能量的充電系統(tǒng)。
[0059]作為另一示例，動(dòng)力系統(tǒng)234可以包括用于提供動(dòng)力到飛行器230的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)或引擎。在一些實(shí)施方式中，所述一個(gè)或多個(gè)電機(jī)或者引擎可以由諸如烴基燃料的燃料提供動(dòng)力。并且在這樣的實(shí)施方式中，燃料可以被儲(chǔ)存在飛行器230上并通過一個(gè)或多個(gè)流體導(dǎo)管諸如管道被輸送到所述一個(gè)或多個(gè)電機(jī)或者引擎。在一些實(shí)施方式中，動(dòng)力系統(tǒng)234可以被全部或者部分地實(shí)施在地面站210上。
[0060]如所述的，飛行器230可以包括電力產(chǎn)生/轉(zhuǎn)換部件236。在各種不同的實(shí)施方式中，電力產(chǎn)生/轉(zhuǎn)換部件326可以采取各種不同的形式。例如，電力產(chǎn)生/轉(zhuǎn)換部件236可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)，諸如高速直驅(qū)發(fā)電機(jī)。利用此布置，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)可以被一個(gè)或多個(gè)旋翼諸如旋翼134A-D驅(qū)動(dòng)。而且在至少一個(gè)這樣的示例中，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)可以以全額定功率在11.5米每秒的風(fēng)速中以可超過百分之60的利用率運(yùn)轉(zhuǎn)，并且所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生從40千瓦到600兆瓦的電功率。
[0061 ]此外，如所述的，飛行器230可以包括通信系統(tǒng)238。通信系統(tǒng)238可以采取通信系統(tǒng)218的形式或者在形式上與通信系統(tǒng)218類似。飛行器230可以通過通信系統(tǒng)238而與地面站210、另外的飛行器和/或另外的機(jī)構(gòu)(例如指揮中心)通信。
[0062]在一些實(shí)施方式中，飛行器230可以被配置為用作“熱點(diǎn)”；或者換句話說，用作遠(yuǎn)程支持設(shè)備(例如地面站210、系繩220、另外的飛行器)與一種或多種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)諸如蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和/或因特網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)或者代理服務(wù)器。照這樣配置，飛行器230可以促進(jìn)遠(yuǎn)程支持設(shè)備在其它情況下將不能獨(dú)自進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信。
[0063]例如，飛行器230可以提供到遠(yuǎn)程設(shè)備的WiFi連接，并用作到移動(dòng)通訊服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的代理服務(wù)器或者網(wǎng)關(guān)，飛行器230可以例如在LTE或者3G協(xié)議下連接到移動(dòng)通訊服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。飛行器230還可以用作到另外的飛行器或者控制站的代理服務(wù)器或者網(wǎng)關(guān)，否則遠(yuǎn)程設(shè)備可能不能訪問所述另外的飛行器或者控制站。
[0064]如所述的，飛行器230可以包括所述一個(gè)或多個(gè)處理器242、程序指令244和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器246。所述一個(gè)或多個(gè)處理器242可以被配置為執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀程序指令246，計(jì)算機(jī)可讀程序指令246被保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244中并是可執(zhí)行的以提供這里描述的功能的至少一部分。所述一個(gè)或多個(gè)處理器242可以采取所述一個(gè)或多個(gè)處理器212的形式或者在形式上與所述一個(gè)或多個(gè)處理器212類似，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器244可以采取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214的形式或者在形式上與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器214類似，程序指令246可以采取程序指令216的形式或者在形式上與程序指令216類似。
[0065]此外，如所述的，飛行器230可以包括控制系統(tǒng)248。在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)248可以被配置為執(zhí)行這里描述的一種或多種功能?？刂葡到y(tǒng)248可以以機(jī)械系統(tǒng)和/或以硬件、固件和/或軟件實(shí)施。作為一個(gè)示例，控制系統(tǒng)248可以采取存儲(chǔ)在非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的程序指令和執(zhí)行所述指令的處理器的形式?？刂葡到y(tǒng)248可以完全或者部分地實(shí)施在飛行器230上和/或遠(yuǎn)離飛行器230定位的至少一個(gè)機(jī)構(gòu)諸如地面站210上?？傮w上，控制系統(tǒng)248被實(shí)施的方式可以根據(jù)具體的應(yīng)用而變化。
[0066]雖然以上已經(jīng)描述了飛行器230，但是應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的方法和系統(tǒng)可以涉及連接到系繩(諸如系繩230和/或系繩110)的任何適合的飛行器。
[0067]C.地面站的說明性部件
[0068]圖3A示出用于AWT的飛行器(諸如圖1中示出的飛行器130)的地面站的透視圖。地面站300可以與圖2的地面站210或圖1的地面站110相同或者類似。圖3A僅是代表性的，并且沒有示出所有的部件。例如，額外的結(jié)構(gòu)或限制部件可以沒有被示出。
[0069]地面站300可以包括直立塔302、平臺(tái)305、絞盤組件306、系繩末端安裝座350和停放組件314。塔302和平臺(tái)305可以用來促進(jìn)飛行器(諸如圖1中示出的AWT的飛行器130)的停放和起飛。在一些實(shí)施方式中，平臺(tái)305可以是飛行器諸如飛行器130能夠停放在其上(例如在著陸時(shí))的停放平臺(tái)。
[0070]地面站300還可以包括絞盤卷筒310和絞盤組件(未示出)，絞盤卷筒310和絞盤組件兩者可以被聯(lián)接到平臺(tái)305。平臺(tái)305可以被聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件304，從而被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到直立塔302。借助于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件304，絞盤組件、絞盤卷筒310和平臺(tái)305可以繞軸諸如繞直立軸旋轉(zhuǎn)(例如在方位面中旋轉(zhuǎn))ο旋轉(zhuǎn)構(gòu)件304可以例如是被動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)或者利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)。按這樣的方式，平臺(tái)305可以繞直立軸主動(dòng)或被動(dòng)地旋轉(zhuǎn)(在圖3A中由箭頭304a代表性地表示)。雖然公開的實(shí)施方式利用了回轉(zhuǎn)環(huán)，但是可允許平臺(tái)305繞塔302旋轉(zhuǎn)的任何旋轉(zhuǎn)軸承或者其它配置可以被使用。塔302可以是管狀鋼結(jié)構(gòu)，然而能夠解決空中飛行載荷的任何結(jié)構(gòu)可以被使用。
[0071]系繩320可以經(jīng)由系繩末端安裝座350連接到地面站300，并在絞盤卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)纏繞到絞盤卷筒310上。系繩320可以包括連接到AWT的飛行器的系繩遠(yuǎn)端、系繩主體和系繩近端。系繩320可以包括一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體，所述一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體具有導(dǎo)體近端和聯(lián)接到AWT的飛行器的導(dǎo)體遠(yuǎn)端。導(dǎo)體遠(yuǎn)端可以聯(lián)接到AWT的飛行器。系繩末端安裝座350可以以各種方式聯(lián)接到絞盤卷筒310。例如，系繩末端安裝座可以連接到支撐結(jié)構(gòu)360，支撐結(jié)構(gòu)360被連接到絞盤卷筒310。系繩320可以經(jīng)由水平絞線器(未示出)引導(dǎo)到絞盤卷筒310上。
[0072]有利地，平臺(tái)305(以及包括絞盤卷筒310的絞盤組件)可以響應(yīng)于由系繩320施加到系繩末端安裝座350的偏置壓力而旋轉(zhuǎn)。例如，如果連接到系繩320的AWT相對(duì)于絞盤卷筒310(或者平臺(tái)305)改變其方位角，則系繩320可以施加偏置壓力到系繩末端安裝座350，這又可以使得平臺(tái)305被動(dòng)地朝向偏置方向旋轉(zhuǎn)。
[0073]替代地或另外地，系繩末端安裝座350可以包括檢測由系繩320施加到系繩末端安裝座350的偏置壓力的傳感器。該傳感器可以是壓力傳感器、力傳感器、振動(dòng)傳感器、或者被配置為檢測偏置壓力的任何其它傳感器。響應(yīng)于檢測到偏置壓力，電機(jī)(未示出)或者其它主動(dòng)部件于是可以引起平臺(tái)305相對(duì)于塔302且在偏置的方向上旋轉(zhuǎn)。允許或者引起平臺(tái)305和絞盤組件繞塔302旋轉(zhuǎn)并面向由系繩320施加的拉力是有利的，因?yàn)檫B同其它的好處，它可以減小作用在地面站300的部件上的側(cè)面負(fù)載力和其它不希望的力。
[0074]D.系繩末端安裝座的說明性部件
[0075]圖3B示出用于AWT的飛行器(諸如圖1中示出的飛行器130)的地面站的透視圖。地面站300可以與圖3A的地面站300、圖2的地面站210或者圖1的地面站110相同或者類似。圖3B僅是代表性的，并且沒有示出所有的部件。例如，另外的結(jié)構(gòu)或限制部件可以沒有被示出。
[0076]如圖3B所示，系繩末端安裝座350可以被聯(lián)接到絞盤卷筒310，并可以包括一個(gè)或多個(gè)萬向節(jié)(例如萬向節(jié)352A和352B)、滑動(dòng)環(huán)354和主軸356。每個(gè)萬向節(jié)(諸如萬向節(jié)352A和352B)可以是允許系繩末端安裝座350繞軸旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)。在示例實(shí)施方式中，系繩末端安裝座350可以具有兩個(gè)萬向節(jié)352A和352B，所述兩個(gè)萬向節(jié)352A和352B允許系繩末端安裝座350繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。例如，萬向節(jié)352A可以被配置為允許系繩末端安裝座350繞主軸(諸如俯仰軸或者Z軸)以η至-η的角度范圍旋轉(zhuǎn)(對(duì)于系繩末端安裝座的當(dāng)前的取向，在圖3Β中被代表性地表示為箭頭352ζ)。另外，萬向節(jié)352Β可以被配置為允許系繩末端安裝座350繞副軸(諸如方位軸或X軸)以Φ至-Φ的角度范圍旋轉(zhuǎn)(對(duì)于系繩末端安裝座的當(dāng)前取向，在圖3Β中被代表性地示出為箭頭352χ)。在圖3Β中，萬向節(jié)352Α和352Β被示出為具有彼此垂直取向的旋轉(zhuǎn)軸；然而主軸和副軸可以以不同于垂直的某種取向定位。此外，萬向節(jié)352Α和352Β可以另外地或替代地被配置為旋轉(zhuǎn)而沒有關(guān)于角度范圍的限制(即萬向節(jié)能夠繞它的軸完全地旋轉(zhuǎn))或者具有對(duì)角度范圍的變化的限制。另外，在系統(tǒng)中可以有多于兩個(gè)或少于兩個(gè)的萬向節(jié)。
[0077]每個(gè)萬向節(jié)352Α和352Β可以包括軸承系統(tǒng)。軸承系統(tǒng)可以有利地具有低的傾覆力矩以允許容易的旋轉(zhuǎn)。在示例實(shí)施方式中，軸承系統(tǒng)包括兩個(gè)徑向軸承，其中靠近萬向節(jié)系統(tǒng)的每一端安置一個(gè)軸承。每個(gè)萬向節(jié)352Α和352Β還可以包括編碼器，諸如旋轉(zhuǎn)編碼器。編碼器可以提供與萬向節(jié)的繞其旋轉(zhuǎn)軸的速度、運(yùn)動(dòng)和/或位置相關(guān)的反饋。
[0078]系繩末端安裝座350可以包括滑動(dòng)環(huán)354，滑動(dòng)環(huán)354包括靜止部分354Α和可旋轉(zhuǎn)部分354B?；瑒?dòng)環(huán)可以是允許電力和電信號(hào)從旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)傳輸?shù)焦潭ńY(jié)構(gòu)的任何機(jī)電裝置，并可以在無限制的、間歇的或連續(xù)旋轉(zhuǎn)期間被使用。
[0079]如圖3B所示，滑動(dòng)環(huán)354可以直接連接到系繩末端安裝座350。例如，滑動(dòng)環(huán)354的靜止部分354A可以被機(jī)械地聯(lián)接到萬向節(jié)352A。靜止部分354A還可以被電聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)部分354B，可旋轉(zhuǎn)部分354B又可以電聯(lián)接到系繩320，從而允許系繩320旋轉(zhuǎn)同時(shí)仍然傳遞電力和/或電信號(hào)到地面站300。例如，系繩320中包括的一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體358的導(dǎo)體近端可以被電聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)354的可旋轉(zhuǎn)部分354B。圖3C示出系繩320和一個(gè)或多個(gè)被絕緣的導(dǎo)體358的放大截面圖。滑動(dòng)環(huán)354可以主動(dòng)地旋轉(zhuǎn)(例如利用伺服電機(jī))或者被動(dòng)地旋轉(zhuǎn)(例如利用通過旋轉(zhuǎn)的系繩的作用而儲(chǔ)存在扭力彈簧中的勢能)。
[0080]系繩末端安裝座還可以包括主軸356。主軸356可以是一長度的套，所述套從系繩末端安裝座350延伸，并且系繩320穿過所述套或者沿其固定。主軸356可以具有兩端，主軸近端356a和主軸遠(yuǎn)端356b。
[0081 ] 主軸近端356a可以連接到系繩末端安裝座350。主軸遠(yuǎn)端356b可以向系繩的遠(yuǎn)端位置延伸某一距離。主軸遠(yuǎn)端356b可以包括軸承系統(tǒng)，例如徑向軸承，該軸承系統(tǒng)可以用來適應(yīng)系繩320的在主軸356內(nèi)或者繞主軸356的旋轉(zhuǎn)。
[0082]在另一個(gè)方面中，主軸356可以幫助減小系繩末端安裝座350的多個(gè)部分上(諸如萬向節(jié)352A和352B和/或滑動(dòng)環(huán)354上)的彎曲載荷。例如，如果系繩320被連接到AWT的處于側(cè)風(fēng)飛行的飛行器，則系繩320可以作為彎曲載荷作用在系繩末端安裝座350的那些及其它部分上。主軸356可以延伸系繩320在系繩末端安裝座350上的接觸點(diǎn)。例如，圖3B示出主軸356將系繩320在系繩末端安裝座350上的接觸點(diǎn)延伸從356a至356b的距離。因此，主軸356也可以增大系繩320在系繩末端安裝座350上具有的杠桿作用，該杠桿作用又可以有利地幫助增強(qiáng)系繩末端安裝座350的轉(zhuǎn)向和跟隨系繩320的能力。如圖3B所示，主軸356充當(dāng)杠桿，并與無主軸356時(shí)存在的杠桿作用相比，從系繩320向系繩末端安裝座350施加更大的杠桿作用。
[0083]例如，對(duì)于不包括主軸的系繩末端安裝座，來自系繩的偏置壓力將繞萬向節(jié)軸中的一個(gè)或多個(gè)施加相對(duì)少量的旋轉(zhuǎn)扭矩到系繩末端安裝座。例如，相對(duì)于示例性的軸，偏斜的系繩可以在一距離對(duì)系繩末端安裝座施加力矢量F，其中A可以是從測量扭矩的位置到施加力的點(diǎn)的位移矢量。扭矩T1可以被計(jì)算為矢量F與A的叉積。(T1=Ax F，其中X代表叉積)。
[0084]相反，包括主軸356的系繩末端安裝座350在大于A的距離矢量對(duì)于相同的所施加的系繩力F將必然遭受更大的扭矩。例如，如圖3B所示，如果所施加的系繩力F在系繩遠(yuǎn)端356b處被施加，其中B可以是從扭矩被量測的位置到施加力的點(diǎn)的位移矢量(其中B大于A)，則所得到的扭矩!^可以被計(jì)算為矢量F與B的叉積。(T2 = B X F，其中X代表叉積)。因?yàn)槲灰剖噶緽具有比位移矢量A更大的量，所以施加到系繩末端安裝座350的所得扭矩!^將總是比沒有利用主軸356的情況下將被施加到系繩末端安裝座350的扭矩!^具有更大的量。
[0085]另外地或者替代地，主軸356可以幫助將系繩320和系繩末端安裝座350對(duì)準(zhǔn)，這又可以有利地幫助減小系繩末端安裝座350的軸承上的束縛力(binding force)的可能性。例如，當(dāng)與不包括主軸356的系繩末端安裝座350—起使用時(shí)，系繩320可以遵循路徑370。相反，當(dāng)如圖3B中所示與包括主軸356的系繩末端安裝座350—起使用時(shí)，系繩320可以遵循路徑372。路徑372具有系繩320的與系繩末端安裝座350的軸共線的更長的長度。例如，如圖3B所示，路徑372具有與系繩末端安裝座350的y軸對(duì)準(zhǔn)的系繩長度B。比較起來，路徑370僅具有與系繩末端安裝座的y軸對(duì)準(zhǔn)的系繩長度A。系繩320的與系繩末端安裝座350的軸的這種對(duì)準(zhǔn)是有利的，因?yàn)樗梢詭椭鷾p小系繩末端安裝座上的可能的束縛力，例如沿著y軸的對(duì)準(zhǔn)可以幫助減小在一個(gè)或多個(gè)萬向節(jié)352的軸軸承上的可能的束縛力。
[0086]另外地或替代地，主軸遠(yuǎn)端356b可以包括傳感器(例如，力傳感器諸如應(yīng)變計(jì)或者負(fù)載傳感器)。例如，力傳感器可以用來確定系繩320對(duì)主軸遠(yuǎn)端356b的力。這個(gè)力可以用來確定是否主動(dòng)地旋轉(zhuǎn)地面站300的一部分。例如，如果所確定的系繩320對(duì)主軸遠(yuǎn)端356b的力超過臨界值，則絞盤組件可以在減小力的方向上主動(dòng)地旋轉(zhuǎn)絞盤卷筒310。為了在系繩320被加載時(shí)幫助容納系繩320的伸長，系繩320可以被允許在所述傳感器內(nèi)或者沿著所述傳感器滑動(dòng)。
[0087]圖3C示出根據(jù)示例實(shí)施方式的具有被絕緣的電導(dǎo)體的系繩的截面圖。系繩320可以具有如之前描述的一個(gè)或多個(gè)被絕緣的電導(dǎo)體358。
[0088]圖4示出用于一種AWT的飛行器(諸如圖1中示出的飛行器130)的地面站的系繩末端安裝座的可選實(shí)施方式的透視圖。系繩末端安裝座450可以與圖3B的系繩末端安裝座350相同或者類似。圖4僅是代表性的，并且沒有示出所有的部件。例如，另外的結(jié)構(gòu)或限制部件可以沒有被示出。
[0089]系繩末端安裝座450可以包括萬向節(jié)452A和452B、滑動(dòng)環(huán)454、主軸456、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458、編碼器460A和460B、萬向節(jié)軸承系統(tǒng)462A和462B、主軸軸承系統(tǒng)464和主軸傳感器466。這些部件可以按與已經(jīng)描述的那些部件相同或者類似的方式與系繩420和地面站一起工作。
[0090]如上所述，例如，系繩420可以由于AWT的飛行器的側(cè)風(fēng)飛行模式而旋轉(zhuǎn)。在示例實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以主動(dòng)地或被動(dòng)地旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)環(huán)454的可旋轉(zhuǎn)部分和/或主軸456。如圖4所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以被直接連接到滑動(dòng)環(huán)454，或者它可以經(jīng)由傳動(dòng)鏈或其它的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)被聯(lián)接到滑動(dòng)環(huán)454。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以主動(dòng)地旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)環(huán)454的可旋轉(zhuǎn)部分以跟隨系繩420的旋轉(zhuǎn)。例如，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以是伺服電機(jī)。在另一方面中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以被動(dòng)地旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)環(huán)454的可旋轉(zhuǎn)部分以跟隨系繩420的旋轉(zhuǎn)。例如，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)458可以是扭力彈簧，其儲(chǔ)存來自旋轉(zhuǎn)的系繩的作用的勢能P，直到勢能P大于轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)環(huán)454的可旋轉(zhuǎn)部分所需的傾覆力矩M。
[0091]X.結(jié)論
[0092]雖然這里已經(jīng)公開了各種各樣的方面和實(shí)施方式，但是另外的方面和實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的。這里公開的各種各樣的方面和實(shí)施方式是為了說明的目的，而不意欲進(jìn)行限制，實(shí)際的范圍和精神由權(quán)利要求書指明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種系繩末端安裝座，包括: 萬向節(jié)系統(tǒng)，包括: 第一萬向節(jié)，包括主軸承系統(tǒng)，并且其中所述第一萬向節(jié)被配置用于基本上繞主軸的運(yùn)動(dòng)； 第二萬向節(jié)，包括副軸承系統(tǒng)，并且其中所述第二萬向節(jié)被配置用于基本上繞副軸的運(yùn)動(dòng)； 滑動(dòng)環(huán)，包括靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分，其中所述滑動(dòng)環(huán)的所述靜止部分被聯(lián)接到所述第二萬向節(jié)，其中所述靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接，并且其中所述可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接到系繩；以及 主軸，包括主軸近端和主軸遠(yuǎn)端，其中所述主軸被配置為約束所述系繩的一部分，并且其中所述主軸近端被聯(lián)接到所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分。2.如權(quán)利要求1所述的主軸，還包括主軸軸承系統(tǒng)，其中所述軸承系統(tǒng)位于所述主軸遠(yuǎn)端，并且其中所述軸承系統(tǒng)提供可旋轉(zhuǎn)的表面，倚著所述可旋轉(zhuǎn)的表面所述系繩可相對(duì)于所述主軸旋轉(zhuǎn)。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 連接到所述主軸遠(yuǎn)端的力傳感器，其中所述力傳感器被配置為測量由所述系繩施加到所述主軸的系繩力。4.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述力傳感器是負(fù)載傳感器。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述力傳感器是應(yīng)變計(jì)。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述副軸基本上垂直于所述主軸。7.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 扭力彈簧，包括彈簧近端和彈簧遠(yuǎn)端，其中所述彈簧近端聯(lián)接到所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分，所述彈簧遠(yuǎn)端聯(lián)接到所述系繩。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 連接到所述滑動(dòng)環(huán)的伺服電機(jī)，其中所述伺服電機(jī)被配置為響應(yīng)于所述系繩的旋轉(zhuǎn)而使所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)。9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述系繩包括至少一個(gè)被絕緣的電導(dǎo)體，并且其中所述至少一個(gè)導(dǎo)體包括: 導(dǎo)體近端，在所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分處終止;和 導(dǎo)體遠(yuǎn)端。10.一種系繩末端安裝座，包括: 萬向節(jié)系統(tǒng)，包括: 第一萬向節(jié)，包括主軸承系統(tǒng)和主編碼器，其中所述第一萬向節(jié)被配置用于基本上繞主軸的運(yùn)動(dòng)； 第二萬向節(jié)，包括副軸承系統(tǒng)和副編碼器，聯(lián)接到所述第一萬向節(jié)，其中所述第二萬向節(jié)被配置用于基本上繞副軸的運(yùn)動(dòng)； 滑動(dòng)環(huán)，包括靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分，其中所述滑動(dòng)環(huán)的所述靜止部分被聯(lián)接到所述第二萬向節(jié)，其中所述靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接，并且其中所述可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接到系繩；以及 主軸，包括主軸近端和主軸遠(yuǎn)端，其中所述主軸被配置為約束所述系繩的一部分，并且其中所述主軸近端被聯(lián)接到所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分。11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述主編碼器被配置為測量所述系繩末端安裝座的繞主軸的位置。12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述主編碼器被配置為測量所述系繩的繞主軸的速度。13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述副編碼器被配置為測量所述系繩末端安裝座的繞副軸的位置。14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述副編碼器被配置為測量所述系繩末端安裝座的繞副軸的速度。15.—種系統(tǒng)，包括: 系繩，包括: 聯(lián)接到飛行器的系繩遠(yuǎn)端； 聯(lián)接到所述飛行器的至少一個(gè)被絕緣的電導(dǎo)體； 系繩主體；以及 系繩近端;和 系繩末端安裝座，包括: 萬向節(jié)系統(tǒng)，包括； 俯仰軸萬向節(jié)，包括俯仰軸承系統(tǒng)和俯仰編碼器，其中所述俯仰軸萬向節(jié)被配置用于基本上繞俯仰軸的運(yùn)動(dòng)； 方位軸萬向節(jié)，包括方位軸承系統(tǒng)和方位編碼器，聯(lián)接到所述俯仰軸萬向節(jié)，其中所述方位軸萬向節(jié)被配置用于基本上繞方位軸的運(yùn)動(dòng)； 滑動(dòng)環(huán)，包括靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分，其中所述滑動(dòng)環(huán)的所述靜止部分被聯(lián)接到所述方位軸萬向節(jié)，其中所述靜止部分和可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接，并且其中所述可旋轉(zhuǎn)部分被電聯(lián)接到所述至少一個(gè)被絕緣的電導(dǎo)體； 聯(lián)接到所述滑動(dòng)環(huán)的伺服電機(jī)，其中所述伺服電機(jī)被配置為響應(yīng)于所述系繩的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)所述滑動(dòng)環(huán)；以及 主軸，包括主軸近端和主軸遠(yuǎn)端，其中所述主軸被配置為約束所述系繩主體的一部分，并且其中所述主軸近端被聯(lián)接到所述滑動(dòng)環(huán)的所述可旋轉(zhuǎn)部分。16.如權(quán)利要求15所述的主軸，還包括主軸軸承系統(tǒng)，其中所述主軸軸承系統(tǒng)位于所述主軸遠(yuǎn)端，并且其中所述主軸軸承系統(tǒng)提供可旋轉(zhuǎn)的表面，倚著所述可旋轉(zhuǎn)的表面所述系繩主體可相對(duì)于所述主軸遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)。17.如權(quán)利要求15所述的裝置，還包括: 連接到所述主軸遠(yuǎn)端的力傳感器，其中所述力傳感器被配置為測量由所述系繩施加到所述主軸的系繩力。18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述力傳感器是負(fù)載傳感器。19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述力傳感器是應(yīng)變計(jì)。20.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述俯仰軸基本上垂直于所述方位軸。
【文檔編號(hào)】H01R13/58GK105980252SQ201480075177
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月8日
【發(fā)明人】B.哈克曼, C.哈德姆, D.范德林德, R.納爾遜
【申請人】谷歌公司