專利名稱：剛性氣球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及比空氣輕(lighter-than-air)的氣球，本發(fā)明特別涉及帶有剛性骨架的比空氣輕的氣球。
背景技術(shù)：
一般制作有連續(xù)的彎曲形狀和明確的角度或邊緣的氣球是困難的。大部分氣球?yàn)榱耸棺钌俚谋砻娣e取得最大的體積而形成球形。當(dāng)壓力增加時(shí)氣球的薄材料自然也變成球形。為了取得所需的非球形，那么必須提供保持氣球的薄材料的支撐支架。然而在過去即使針對這些目的選擇最有效的材料，這類支架的重量還是通常要求那些在家庭或類似場合等處不實(shí)用的尺寸的相應(yīng)體積。因此氦氣球典型地形成球形，并帶有控制氣球上升的某種綁束設(shè)備。
于1977年6月28日授予W.Cooke的美國專利NO.4,032,086披露了一種航空器或水溫自動調(diào)節(jié)器，其中將一個(gè)柔性材料的密封封套安裝在一個(gè)柔性支架上，當(dāng)內(nèi)部空氣被排出從而使封套處于真空或部分真空后，柔軟支架可以使封套膨脹。通過控制支架來調(diào)整封套的體積，可以在飛行中控制或上升前準(zhǔn)確確定該設(shè)備的上升或浮起。
于1977年8月2日授予S.Schwartz的美國專利NO.4,038,777披露了一種能夠形成非球形的充氣氣球狀物體。采用摻入高模量石墨的環(huán)氧材料以防止該膨脹物體的變形。要求使用繩或重物來防止氣球的上升。
于1978年9月12日授予D.Wheeler的美國專利NO.4,113,206披露了一種比空氣輕的設(shè)備，其包括一個(gè)薄且柔軟的氣密性精巧封套，該封套平放在一個(gè)重量輕且開口粗糙的球形內(nèi)部支架上。
與氣球和比空氣輕的設(shè)備相關(guān)的其它設(shè)備包括于2001年6月14日授予T.Bertrand的美國專利NO.2001/0003505A1披露了一種由拉緊的繩綁住氣球的輕型設(shè)備；于1990年5月15日授予C.Lovik的美國專利NO.4,925,426披露了一種由剛性桿狀成形件組成的開口骨架結(jié)構(gòu)，成形件由塑膠細(xì)繩、金屬絲或類似物制成，成形件可以插入到常規(guī)形狀和尺寸的不充氣的氣球內(nèi)部，以至氣球膨脹時(shí)氣球的橡膠側(cè)壁材料通過成形件的開口向外突出而產(chǎn)生球根狀凸起；于1992年5月26日授予J.Peterson的美國專利NO.5,115,997披露了具有相對低的上升/重量比率的系留監(jiān)視氣球；于1992年5月26日授予L.Olive的美國專利NO.5,115,998披露了一種雙層環(huán)形氣球，其膨脹所需的氣體比體積顯示出的氣體少；于1994年8月2日授予M.Epstein的美國專利No.O5,334,072披露了一種膨脹體(例如氣球)和其固定部件；于1999年3月16日授予B.Larsen的美國專利NO.5,882,240披露了一種玩具飛船；于2001年8月21日授予K.Komaba的美國專利NO.6,276,984披露了在其表面安裝有粘接部件的氣球；1989年9月25日公布的日本專利NO.1238890披露了動物形或其它復(fù)雜形狀的塑膠薄膜氣球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種設(shè)備，其包括；對比空氣輕的氣體有低滲透率的柔性材料，該柔性材料形成一個(gè)腔室；至少一個(gè)連接到柔軟材料上構(gòu)件，從而當(dāng)腔室充氣至一已知水平時(shí)，該設(shè)備在外界環(huán)境下基本上自然地懸浮。
本發(fā)明提供一種剛性氦氣球，其包括第一表皮部分；第二表皮部分，該第二表皮部分在它們外圍以雙重接縫的方式連接到所述第一表皮上，該雙重接縫形成沿著第一和第二表皮部分的外圍延伸的通道；設(shè)置在第一和第二表皮部分之間的充氦氣的腔室；至少一個(gè)設(shè)置在所述通道部分中的桿部分，所述桿部分有相對端；和至少一個(gè)連接器，該連接器固定到所述相對桿端的至少一端以使所述桿部件保持在所述通道部分中。
本發(fā)明提供一種剛性氦氣球，其包括第一表皮部分；第二表皮部分，該第二表皮部分在第一外圍接縫和第二外圍接縫處和所述的第一表皮部分連接，所述的第二外圍接縫和所述的第一外圍接縫間隔開；設(shè)置在第一和第二表皮部分之間的充氦氣的腔室；在所述第一外圍接縫和所述第二外圍接縫之間形成的通道部分，所述通道部分有至少兩個(gè)桿孔；至少一個(gè)位于所述通道部分中的玻璃纖維桿部件，所述桿部件有相對端；和固定到所述相對桿端的至少一端的連接器，其中所述第一和第二表皮部分用聚乙烯對苯二酸酯制成。


本發(fā)明通過舉例的方式說明，并且不限于附圖里，在附圖里相同的標(biāo)記表示相似的部件。應(yīng)當(dāng)說明，本發(fā)明中所提到的“一”或“一個(gè)”實(shí)施例不一定是相同的實(shí)施例而意味著至少一個(gè)。
圖1是本發(fā)明的剛性氦氣球的整體透視圖；圖2是沿圖1的線2-2的剖面圖；圖3是本發(fā)明的剛性氦氣球的透視圖；圖4是剛性氣球的可選擇實(shí)施例的示圖；圖5是剛性氣球的可選擇實(shí)施例的示圖；圖6是剛性氣球的一個(gè)實(shí)施例中保持構(gòu)件的套管的示圖。
在整個(gè)附圖中相似的附圖標(biāo)記一直表示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的剛性氦氣球的整體透視圖。如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)號為10的氣球較小并且能夠很容易的用作室內(nèi)使用的玩具。如圖2所示，氣球10由表皮部分12和14，例如氣球10的上半部分和下半部分組成。表皮部分12和14可以形成氣球10所需的任何形狀。在圖1-2所示的實(shí)施例中，表皮部分12和14成形以使當(dāng)上半部分和下半部分連接在一起時(shí)，形成的氣球10是飛碟狀的兩面凸形氣球。表皮部分12和14可以用任何合適的低氣體滲透率、能熱密封的材料制成。在一個(gè)實(shí)施例里，表皮部分12和14用聚乙烯對苯二甲酸酯制成(以商標(biāo)Mylar出售，該商標(biāo)為Delaware，Wilmington的E.I.duPont deNemours & Co的一個(gè)商標(biāo))。
圖2是沿圖1的線2-2的剖面圖。像在本實(shí)施例圖2更清楚看到那樣，表皮部分12和14在它們的外圍用雙重接縫的方式縫合，包括第一外圍接縫16和與其平行或同軸的第二接縫18。第一接縫16和第二接縫18位于第一和第二表皮12和14的外圍邊緣附近，并且互相間隔開。第一接縫16和第二接縫18用熱密封或任何其它合適的方式形成。通道部分20在接縫16和接縫18之間形成，并沿氣球10的外圍延伸。當(dāng)表皮部分12和14連接在一起時(shí)就在它們之間形成腔室22，腔室22可以充入比空氣輕的氣體例如氦氣。腔室22包括閥門24，通過閥門24可以向氣球10充入比空氣輕的氣體。閥門24可以是在聚脂薄膜氣球中通常使用的一種，也可使用任何合適的閥門。
圖3是本發(fā)明的剛性氦氣球的透視圖。如圖3所示，至少一個(gè)構(gòu)件26通過孔28插入到通道部分20中。雖然構(gòu)件26可以用任何可接受的材料形成，但在一個(gè)實(shí)施例中，其是由玻璃纖維制成的。在另一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)件26用熱塑性或其它聚合物澆鑄或擠壓形成。一旦構(gòu)件26插入到通道部分20中，構(gòu)件26的相對端30可以通過連接器32連接在一起來使構(gòu)件26在適當(dāng)?shù)奈恢霉潭āＨ魏魏线m的連接器32都可以用來連接構(gòu)件26的相對端30。在一個(gè)實(shí)施例中，使用直徑比構(gòu)件26的直徑稍大的黃銅配件?？蛇x擇地，構(gòu)件可以加工成所需的形狀，例如環(huán)。環(huán)可以在第二接縫18形成前放置在環(huán)繞腔室的靠近第一接縫16的位置上。然后形成第二接縫18以便保持構(gòu)件26。在這樣的實(shí)施例中不需要連接器。
一旦構(gòu)件26在通道部分20中固定，構(gòu)件26就給氣球10提供了充分剛硬的骨架，以至氣球10充氣膨脹時(shí)也可以保持所需的形狀?？梢杂?jì)算桿件26的重量使其與氣體的浮起作用相平衡，這樣當(dāng)氣球10充氣時(shí)不會向上浮，而是只漂浮在所釋放的高度。換而言之，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)腔室用比空氣輕的氣體膨脹到已知的壓力時(shí)，選擇桿(和任何連接器)的重量來使氣球在外界環(huán)境中懸浮。
盡管在附圖中只示出了一個(gè)構(gòu)件26，但對一些形狀，使用多個(gè)不同尺寸的構(gòu)件26是必要的(未顯示)。例如對一些有多個(gè)曲線或角度的形狀，在氣球10的不同位置可以提供多個(gè)孔以至構(gòu)件26能容易地插入到通道部分20中。接著如前所述，構(gòu)件26能夠使用連接器32相互連接起來。
圖4是剛性氣球的可選擇的實(shí)施例的示圖。如圖4所示，在兩個(gè)表皮接合處不形成用來保持構(gòu)件的通道(或除該通道外)，而是將多條帶130連接到覆蓋腔室的柔軟材料的外表面上，通過使構(gòu)件126穿過帶130形成的環(huán)或者通過使帶130圍繞構(gòu)件連接，這樣結(jié)構(gòu)部件126就可以得到保持并為氣球110提供骨架。
圖5是剛性氣球的可選擇的實(shí)施例的示圖。在這個(gè)實(shí)施例中，腔室又由一塊或多塊柔性的并且低滲透性的材料組成。可以用熱焊接、粘接劑或任何其它可以形成低氣體滲透率的最終腔室的方式來接合柔性材料使其形成腔室。在一個(gè)實(shí)施例中，可在形成腔室的材料的外表面上連接一個(gè)或多個(gè)套管以提供容納一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件226的托座。這種連接也可以用粘接劑、熱焊接或任何不會很大程度地降低腔室的結(jié)構(gòu)完整性的方式完成?？蛇x擇地，可以以如上所述類似的方式形成袋狀結(jié)構(gòu)。
圖6是剛性氣球的一個(gè)實(shí)施例中保持構(gòu)件的套管的示圖。可以用例如熱焊接的方式封閉套管232的一端。孔336位于封閉端338的遠(yuǎn)側(cè)，但靠近相對端340。具有一定彈性的構(gòu)件226接著可以插入到套管232直到封閉端338。然后彎曲構(gòu)件以使構(gòu)件的另一端可以插入孔中。構(gòu)件的自然彈性將使其頂住套管232的相對兩端放置。
在一個(gè)實(shí)施例中，在套管內(nèi)使用附加的熱焊接來給構(gòu)件226的兩端提供明確的座334以減少構(gòu)件226在套管232內(nèi)的移動。在一個(gè)實(shí)施例中，套管兩端均為開口以給構(gòu)件提供通道?？梢允褂靡粋€(gè)通路連接器來把構(gòu)件226連接起來。例如，套管可以在圖1-4中描述過的兩面凸形的氣球的外周延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，在制造時(shí)就將構(gòu)件封裝在套管里，而后完全封閉套管。
在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)件可以是基本上任何橫截面形狀的桿。雖然在本發(fā)明的實(shí)施例中圓形橫截面的桿適合使用，但正方形、三角形、狗骨頭形和任何其它的橫截面都可以考慮。厚度比長度或?qū)挾刃〉亩嗟臉?gòu)件也可以考慮。
在前述的說明書中，本發(fā)明參照具體的實(shí)施例進(jìn)行描述。然而很明顯在不偏離所附帶的權(quán)利要求書中表明的本發(fā)明的主要精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種更改和變化。因此說明書和附圖是為了說明發(fā)明，而不是限制發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其包括對比空氣輕的氣體有低滲透率的柔性材料，該柔性材料形成一個(gè)腔室；至少一個(gè)連接到柔軟材料上構(gòu)件，從而當(dāng)腔室充氣至一已知水平時(shí)，該設(shè)備在外界環(huán)境下基本上懸浮。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括連接到柔性材料上以便保持至少一個(gè)構(gòu)件的套管。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于該構(gòu)件限定腔室的至少一部分形狀。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于套管是熱焊接在柔性材料上的。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于套管和柔性材料是同一種材料。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于其還包括多條連接到柔性材料上以便保持鄰近柔性材料的至少一個(gè)構(gòu)件的柔性帶。
7.一種剛性氦氣球，其包括第一表皮部分；第二表皮部分，該第二表皮部分在它們外圍以雙重接縫的方式連接到所述第一表皮上，該雙重接縫形成沿著第一和第二表皮部分的外圍延伸的通道；設(shè)置在第一和第二表皮部分之間的充氦氣的腔室；至少一個(gè)設(shè)置在所述通道部分中的桿部件，所述桿部件有相對端；和至少一個(gè)連接器，該連接器固定到所述相對桿端的至少一端以使所述桿部件保持在所述通道部分中。
8.如權(quán)利要求7所述的氣球，其還包括延伸進(jìn)充氦氣腔室的閥門，通過所述閥門可以充入氦氣。
9.如權(quán)利要求7所述的氣球，其特征在于第一和第二表皮部分用聚乙烯對苯二酸酯制成。
10.如權(quán)利要求7所述的氣球，其特征在于至少一個(gè)桿部件用玻璃纖維制成。
11.如權(quán)利要求7所述的氣球，其特征在于所述的連接器是黃銅配件。
12.一種剛性氦氣球，其包括第一表皮部分；第二表皮部分，該第二表皮部分在第一外圍接縫和第二外圍接縫處和所述的第一表皮部分連接，所述的第二外圍接縫和所述的第一外圍接縫間隔開；設(shè)置在第一和第二表皮部分之間的充氦氣的腔室；在所述第一外圍接縫和所述第二外圍接縫之間形成的通道部分，所述通道部分有至少兩個(gè)桿孔；至少一個(gè)位于所述通道部分中的玻璃纖維桿部件，所述桿部件有相對端；和固定到所述相對桿端的至少一端的連接器，其中所述第一和第二表皮部分用聚乙烯對苯二酸酯制成。
全文摘要
剛性氣球有一個(gè)容納比空氣輕的氣體的腔室和保持一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的部分，分離的輕氣體通過氣球上的閥門注入腔室中。構(gòu)件插入到所述部分中以便幫助保持氣球所需的形狀。構(gòu)件也提供抵衡重量來防止氣球上浮。這樣一旦放入空中，除非重新定位，氣球?qū)⒈３制湫螤畈⑶移≡卺尫诺母叨壬稀?br> 文檔編號A63H33/04GK1541741SQ200310109788
公開日2004年11月3日 申請日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者勞埃德·R·安德森, 勞埃德 R 安德森 申請人:勞埃德 R·安德森, 勞埃德 R 安德森