專(zhuān)利名稱(chēng)：升降飛艇的制作方法
一、升降飛艇，又稱(chēng)簡(jiǎn)易飛行器；微型升降飛艇，又稱(chēng)簡(jiǎn)易單人飛行器。它屬行空領(lǐng)域交通運(yùn)輸工具的又一次重大創(chuàng)新產(chǎn)品，它廣泛實(shí)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、國(guó)防、科研、醫(yī)藥、環(huán)境衛(wèi)生等行業(yè)的空中運(yùn)輸。
二、傳統(tǒng)飛艇的現(xiàn)狀自1783年6月5日蒙特哥菲爾兄弟成功發(fā)明氣球以來(lái)，人們對(duì)氣球的研究和應(yīng)用越來(lái)越多，它給人們帶來(lái)了不少好處；飛艇就是人們對(duì)其研究應(yīng)用的一個(gè)典型。但是隨著時(shí)間的推移，飛艇也呈現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)和不足。為了讓飛艇喚發(fā)青春，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，需要進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
1、傳統(tǒng)飛艇的優(yōu)點(diǎn)①載重量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于飛機(jī)(包括直升機(jī))。專(zhuān)家認(rèn)為其載重量能達(dá)到壹仟噸。
②節(jié)能。利用輕質(zhì)氣體在空中獲得向上的浮力，抵消物體的重力。它在空中停留，平向飛行需要的能源消耗非常小(只需要飛艇克服空氣阻力的能耗)，其費(fèi)用低。
③不需要“立足”之地，不需要跑道、公路，能跨越任何障礙物(平地、水面、高樓、林峰)。
④升降飛行、停留都在空中進(jìn)行，且能人為控制。
2、傳統(tǒng)飛艇的不足①飛艇的生產(chǎn)成本高。熱空氣不能循環(huán)使用；生產(chǎn)裝熱空氣的氣囊及熱空氣本身等物價(jià)價(jià)格昴貴，需另找廉價(jià)的代用品。
②飛艇的體積龐大，缺少袖珍產(chǎn)品。它在空中受天氣、風(fēng)力、風(fēng)向的影響大，安全性小。
③飛艇氣囊充放熱空氣的時(shí)間長(zhǎng)且不方便，停留在空中后，其體積變化小；升降遲緩、操作程序復(fù)雜。
④飛艇氣降方式原始。一般是用加熱氣囊內(nèi)空氣來(lái)增加浮力，完成升空任務(wù)。靠冷卻或排掉氣囊內(nèi)的熱空氣來(lái)降落飛艇。
⑤飛行高度，反應(yīng)速度，飛行時(shí)速等遠(yuǎn)不及飛機(jī)(或直升機(jī))，更不及小型飛機(jī)。
⑥使用范圍非常窄，需改進(jìn)其結(jié)構(gòu)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
3、參考叢書(shū)①中國(guó)發(fā)明家協(xié)會(huì)主辦的《發(fā)明與革新》雜志1998年第3期P32《地球的妙用》一文，第四期P8《讓飛艇喚發(fā)青春》一文。
②教育出版社出版的高中《物理》課本第一冊(cè)第三章《氣體的性質(zhì)》的第六節(jié)《克拉珀龍方程》章節(jié)；初中《物理》課本第一冊(cè)《阿基米德原理》章節(jié)。
③1997年11月湖南師范大學(xué)出版社出版的《人類(lèi)發(fā)明智慧之秘》一書(shū)P51《紙袋裝煙出氣球)》一文。
三、發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是通過(guò)靈活改變傳統(tǒng)飛艇氣囊自身體積大小所產(chǎn)生的浮力變化，來(lái)改變傳統(tǒng)飛艇的升降狀態(tài)及其載重量的大?。贿M(jìn)一步提高傳統(tǒng)飛艇的靈活性、機(jī)動(dòng)性和適用范圍。
四、技術(shù)解決方案本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)阿基米德原理及浮力的利用，克拉珀龍方程及現(xiàn)有飛艇實(shí)物的啟示；用壓縮系統(tǒng)壓縮飛艇氣囊外層及其囊腔內(nèi)的輕質(zhì)氣體，進(jìn)入內(nèi)層儲(chǔ)氣囊或打開(kāi)活動(dòng)閥將儲(chǔ)氣囊內(nèi)的輕質(zhì)氣體釋放到外層氣囊中，以改變氣囊自身的體積大小來(lái)改變飛艇排開(kāi)空氣(或液體)的體積(V排)。即改變飛艇所受的浮力大小，讓變革后的飛艇具有更廣泛的使用范圍。
注①由阿基米德原理可知，飛艇所受浮力的大小與氣囊內(nèi)輕質(zhì)氣體排開(kāi)氣囊外界空氣(或液體)體積成正比。F?。溅裧V排。
②由克拉珀龍方程可知，輕質(zhì)氣體的體積與其所受壓強(qiáng)(壓力)的大小成反比，PV＝nRT＝恒量。
五、升降飛艇的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明與傳統(tǒng)飛艇相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、升空降落快速，反應(yīng)靈活；體積小，隱蔽性強(qiáng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，造價(jià)低廉，是其它飛行器不可比擬的。生產(chǎn)其微型產(chǎn)品可作軍事偵察，軍事打擊，軍事誘餌的小型機(jī)使用。
2、使用輕質(zhì)氣體代替熱空氣，且將輕質(zhì)氣體全部壓縮到內(nèi)囊中，其體積縮小若干倍(甚至經(jīng)高壓變成高壓液體)，便于分離存放；同時(shí)輕質(zhì)氣體本身可以長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)利用，成本低。升降飛艇廣泛適用農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)衛(wèi)、醫(yī)藥等的交通運(yùn)輸。
3、浮力同飛艇的重量抵消，載重量大；僅做水平機(jī)械運(yùn)動(dòng)，能耗小，且無(wú)需立足之地；由于它時(shí)速小，屬低空飛行器；用它生產(chǎn)小型飛艇、飛船、飛馬，供人們長(zhǎng)時(shí)間家用；制成單人飛行器，特別適合于高樓林立的現(xiàn)代城市居民代替電梯使用，但它不排斥電梯、吊車(chē)和攬車(chē)。
六

(最簡(jiǎn)易的升降飛艇機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，其復(fù)雜的、現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖不在此列)。
附圖的圖面說(shuō)明如下圖1為升降飛艇平視剖面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)工作的壓縮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；圖3為手動(dòng)式球形閥剖面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4為氣壓自動(dòng)閥剖面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
七、具體實(shí)施方案1、成立專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)線(xiàn)①生產(chǎn)小包裝壓縮輕質(zhì)氣體；②生產(chǎn)復(fù)合氣囊及相關(guān)繩索，載重吊腔；③生產(chǎn)帶導(dǎo)航系統(tǒng)的水平推動(dòng)器如螺旋漿，反沖力推進(jìn)器等；④生產(chǎn)動(dòng)力能源如內(nèi)燃機(jī)、蓄電瓶、光電池電動(dòng)機(jī)。
⑤生產(chǎn)壓力傳感器和連通管如機(jī)械控制的，光控、聲控、電控的，氣壓自動(dòng)控制、紅外線(xiàn)自動(dòng)控制的自動(dòng)開(kāi)關(guān)和活動(dòng)閥。
⑥生產(chǎn)輕質(zhì)氣體壓縮機(jī)。
2、成立統(tǒng)一廣告宣傳、組裝、銷(xiāo)售機(jī)構(gòu)，推廣本專(zhuān)利產(chǎn)品。
3、成立專(zhuān)門(mén)的研究小組，對(duì)各生產(chǎn)線(xiàn)的工藝參數(shù)，使用材料進(jìn)行最佳研究試驗(yàn)，并投入生產(chǎn)；進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)本專(zhuān)利產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
八、創(chuàng)新內(nèi)容本專(zhuān)利產(chǎn)品類(lèi)型包括內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)能光電電磁結(jié)構(gòu)兩種，它們的差別僅僅是壓縮系統(tǒng)的能源使用及自動(dòng)控制部分的區(qū)別。
本專(zhuān)利的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(此處只介紹內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易升降飛艇)1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)①有內(nèi)、中、外等多層氣囊，內(nèi)囊為壓縮輕質(zhì)氣體儲(chǔ)氣囊。②帶內(nèi)燃機(jī)的壓縮系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)。③聯(lián)接內(nèi)囊與中、外囊相接的球形活動(dòng)閥、聯(lián)通管和壓力傳感器。④工作主體對(duì)象之一為輕質(zhì)氣體。⑤囊、繩下吊載重腔，內(nèi)裝控制、導(dǎo)航等系統(tǒng)。
2、選材建議①輕質(zhì)氣體以氦氣為最佳(氫氣、甲烷等要防爆炸)；②用高強(qiáng)力、輕質(zhì)量的塑料膜、繩或纖維布作氣囊，要求囊、繩強(qiáng)力要大，重量要輕。③在氣囊下面的載重腔內(nèi)裝水平推進(jìn)器如帶螺旋漿的內(nèi)燃機(jī)，提供巡游平向飛行動(dòng)力；要求體積和重量要小，功率要大。④用球形閥加拉環(huán)作為聯(lián)接內(nèi)、中、外氣囊的活動(dòng)氣壓控制閥和控制手柄(見(jiàn)圖3)。⑤以短管加拉簧加圓形金屬片制作簡(jiǎn)易氣壓自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，用它自動(dòng)控制內(nèi)囊里的氣壓大小(見(jiàn)圖4)。
注要求氣囊的密封性好，不漏氣，且有備用儲(chǔ)氣內(nèi)囊(或罐)增大升降飛艇的安全性。
3、操作過(guò)程①升空式增加荷載時(shí)，拉動(dòng)球形活動(dòng)閥，將高壓輕質(zhì)氣體或液體從內(nèi)層氣囊釋放到中層和外層氣囊中，增大輕質(zhì)氣體所在氣囊排開(kāi)外面空氣(或液體)的體積(V排)，由阿基米德原理可知(F飛艇?。溅裧V排)，飛艇所受浮力就增大了即飛艇載重能力增大了。當(dāng)F浮大于G重時(shí)，飛艇上升(或加載)。
注A、其中G重＝G人+G飛艇+G貨B、外層氣囊為復(fù)合結(jié)構(gòu)，是為安全性考慮的，彼此間密封，氣囊層數(shù)或囊腔的多少取決于飛艇的載重量，囊腔是外層氣囊的分隔空間，其呈現(xiàn)的體積大小隨輕質(zhì)氣體的多少而改變。
②降落或減載時(shí)，用抽氣壓縮機(jī)將外層氣囊和囊腔中的輕質(zhì)氣體抽出并壓入儲(chǔ)氣內(nèi)囊中，使整個(gè)氣囊在大氣壓力作用下，體積減小(即V排)減小，則有飛艇的F浮力減小，當(dāng)F浮小于G重時(shí)，飛艇降落或減載。
注飛艇氣囊釋放和壓縮輕質(zhì)氣體的速度與飛艇升降速度成正比，與升降的時(shí)間成反比。
③空中停留和空中飛行，當(dāng)F浮等于G重時(shí)，松開(kāi)球形活動(dòng)閥手柄和關(guān)閉壓縮系統(tǒng)停止輕質(zhì)氣體在氣囊間的流動(dòng)，飛艇就停在空中任何位置，此時(shí)如果啟動(dòng)巡游動(dòng)力裝置，控制好方向，飛艇就可以到達(dá)目的地上空，再實(shí)施升降就達(dá)到交通運(yùn)輸使用的。
4、內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的壓縮系統(tǒng)在升降飛艇中的作用。
壓縮系統(tǒng)是升降飛艇的核心部份之一。
①它控制著氣囊浮力的大小和氣囊內(nèi)壓力的大小。
②它控制著氣囊內(nèi)壓縮、釋放輕質(zhì)氣體的速度，同時(shí)控制著升降飛艇上升、降落的速庫(kù)和時(shí)間長(zhǎng)短。
③它是控制著氣囊飛行高度和載重量的大小，在一定程度上影響著升降飛艇的水平運(yùn)動(dòng)速度。
權(quán)利要求
升降飛艇本發(fā)明屬行空領(lǐng)域交通運(yùn)輸工具的又一大創(chuàng)新產(chǎn)品。它是一種獨(dú)特的飛艇用壓縮系統(tǒng)靈活地將飛艇外層氣囊內(nèi)的輕質(zhì)氣體壓縮到內(nèi)層儲(chǔ)氣囊中或?qū)?nèi)層儲(chǔ)氣囊中的高壓輕質(zhì)氣體(或高壓液體)釋放到外層，通過(guò)氣囊外界空氣(或液體)的壓力作用改變飛艇氣囊排開(kāi)空氣(或液體)氣囊中的體積大小，達(dá)到靈活地改變飛艇整體(人、機(jī)、貨)所受空氣(或液體)浮力的大小，實(shí)現(xiàn)其快速靈活升降，隨意增減荷載的目的。它與傳統(tǒng)型體積龐大、能耗多、使用范圍狹窄、充放輕質(zhì)氣體和升降方式原始的飛艇有很大的不同，它在飛艇各項(xiàng)性能允許的條件下，可靈活快速升降。下列情形，視為侵犯本專(zhuān)利權(quán)的行為任何使用壓縮系統(tǒng)，改變氣囊排開(kāi)空氣(或液體)、體積大小來(lái)改變產(chǎn)品所受浮力大小的原理，生產(chǎn)生活用具或交通運(yùn)輸工具及其衍生產(chǎn)品(如飛船、飛馬等)的行為。
全文摘要
本發(fā)明屬行空領(lǐng)域又一種新型交通運(yùn)輸工具;它廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、國(guó)防、科研、醫(yī)藥、環(huán)境衛(wèi)生的交通運(yùn)輸。在設(shè)計(jì)制造本產(chǎn)品時(shí),應(yīng)注意:1、如用甲烷、氫氣等作輕質(zhì)氣體;壓縮后將升溫,要防爆炸。2、囊、繩強(qiáng)力要大、重要要輕,內(nèi)燃?jí)嚎s系統(tǒng)體積重量要小,功率要大。以提高本產(chǎn)品性能。3、平衡與導(dǎo)航裝置要靈活實(shí)用,便于操作。此發(fā)明的主要技術(shù)特征:通過(guò)壓縮系統(tǒng)壓縮飛艇氣囊內(nèi)輕質(zhì)氣體來(lái)改變飛艇氣囊排開(kāi)空氣體積大小,以達(dá)到改變飛艇載重量大小和靈活改變飛艇升降狀態(tài)的目的。
文檔編號(hào)B64B1/00GK1378949SQ0111109
公開(kāi)日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者劉春橋 申請(qǐng)人:劉春橋